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    攀成鋼核電站核二、三級無(wú)縫鋼管的開(kāi)發(fā)

    作者:董敬松 時(shí)間:2024-04-08閱讀數:人閱讀

    攀成鋼核電站核二、三級無(wú)縫鋼管的開(kāi)發(fā)


    1 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的背景

      原子能發(fā)電是我國重點(diǎn)發(fā)展的能源之一。到2020年,我國核電裝機容量預計將增至4000萬(wàn)千瓦,占電力總裝機容量的比例將提高至4%,預計每年新建3-4個(gè)100萬(wàn)千瓦級的核能發(fā)電機組。按自主設計、自主制造、自主建設和自主運營(yíng)發(fā)展核電的指導思想,就必須改變核電站建設依賴(lài)國外技術(shù)的局面,核電用無(wú)縫鋼管?chē)a(chǎn)化勢在必行。  


    2 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的目標

      1)實(shí)現核電站核二、三級無(wú)縫鋼管及常規島用無(wú)縫鋼管的國產(chǎn)化,形成完整的核電管生產(chǎn)工藝技術(shù),建立完善的核電質(zhì)量保證體系;

      2)建立核電站用無(wú)縫鋼管標準系列;

      3)開(kāi)發(fā)核電站核二、三級用P280GH、P265GH、TU42C、TUE250B核島蒸汽系統和核輔助系統以及常規島主蒸汽系統和給水系統管道用WB36CN1、P22、控Cr碳鋼(HD245Cr)無(wú)縫鋼管,產(chǎn)品規格?3.7-?60mm;產(chǎn)品質(zhì)量達到世界同類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量水平。  


    3 生產(chǎn)裝備

      3.1 冶煉生產(chǎn)裝備

      1)煉鐵:4座高爐、容積1555m3,年產(chǎn)量155萬(wàn)t。

      2)煉鋼:(1)70t高阻抗超高功率爐+LF精煉爐+VD爐+連鑄/模鑄,年產(chǎn)量50萬(wàn)t;(2)100t轉爐、50t轉爐各一座,LF精煉爐+VD精煉爐+連鑄,年產(chǎn)量150萬(wàn)t;(3)電渣爐2-5.5t電渣爐4座,年產(chǎn)8000t。

      3.2 軋管生產(chǎn)裝備

      1) Φ340MPM連軋管機組:外徑 Φ139.7- Φ355.6mm,壁厚5-40mm,年產(chǎn)量60萬(wàn)t;

      2) Φ159FQM連軋管機組:外徑 Φ48- Φ177.8mm,壁厚5-25mm,年產(chǎn)量40萬(wàn)t;

      3) Φ508周期軋管機組:外徑 Φ219- Φ508mm,壁厚10-120mm,年產(chǎn)量15萬(wàn)t;

      4) Φ180精密軋管機組:外徑 Φ140- Φ325mm,壁厚6-55mm,年產(chǎn)量20萬(wàn)t;

      5) Φ650拉拔式熱擴機組:外徑 Φ356- Φ720mm,壁厚8-25mm,年產(chǎn)量5萬(wàn)t;

      6) Φ100自動(dòng)軋管機組:外徑 Φ5- Φ219mm,壁厚0.5-25mm,年產(chǎn)量10萬(wàn)t。  


    4 生產(chǎn)工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

      4.1 生產(chǎn)工藝流程

      生產(chǎn)工藝流程,見(jiàn)圖1。

    攀成鋼核電站核二、三級無(wú)縫鋼管的開(kāi)發(fā)(圖1)

      4.2 關(guān)鍵技術(shù)

      重點(diǎn)研究成分優(yōu)化與成分控制、軋管工藝、鋼管性能穩定性控制等關(guān)鍵技術(shù)。

      4.2.1 化學(xué)成分優(yōu)化設計

      1)控制一定的Cr含量,滿(mǎn)足給水控流系統管道抗“FAC(流動(dòng)加速腐蝕)”的性能要求;

      2)降低有害元素P、S含量,提高核電站用無(wú)縫鋼管高溫拉伸性能和橫向低溫沖擊韌性;

      3)控制WB36CN1鋼適當的Ni/Cu比,保證鋼的熱加工性能,滿(mǎn)足軋管的變形要求,防止產(chǎn)生“銅裂”;

      4)將P280GH鋼殘余元素Ni作為添加元素控制,提高低溫沖擊韌性,滿(mǎn)足其低溫沖擊韌性要求。

      4.2.2 優(yōu)選軋管工藝

      核電站用無(wú)縫鋼管規格組距跨度大,單一軋管機工藝難以完成。根據產(chǎn)品規格優(yōu)選軋管機組,實(shí)現從?3.7-?60mm多規格組距的生產(chǎn),見(jiàn)表1。 

    表1    各軋管機組產(chǎn)品規格 

    軋管工藝

    規格

    坯料類(lèi)型

    備注

    外徑,mm

    壁厚,mm

    159連軋管機組

    ?60.3-?180

     

    S≤20

     

    連鑄坯

     

    由于采用了表面整體修磨工藝精整表面質(zhì)量,因此管坯尺寸需留修磨余量:連鑄坯、鍛坯、鋼錠的余量各不相同。

    ?457mm以上的薄壁管正火要采取防止熱處理變形的措施。

    大口徑厚壁管采用“鍛坯穿孔機加工工藝生產(chǎn)。

    外徑?60.3mm以下規格采用冷軋(拔)工藝生產(chǎn)。

    340連軋管機組

    ?194-?356

    S≤20

    連鑄坯

    周期軋管機組

    ?219≤D≤?273

    S≤45

    連鑄坯

    S>45

    鍛坯

    ?273≤D≤?508

    S≤45

    VD鋼錠/電渣鋼錠/空心鋼錠

    S>45

    鍛坯

    熱擴機組

    ?356-?660

    S≤25

    鋼管管坯

    S>25

    穿孔(延伸)管

    冷軋(拔)

     

    ?13.7-?168.3

    2-20

    鋼管管坯

       4.2.3 熱處理工藝

      防止粗大晶粒和混晶組織是保證碳錳鋼低溫沖擊韌性良好的條件,因此正火加熱溫度和冷卻速度是熱處理的關(guān)鍵。

      對正火后以貝氏體組織為主WB36CN1合金鋼,根據規格差異設計不同的冷卻方式,滿(mǎn)足冷卻速度要求,確保鋼管性能穩定。  


    5 技術(shù)創(chuàng )新

      關(guān)鍵工藝技術(shù)形成了具有自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)有技術(shù),申請發(fā)明專(zhuān)利11項,其中授權5項,實(shí)質(zhì)審查6項:

      1)將殘余元素Ni、Cr作為合金元素引入鋼中,保證產(chǎn)品良好的低溫沖擊韌性,解決核電管給水控流系統管道抗“FAC(流動(dòng)加速腐蝕)”的問(wèn)題;

      2)管坯鋼專(zhuān)有生產(chǎn)技術(shù),保證了核電管坯鋼低P、低S、低氣體、低夾雜、高純凈度的冶金質(zhì)量要求;

      3)電渣重熔控鋁技術(shù),解決了控鋁鋼P280GH電渣鋼錠Al含量分布不均勻的問(wèn)題;

      4)空心鋼錠技術(shù)解決了合金鋼實(shí)心鋼錠直接軋管鋼管內表面產(chǎn)生內裂的難題。  


    6 產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量與先進(jìn)水平對比

      6.1 產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量

      核電站核二、三級無(wú)縫鋼管產(chǎn)品按照RCCM規范、標準和技術(shù)協(xié)議,進(jìn)行了冶金質(zhì)量、力學(xué)性能、沖擊韌性、組織等項目檢驗,各項技術(shù)指標均達到了標準和協(xié)議的要求,且優(yōu)于標準。

      6.2 產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)

      1)專(zhuān)家對嶺奧二期核電站常規島用首件試制的評審認為,產(chǎn)品適合壓水堆常規島主蒸汽管道及主給水管道的使用,鋼管的成分和主要性能已達到了世界同類(lèi)鋼的水平;

      2)蘇州熱工院對WB36CN1無(wú)縫鋼管的評價(jià)結論:WB36CN1的各項性能指標均達到德國VdTUV規范、ASME CC2353、ASTM A335、EN10216同類(lèi)牌號的技術(shù)水平;

      3)蘇州熱工院對P280GH無(wú)縫鋼管質(zhì)量評價(jià)結果:P280GH的各項性能指標均滿(mǎn)足RCC-M M1144、M1152標準鋼要求。

      6.3 技術(shù)標準水平

      完成的我國首部核電站核島及常規島用碳素鋼(含碳錳鋼)、合金鋼無(wú)縫鋼管系列國家標準,填補了國內核電站用無(wú)縫鋼管材料技術(shù)要求相關(guān)數據空白,填補了鋼管標準和核電原材料標準體系空白,為核電站用無(wú)縫鋼管的國產(chǎn)化提供了重要技術(shù)支撐,被鋼標準委員會(huì )評為國際先進(jìn)水平,并提名為中國標準創(chuàng )新貢獻獎。

      6.4 與國內外先進(jìn)水平對比

      國外的核電站建設起步早,有完整的核電標準體系,尤其法國的RCCM規范被世界各國的核電設計采用,在參與國際市場(chǎng)競爭中具有較大優(yōu)勢。

      在2012年6月之前,國內持證生產(chǎn)核島蒸汽系統和核輔助系統用無(wú)縫鋼管企業(yè)僅攀成鋼和武漢重型鑄鍛廠(chǎng)二家,后者采用“沖孔+拔伸+機加工”生產(chǎn)工藝,更適合大口徑厚壁管的生產(chǎn)。

      攀成鋼開(kāi)發(fā)的核電管成套生產(chǎn)工藝技術(shù),能夠生產(chǎn)φ13.7-φ660mm的所有品種規格,填補了國內核電站用管的生產(chǎn)空白,技術(shù)水平國內領(lǐng)先。  


    7 存在問(wèn)題和未來(lái)三年的前景預期

      2011年受日本福島核電站事故的影響,國內核電站項目持續增長(cháng)的勢頭受到一定遏制。2012年10月,國家重新啟動(dòng)核電站建設,按每年400萬(wàn)千瓦的核電站建設能力(每年常規島和核二、三級碳鋼及合金鋼管用量5480t),未來(lái)三年無(wú)縫鋼管需求量16440t。攀成鋼將在穩住國內市場(chǎng)的同時(shí),積極開(kāi)拓國際市場(chǎng),并按國家發(fā)展安全性更高的核電機組要求,增加技術(shù)儲備,進(jìn)行第三代核電(AP1000)機組用無(wú)縫鋼管的開(kāi)發(fā)。   ?。ū井a(chǎn)品榮獲2012年中國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)市場(chǎng)開(kāi)拓獎)

    信息來(lái)源:《世界金屬導報》


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