专利名称：主蒸汽超级管道管嘴热挤压成型方法
技术领域：
本发明涉及一种利用整套专用成型模具锻造核电主蒸汽超级管道管嘴热挤压成
型方法。
背景技术：
目前，国内国际的核能发电市场巨大，核电技术更新换代较快。超级管道是蒸汽管 道的重要组成部分，主蒸汽超级管道管嘴的生产技术已依据核电设计要求发生变化。依据 核电设计要求，主蒸汽超级管道的管嘴必须与母管整体锻造成型，使管嘴与管道的纤维连 续；这就要求超级管道的管嘴不能通过先前的焊接方式成型。 利用传统方法生产的超级管道的管嘴，其连接方式为焊接，质量难以满足核电复 杂的使用工况要求。新的核电设计要求管嘴与母管整体锻造成型，而在成型过程中，如何定 位对齐，使成型的管嘴各方面尺寸较为均匀、达到设计要求，是非常困难的。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能够解决主蒸汽超级管道管嘴生产
过程中孔间距确定困难和变形不均匀的主蒸汽超级管道管嘴热挤压成型方法。 本发明目的的实现方式为，主蒸汽超级管道管嘴热挤压成型方法，具体步骤为 1)通过炼钢，氧割钢锭冒口 ，冲孔，拉拔，毛坯热处理，成型毛坯管道，机械加工得
到合格的母管管坯； 2)按照超级管道的管嘴所在位置设置预置孔，选好凹模及配套专用定位销，装好 凹模座； 3)先将V形支撑砧吊上油压机平台，将支撑杆穿过母管管坯，吊下，同时按照工艺 将主次弹簧基座摆好，安装弹簧座，然后将另一V形支撑砧吊上平台，控制好两者之间的位 置，将穿过支撑杆的母管管坯放在弹簧座之上，同时确保支撑杆落在两边的V型支撑砧上；
4)调整支撑杆在钢管内的位置，使支撑杆处于母管管坯内正中心位置，并将管道 和支撑杆吊到V形支撑砧上，使母管管坯的预置孔中心垂直向上，同时调整支撑杆的位置， 使管道预置孔中心线垂直于T型槽内中心线，调整冲头位置，使之处于预置孔正下方并记 录位置，拉出冲头； 5)将专用定位销放入凹模的孔中，专用挂钩勾住母管管坯两边的起吊专用槽，将 凹模座平稳起吊到预置孔的上方，将专用定位销的锥形部分插入母管管坯的预置孔，起落 数次，找到最佳位置，使专用定位销能够在行车移走时自由脱落，局部加热达到条件之后， 迅速重复上述动作，使凹模对齐落位，完成冲头、预置孔、凹模三心定位工作；
6)用局部加热器加热需要挤压部位，即预置孔周围小400mm区域，局部加热前 调整好管道内的挡火盘，另一端放置已经预装好的冲头，局部加热30-50分钟，温度为 1250-128(TC，保温5-10分钟，待钢管加热区域与火焰颜色一致后，拉出局部加热器的挡火 盘，推过冲头还原至原记录位置，迅速通过定位销使凹模落位，带走配套的专用定位销；
7)开动压力机，开始挤压作业，作业时将支撑杆、母管管坯及凹模座三者压实，挤 压作业完成后，将母管管坯热处理、粗加工、无损探伤检测，水压试验，性能测试后得主蒸汽 超级管道。 本发明是将钢管坯料机械加工成尺寸合格的母管管坯，按照超级管道的管嘴所在 位置设置预置孔，利用凹模及配套定位销完成冲头、预置孔、凹模三心定位工作，加热需要 挤压部位，即预置孔周围区域，从母管管坯内向外施加反挤压力，使母管管坯母材向外塑性 变形成型所需尺寸的管嘴。本发明与传统的焊接方法相比，既能使管嘴与母管管坯实现连 接，不切断钢管母管管坯与管嘴的纤维；同时又不需要焊接，实现了超级管道与管嘴整体上 的成型，提高了超级管道的内在质量，达到了设计方对产品的要求。
图1是管嘴成型整体工装原理图， 图2是管嘴成型定位销对齐后整体工装截面图， 图3是目标产品管嘴成型时的反穿原理图， 图4是管嘴成型前后所用材料变化对照示意图， 图5是母管管坯示意图， 图6是成型后的管嘴示意图。
具体实施例方式
下面参照附图详述本发明。 通过炼钢，氧割钢锭冒口 ，冲孔，拉拔，毛坯热处理，成型毛坯管道，机械加工得到 合格的母管管坯。 利用本申请人申请的发明专利《应用于核电主蒸汽超级管道管嘴成型预置孔设置 方法》的方法设置预置孔。选好凹模及配套定位销，装好凹模座， 设置预置孔的具体方法是，在合格的母管管坯上确认四个预置孔的位置，确定挤 压管嘴时的冲头和凹模的尺寸，按照体积不变原则，同时忽略管坯变形面是椭圆弧面的 影响，标准管道取厚49. 8mm，局部加热氧化损失按厚0. 8mm计算，按公式(。2-小2) XH = ((t2-A小2) X S计算预置孔直径，式中①表示管嘴外圆平均直径，小表示管嘴内孔平均直 径，H表示管嘴期望成型后的高度，S表示管坯可利用厚度。 先将V形支撑砧1吊上油压机平台，将支撑杆2穿过母管管坯3，吊下，同时按照工 艺将主次弹簧基座摆好，安装弹簧座9，然后将另一V形支撑砧吊上平台，控制好两者之间 的位置。将穿过支撑杆的母管管坯3放在弹簧座之上(见图l)，同时确保支撑杆落在两边 的V型支撑砧1上，调整整个模具架构到最佳状态，即母管管坯水平，预置孔垂直向上，调整 冲头8的位置(见图1、2)，使冲头对准预置孔正下方，并记录位置，拉出冲头。
将专用定位销5放入凹模6的孔中(见图2)，专用挂钩勾住母管管坯两边的起吊 专用槽12 (见图5)，将凹模座4平稳起吊到预置孔7的上方，将专用定位销的锥形部分插入 母管管坯的预置孔，起落数次，找到最佳位置，使专用定位销能够在行车移走时自由脱落， 局部加热达到条件之后，迅速重复上述动作，使凹模对齐落位，完成冲头、预置孔、凹模三心 定位工作(见图3)。
用局部加热器加热需要挤压部位，即预置孔周围小400mm区域。局部加热前
调整好管道内的挡火盘，另一端放置已经预装好的冲头，局部加热30-50分钟，温度为
1250-128(TC，保温5-10分钟，待钢管加热区域与火焰颜色一致后，拉出局部加热器的挡火
盘，推过冲头还原至原记录位置，迅速通过定位销使凹模落位，带走专用定位销。 开动压力机，开始挤压作业，作业时将支撑杆、钢管坯及凹模座三者压实。要求这
一系列操作在极短的时间内完成，时间越短越好。 挤压作业完成后，将母管管坯热处理、粗加工、无损探伤检测，理化检验合格后，进 行功能性试验、精加工，包装、防护，交付用户使用。 本发明针对主蒸汽超级管道管嘴这种特殊的产品，运用特殊的工装得到产品。本 发明通过局部加热，在确保母管管坯的刚性情况下，利用弹簧座的自由伸縮作用，将压力通 过母管管坯的刚性，传递到弹簧上，同时通过支撑杆和V型支撑砧，将冲头固定好，母管管 坯在凹模座和弹簧座夹持下，整体下行，固定在支撑杆上不动的冲头反穿过预置孔(见图 4)，冲头、凹模形成密闭空间(见图3)，冲头8将母管管坯1上的多余部分11冲压到母管管 坯以形成管嘴壁部分10，即多余部分11被冲头反穿成为管嘴壁部分IO(图4)。从而得到 目标产品一管嘴13(见图6)。
0030] 采用本发明成功成型了 1#、2#、3#、4#管嘴，经过检测，全部达到设计要求。
权利要求
主蒸汽超级管道管嘴热挤压成型方法，其特征在于具体步骤为1)通过炼钢，氧割钢锭冒口，冲孔，拉拔，毛坯热处理，成型毛坯管道，机械加工得到合格的母管管坯；2)按照超级管道的管嘴所在位置设置预置孔，选好凹模及配套专用定位销，装好凹模座；3)先将V形支撑砧吊上油压机平台，将支撑杆穿过母管管坯，吊下，同时按照工艺将主次弹簧基座摆好，安装弹簧座，然后将另一V形支撑砧吊上平台，控制好两者之间的位置，将穿过支撑杆的母管管坯放在弹簧座之上，同时确保支撑杆落在两边的V型支撑砧上；4)调整支撑杆在钢管内的位置，使支撑杆处于母管管坯内正中心位置，并将管道和支撑杆吊到V形支撑砧上，使母管管坯的预置孔中心垂直向上，同时调整支撑杆的位置，使管道预置孔中心线垂直于T型槽内中心线，调整冲头位置，使之处于预置孔正下方并记录位置，拉出冲头；5)将专用定位销放入凹模的孔中，专用挂钩勾住母管管坯两边的起吊专用槽，将凹模座平稳起吊到预置孔的上方，将专用定位销的锥形部分插入母管管坯的预置孔，起落数次，找到最佳位置，使专用定位销能够在行车移走时自由脱落，局部加热达到条件之后，迅速重复上述动作，使凹模对齐落位，完成冲头、预置孔、凹模三心定位工作；6)用局部加热器加热需要挤压部位，即预置孔周围φ400mm区域，局部加热前调整好管道内的挡火盘，另一端放置已经预装好的冲头，局部加热30-50分钟，温度为1250-1280℃，保温5-10分钟，待钢管加热区域与火焰颜色一致后，拉出局部加热器的挡火盘，推过冲头还原至原记录位置，迅速通过定位销使凹模落位，带走配套的专用定位销；7)开动压力机，开始挤压作业，作业时将支撑杆、母管管坯及凹模座三者压实，挤压作业完成后，将母管管坯热处理、粗加工、无损探伤检测，水压试验，性能测试后得主蒸汽超级管道。
2. 根据权利要求1所述的主蒸汽超级管道管嘴热挤压成型方法，其特征在于设置预 置孔的具体方法是，在合格的母管管坯上确认四个预置孔的位置，确定挤压管嘴时的冲头 和凹模的尺寸，按照体积不变原则，同时忽略管坯变形面是椭圆弧面的影响，标准管道取厚 49. 8mm，局部加热氧化损失按厚0. 8mm计算，按公式(02-(j)2)XH=(小2-A小2) X S计算 预置孔直径，式中①表示管嘴外圆平均直径，小表示管嘴内孔平均直径，H表示管嘴期望成 型后的高度，S表示管坯可利用厚度。
全文摘要
主蒸汽超级管道管嘴热挤压成型方法，涉及一种利用整套专用成型模具锻造核电主蒸汽超级管道管嘴热挤压成型方法。将钢管坯料机械加工成尺寸合格的母管管坯，按照超级管道的管嘴所在位置设置预置孔，利用凹模及配套定位销完成冲头、预置孔、凹模三心定位工作，加热需要挤压部位，即预置孔周围区域，从管坯内向外施加反挤压力，使钢管管坯母材向外塑性变形成型所需尺寸的管嘴。本发明与传统的焊接方法相比，既能使管嘴与母管实现连接，不切断钢管母管与管嘴的纤维；同时又不需要焊接，实现了超级管道与管嘴整体上的成型，提高了超级管道的内在质量，达到了设计方对产品的要求。
文档编号B21J5/06GK101767172SQ200910273488
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者何有斌, 刘长安, 卫刚, 吴宏伟, 廖钢, 张承峰, 曹虹, 沈成义, 熊武, 王寒风, 谭大伟, 陈国华, 陈国遂, 韩建明, 黄丽秋, 黄永强 申请人:武汉重工铸锻有限责任公司