一种提高316ln不锈钢耐腐蚀性的锻造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种降低316LN不锈钢在压水堆一回路水质条件下腐蚀产物释放速 率的锻造方法，具体是通过316LN不锈钢锻造工艺与316LN不锈钢在压水堆一回路水质条 件下的腐蚀产物释放速率的对比研宄，确定316LN不锈钢在压水堆一回路水质条件下具有 最低腐蚀产物释放速率的最佳锻造工艺。
【背景技术】
[0002] 主管道是核电站反应堆的关键设备之一，其制造技术一直掌握在国外少数发达国 家。我国对于锻造方法生产主管道则刚刚处于研宄起步阶段，这种研宄对于我国核电重大 工程的自主化实施有着重要的意义。316LN奥氏体不锈钢被选作第三代反应堆技术AP1000 的一回路主管道用材。
[0003] 过去我国都采用离心铸造方法制造一回路主管道的直管段，而弯头部分则通过静 态模铸而成。虽然这种方法有一些优点，但是当铸件中的铁素体过高时会引发较严重的热 老化现象，并且铸造产品的质量难以保证，对主管道的寿命存在这不利的影响。目前AP1000 第三代核电技术反应堆的设计寿命已达到60年，这就要求主管道采用整体锻造的方法制 造，可以减少晶间腐蚀，降低腐蚀产物释放速率，从而延长服役时间，并提高反应堆整体的 安全性。
[0004] 研宄316LN奥氏体不锈钢的锻造工艺对于我国核电主管道的设计与制造、老化管 理和寿命预测起着十分关键的作用。目前国内还不清楚锻造工艺对腐蚀产物释放速率的影 响规律，无法确定在压水堆一回路环境下提高316LN不锈钢耐腐蚀性能的锻造工艺，没有 掌握高性能一回路主管道的制造技术。
[0005] 因此，316LN奥氏体不锈钢的锻造工艺的研宄非常重要。
【发明内容】
[0006] 为了探索锻造工艺对核电主管道腐蚀性能的影响，以及为我国采用锻造方法自主 生产反应堆主管道积累数据并提供技术指导，本发明提供了一种降低316LN不锈钢在压水 堆一回路水质条件下腐蚀产物释放速率的锻造方法，该方法可以为我国大型先进压水堆一 回路主管道的制造提供制造技术方法。
[0007] 本发明提供了一种提高316LN不锈钢耐腐蚀性的锻造方法，其包括如下步骤：
[0008] 将316LN不锈钢以1100~1200°C的始锻温度进行锻造，锻造5~15s后，以900~ 950°C的终锻温度结束锻造，进行冷却。
[0009] 作为优选方案，控制锻造过程中的锻造比为1. 5~5。
[0010] 作为优选方案，控制锻造过程中的初始下压量不过过总形变的30%。
[0011] 作为优选方案，控制锻造过程中的应变速率为〇. 05~0.1 s'
[0012] 作为优选方案，所述冷却的方式为水冷、油冷或空冷。
[0013] 本实验所用的316LN钢材为轧制后的型钢，锻造受力方向与纤维组织方向相同， 其锻造比一般不做要求，我们最终选用I. 5、2、2. 5、3、3. 5、5这六个锻造比来研宄。在锻造 温度方面，初始加热温度不能太高，否则晶粒会剧烈长大，将引起力学性能抗晶界腐蚀性能 变差，而且奥氏体不锈钢没有同素异晶转变，在1200°C时，α铁素体也要增多，铁素体塑性 较奥氏体低，将引起塑性变差，锻打时易开裂，因此始锻温度不超过1200°C ;而一般奥氏体 不锈钢的敏化温度范围为420~850°C，在这一温度范围内不锈钢极易产生晶间腐蚀，所以 终锻温度要大于850°C，加之在700~900°C范围内不锈钢易析出〇相，使锻造容易开裂， 所以一般取终锻温度为900~950°C。在压下量方面，我们要求初始压下量不超过锻件高度 的30%，这样可以减小锻件开裂的可能。应变速率我们选择0. 05~0. K1，太快则锻件容 易开裂。关于锻后试样的冷却方式，因为冷却要经过敏化温度范围，所以推荐水冷和油冷， 这样可以快速通过敏化温度区域，减少晶间腐蚀的发生。在本实验中，由于样品后续要做腐 蚀实验，因此，为增加其腐蚀的敏感性，使结果更加明显，锻造实验的冷却方式选用空冷。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0015] 1.提供了一种大型先进压水堆一回路主管道的锻造工艺；
[0016] 2.所采用的锻造方法使316LN不锈钢在压水堆一回路水质条件下的腐蚀产物释 放速率显著降低，能够延长大型先进压水堆一回路主管道的使用寿命，具有较大社会经济 效益；
[0017] 3.锻造方法简单，锻造温度及锻造比容易控制。
【附图说明】
[0018] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0019] 图1为选用不同锻造参数锻造后的样品实物图；
[0020] 图2为样品经1500h试验并除膜后的宏观照片。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0022] 本发明中选用的原始材料为316LN不锈钢，原始尺寸为055mm棒料，原始高度为 50mm〇
[0023] 实施例1本实施例涉及的实际锻造参数为:
[0024] 始锻温度（°C ) :1100 ;
[0025] 终锻温度 CC ) :900 ~950 ;
[0026] 锻造比：1· 5、1· 8、2· 3、2· 5、2· 8、4· 6 ;
[0027] 初始压下量不超过总变形的30% ;
[0028] 锻后冷却方式：水冷、油冷和空冷等。样品由于后续要做腐蚀实验，因此，为增加其 腐蚀的敏感性，本次锻造实验的冷却方式选用空冷。
[0029] 实施例2本实施例涉及的实际锻造参数为:
[0030] 始锻温度（°C ) :1130 ;
[0031] 终锻温度 CC ) :900 ~950 ;
[0032] 锻造比：1· 6、2、2· 5、2· 5、2· 8、3· 9 ;
[0033] 初始压下量不超过总变形的30% ;
[0034] 锻后冷却方式：水冷、油冷和空冷等。样品由于后续要做腐蚀实验，因此，为增加其 腐蚀的敏感性，本次锻造实验的冷却方式选用空冷。
[0035] 实施例3本实施例涉及的实际锻造参数为:
[0036] 始锻温度（°C ) :1150 ;
[0037] 终锻温度（°C ) :900 ~950 ;
[0038] 锻造比：1· 6、2、2· 3、2· 9、3· 4、3· 8 ;
[0039] 初始压下量不超过总变形的30% ;
[0040] 锻后冷却方式：水冷、油冷和空冷等。样品由于后续要做腐蚀实验，因此，为增加其 腐蚀的敏感性，本次锻造实验的冷却方式选用空冷。
[0041] 实施例4本实施例涉及的实际锻造参数为:
[0042] 始锻温度（°C ) :1180 ;
[0043] 终锻温度（°C ) :900 ~950 ;
[0044] 锻造比：1· 5、1· 9、2· 5、3· 0、3· 6、3· 9 ;
[0045] 初始压下量不超过总变形的30% ;
[0046] 锻后冷却方式：水冷、油冷和空冷等。样品由于后续要做腐蚀实验，因此，为增加其 腐蚀的敏感性，本次锻造实验的冷却方式选用空冷。
[0047] 实施例5本实施例涉及的实际锻造参数为:
[0048] 始锻温度（°C ) :1200 ;
[0049] 终锻温度（°C ) :900 ~950 ;
[0050] 锻造比：1· 5、1· 9、2· 3、2· 8、3· 4、4 ;
[0051] 初始压下量不超过总变形的30% ;
[0052] 锻后冷却方式：水冷、油冷和空冷等。样品由于后续要做腐蚀实验，因此，为增加其 腐蚀的敏感性，本次锻造实验的冷却方式选用空冷。
[0053] 图1显示的就是锻造后样品的实物图。需要说明的是，样品实际的锻造比和设计 有一些差异。为使结果更加明显，最终选用了 1100°C、1150°C和1200°C下不同锻造比的样 品加工并进行腐蚀产物释放速率实验，加上原始条件样品，共有19个条件的试样，将其编 号如下：
[0054]
【主权项】
1. 一种提高316LN不锈钢耐腐蚀性的锻造方法，其特征在于，包括如下步骤： 将316LN不锈钢以1100~1200°C的始锻温度进行锻造，锻造5~15s后，以900~ 950°C的终锻温度结束锻造，进行冷却。
2. 如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，控制锻造过程中的锻造比为1. 5~5。
3. 如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，控制锻造过程中的初始下压量不超过 总形变的30%。
4. 如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，控制锻造过程中的应变速率为0. 05~ 0.1 s 1O
5. 如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述冷却的方式为水冷、油冷或空冷。
【专利摘要】本发明涉及一种降低316LN不锈钢在压水堆一回路水质条件下腐蚀产物释放速率的锻造方法。采用不同的锻造参数(包括锻造比、始锻温度和终锻温度等)对相同条件下的316LN不锈钢样品进行锻造加工，通过测定各样品的腐蚀产物释放速率来最终筛选最优的锻造方法。本锻造方法有效的减低了316LN不锈钢在压水堆一回路水质条件下腐蚀产物释放速率。主要适用于大型先进压水堆一回路316LN不锈钢主管道的制造。
【IPC分类】C21D8-00
【公开号】CN104726660
【申请号】CN201510112363
【发明人】沈寅忠, 许志强, 李清山
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月13日