核电站稳压器封头精锻坯件的制作方法

本实用新型涉及一种核电核岛用压力容器结构件，尤其涉及压水堆核电站用核岛稳压器上封头的锻造坯件。

背景技术：

压水堆核电站稳压器又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备，在正常运行时起平稳和保持压力的作用，在发生事故时提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆压力过高时，喷洒冷水降温，当堆内压力低时，加热器自动使水蒸发地增加压力。因此稳定器是一个高压容器，它由汽液两相空间组成，其中上半部分为饱和蒸汽空间，下半部分是饱和水空间。在稳压器的汽空间连通有喷淋器接管，以及卸压阀和安全阀接管；该喷淋器接管以及卸压阀和安全阀接管均安装于喷淋器座上，喷淋器座则设置于稳压器的上封头上，在稳压器的上封头上还设置有用于安装人孔组件的人孔座。

由于稳压器属于核反应堆压力容器，常常处于高温、高压及高辐射环境中，而且稳压器的压力波动较为明显，工作环境十分恶劣，很容易形成容器的压力突变或者应力分布不均及应力集中，导致稳压器容器体的疲劳、蠕变和损坏。现有稳压器上封头包括半球状的封头本体，在封头本体的顶部分别设置有人孔座和喷淋管座，人孔座及其人孔的设置可使更换零部件更加方便地进出，而不会对稳压器内壁造成磕伤；喷淋管座则主要用于安装伸入稳压器封头内的喷淋连接管及其上的喷雾头。核电站稳压器不仅属于大型板块状结构件，而且在半球冠上设置有用于安装人孔组件和喷淋管组件的凸台，要锻造出具有整体结构的稳压器封头，必须先锻造出具有初步结构的锻造板坯件，然后再将锻造板坯件冲压成近终封头成品。锻造板坯在冲制过程中不仅板坯形状及其上的凸台位置均会发生相对移动，而且冲制过程中的金属流向也会引起锻件金属组织结构的变化，因此合理设计锻造板坯件的结构是获得精确封头近终产品的关键所在。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种核电站稳压器封头精锻坯件，不仅结构设计合理，便于封头的精确近终冲压成型，而且锻件组织均匀密实、金属流线完整。

为了解决上述技术问题，本实用新型的核电站稳压器封头精锻坯件，包括锻坯本体，所述锻坯本体呈圆板状结构，在锻坯本体的一面整体锻造有人孔凸台和喷淋管凸台；人孔凸台的中心偏离锻坯本体的中心，人孔凸台和喷淋管凸台分离设置；在锻坯本体的另一面锻造为大锥角圆台。

在上述结构中，由于整体锻造于锻坯本体上的人孔凸台位置偏离锻坯本体中心位置，该结构的锻坯在冲制成球冠状稳压器封头成品过程中，随着锻坯的冲压变形和金属组织的流动，人孔凸台随着形变位置移至成品封头的顶端位置，与此同时锻坯上的喷淋管凸台也随着形变位移至喷淋管接管座的设计位置，实现了多个具有不同方向、位置的凸台稳压器封头的一步整体冲压成型，不仅大大减少了成品封头的切削加工量，节约了原材料，而且又最大限度地保证了锻件金属组织流线的完整性。又由于锻坯本体的另一面锻造为大锥角圆台面，冲制成型过程中，冲头作用于大锥角圆台面上，在冲头的冲制压力作用下，锻坯中部金属会从中部流向周边部，从而保证金属流线的合理和半球冠状封头坯件厚度的近终一致，不仅有利于封头后道的成型加工，而且使得锻件的纵向力学性能和横向力学性能均能保证得到显著提高。又由于锻坯本体上整体锻造有人孔凸台和喷淋管凸台，整体锻造成型保证了稳压器封头成品力学性能的极大提高，使之更能承受高温高压以及交变荷载和蒸汽涡流所形成的恶劣工况，有利于封头工作应力的均匀化和运行安全性的提高；而且采用整体锻造结构既进一步细化了金属组织，又有利于人孔座和喷淋管座的准确成型，使得封头本体和人孔座、喷淋管座之间的金属流线顺畅连贯，且最大限度地与锻件外形相一致。本实用新型还具有结构紧凑，布局合理，锻造性能优的优点。

本实用新型的进一步实施方式，所述人孔凸台的中心与锻坯本体的中心偏离量等于人孔凸台与喷淋管凸台半径之和的（0.10—0.11）倍。该偏离量的选择能确保冲制过程中锻坯上人孔凸台能准确地移动至成品预定位置，从而保证近终成品的准确成型。

本实用新型的优选实施方式，所述人孔凸台和喷淋管凸台均呈圆台结构，所述圆台的圆锥角为10°—15°。所述人孔凸台喷淋管凸台之间留有间隙而相互分离。该结构便于冲制成型，并且便于冲制脱模，方便成型加工。

本实用新型的进一步实施方式，所述人孔凸台的中心位置设置有凸台芯孔。所述人孔凸台和喷淋管凸台位于锻坯本体的同一直径上。便于准确冲制成型。

本实用新型的进一步实施方式，所述锻坯本体的在大锥角圆台的锥角为170°—175°。所述锻坯本体上大锥角圆台面的圆台高h为锻坯本体坯板厚度H的1/5—1/6。能更准确地实现封头的近终冲压成型，降低后期切削加工量，减少材料浪费。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型核电站稳压器封头精锻坯件作进一步说明。

图1是本实用新型核电站稳压器封头精锻坯件一种具体实施方式的正视结构剖面示意图；

图2是图1所示实施方式的俯视方向的结构示意图；

图3是图1所示实施方式的仰视方向的结构示意图。

图中，1—锻坯本体、2—人孔凸台、3—凸台芯孔、4—喷淋管凸台。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示的稳压器封头精锻坯件，该稳压器封头精锻坯件的锻坯本体1呈圆板状结构，圆板的直径φ=2500mm，圆板的板厚H=160 mm。在锻坯本体1的一面整体锻造有人孔凸台2和喷淋管凸台4。人孔凸台2和喷淋管凸台4具有相同的高度B。

人孔凸台2为一圆台结构，该圆台的圆锥角α=12°即在同一截面上两根圆台母线之间的夹角等于12°，圆台顶圆的直径为750mm，圆台高度B=300mm。冲压成型后人孔凸台的圆台应位于封头成品球冠的顶点位置，由于受锻坯本体1上人孔凸台和喷淋管凸台的共同影响，冲压中锻坯本体1的喷淋管凸台一侧与其另一侧的冲压变形量并不相同，因此精锻坯件上的人孔凸台并不能位于精锻坯件的中心位置，而应保持一定的偏离量Δ，且该偏离量Δ应向喷淋管凸台所在侧的相对另一侧偏离，其偏离量Δ应控制在人孔凸台2和喷淋管凸台4两者半径2之和的0.10—0.11倍之间，此处人孔凸台2和喷淋管凸台4的半径为对应圆台的顶圆半径。本实例中偏离量Δ=60 mm。在锻坯本体1的中心位置设有凸台芯孔3，该凸台芯孔3有利于人孔凸台上人孔的最终冲压成型。

喷淋管凸台4也为一圆台结构，该圆台的圆锥角α=12°，圆台顶圆的直径为400 mm，圆台高度B=300 mm，人孔凸台2和喷淋管凸台4的圆台中心距为650 mm，因而人孔凸台2和喷淋管凸台4之间留有间隙而相互分离设置，这样既符合最终产品的位置设计要求，又有利于锻造和冲压成型。人孔凸台2和喷淋管凸台4位于锻坯本体1的同一直径上。人孔凸台2和喷淋管凸台4的圆台锥角应控制在10°—15°之间。

在锻坯本体1的另一面上整体锻造有大锥角圆台，该大锥角圆台的中心线与锻坯本体1的中心线共线。大锥角圆台的圆锥角应控制在170°—175°之间，大锥角圆台的圆台高度h应控制在锻坯本体1坯板厚度H的1/5—1/6之间。本实例中，大锥角圆台的圆锥角为175°，高度h=29mm。

上述仅举出了本实用新型的优选实施方式，但本和新型并不限于此，凡根据本实用新型所作出的等效变换，均应落入本实用新型的保护范围内。