核電用大型缸體鑄件的制造工藝

核電用大型缸體鑄件的制造工藝

核電站使用的大體積鑄鐵主要用于核電站設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備。主要部件包括高壓外缸的上、下半部分和中壓排水桶的上、下半部分。其中高中壓外缸上、下半采用的是低合金鋼鑄件,而中壓排汽缸上、下半采用的是低碳鋼鑄件。上述缸體都是采用砂型鑄造。由于鑄造生產(chǎn)的毛坯成本低廉,對于形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件,經(jīng)濟(jì)效益更高;同時(shí)它的適應(yīng)性較廣,具有較好的綜合機(jī)械性能,因此在核電產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛。核電產(chǎn)品制造的全過程一定要建立在完善的質(zhì)量保證體系基礎(chǔ)上,要遵循“四有原則”,即“有章可循、有人負(fù)責(zé)、有人檢查、有據(jù)可查”。要保證核設(shè)備制造全程的可控性和可追溯性。這是核設(shè)備制造的最關(guān)鍵之處,也是其獨(dú)特的地方。另外,核電產(chǎn)品制造區(qū)別于普通產(chǎn)品制造的一個(gè)非常重要的方面就是核電產(chǎn)品的制造,尤其是核島主設(shè)備、常規(guī)島主設(shè)備的制造所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)為核電專用標(biāo)準(zhǔn),例如RCC-M法國標(biāo)準(zhǔn)(“壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則”)、ASME美國標(biāo)準(zhǔn)(“核電站在用機(jī)械設(shè)備鑒定”)等。因此,相關(guān)核電設(shè)備制造商在制造前必須對所將要涉及的相關(guān)專用核電標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分的理解與消化,只有做好充足的技術(shù)準(zhǔn)備后,才可以著手開展核電設(shè)備的制造。核電用大型缸體鑄件在制造工藝方法上與普通的缸體沒有很大的區(qū)別,但由于是用在核電站的關(guān)鍵設(shè)備上,因此其質(zhì)量控制更為嚴(yán)格。對每一道制造工序都要從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制。以下從缸體的制造工序出發(fā),著重闡述核電設(shè)備在制造過程中的注意事項(xiàng)及在監(jiān)造過程中應(yīng)關(guān)注的內(nèi)容。1技術(shù)準(zhǔn)備階段1.1資料的積累和質(zhì)量管理(1)相關(guān)技術(shù)人員需要對合同及設(shè)備規(guī)范中涉及到的各種核電專用標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、訂貨協(xié)議等資料進(jìn)行充分的消化和吸收;(2)編制制造大綱和質(zhì)量計(jì)劃;(3)根據(jù)鑄件的補(bǔ)焊特性進(jìn)行焊接工藝評定并編制補(bǔ)焊工藝;(4)針對核電產(chǎn)品還要編制專用質(zhì)量保證大綱及相應(yīng)的管理程序文件等。1.2通過審核確定開工會的時(shí)間,對發(fā)生在制造之前的檢驗(yàn)(1)在制造開工前,監(jiān)造人員要及時(shí)督促制造商按照與業(yè)主簽定的合同所要求的內(nèi)容,進(jìn)行制造用技術(shù)文件、質(zhì)量文件的編制工作,并及時(shí)按要求提交業(yè)主進(jìn)行審核;(2)在相關(guān)文件資料編制、審查工作進(jìn)行完畢后,監(jiān)造人員應(yīng)與業(yè)主、制造商進(jìn)行溝通,確定制造開工會的具體時(shí)間;(3)監(jiān)造人員在規(guī)定時(shí)間內(nèi),對制造商的人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)方面進(jìn)行全面的檢查,確認(rèn)合格后才可以批準(zhǔn)制造商正式開始制造。特別需要強(qiáng)調(diào)的是,在制造前一定要保證準(zhǔn)備資料應(yīng)盡量齊全,尤其是煉鋼工藝、鑄造工藝及質(zhì)量計(jì)劃這些最先使用的文件要保證盡量準(zhǔn)備齊全。要注意執(zhí)行文件應(yīng)為受控文件。2模型制作、形狀和盒級2.1鑄造工藝設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)(1)在執(zhí)行工藝前,工藝編制人員對具體的操作人員要進(jìn)行上崗前的技術(shù)交底,應(yīng)強(qiáng)調(diào)必須嚴(yán)格按照經(jīng)過批準(zhǔn)的工藝文件進(jìn)行操作,不可擅自更改;(2)制造用模型和芯盒要具有足夠的強(qiáng)度和精度,其表面要平整并要符合圖紙的要求;(3)造型時(shí)要保證與鑄件接觸的型砂必須結(jié)實(shí)并要防止砂粒進(jìn)入澆注系統(tǒng)內(nèi)部;(4)砂型應(yīng)保證排氣及鑄件收縮需要,在必要部位要放置足夠冷鐵;(5)鑄型內(nèi)表面一定要刷鋯粉以便于脫模;(7)合箱過程中要仔細(xì)清除型腔、澆注系統(tǒng)、分型面等部位的散砂、雜物并保持型腔干凈。2.2檢查公司是否符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的標(biāo)識以及合箱抗起的發(fā)(1)在造型前要提醒制造商對模型尺寸進(jìn)行復(fù)檢,在造型過程中要檢查制造商是否已做好合箱基準(zhǔn)的標(biāo)識以及在合箱過程中注意檢查型腔的清潔度等;(2)監(jiān)造人員要全程監(jiān)控操作過程是否嚴(yán)格按工藝執(zhí)行,要杜絕人為操作的隨意性。3在鋼和注射階段3.1嚴(yán)格控制工藝(1)對核電用缸體應(yīng)精選爐料進(jìn)行冶煉,在可選范圍內(nèi)應(yīng)盡量選擇優(yōu)質(zhì)爐料,從備料的源頭加強(qiáng)質(zhì)量控制是非常關(guān)鍵的。在核電產(chǎn)品的用料上,制造商必須要有質(zhì)量高于一切的意識;(2)在鋼水熔化后進(jìn)行的鋼包分析時(shí),要保證鋼水的化學(xué)成份完全控制在工藝要求的范圍以內(nèi);(3)為保證鋼水的流動(dòng)性,澆注溫度要嚴(yán)格控制在工藝規(guī)定的范圍內(nèi);(4)澆注后還要在冒口處均勻地撒發(fā)熱劑,以加強(qiáng)冒口部位保溫,從而防止冒口部位收縮過快產(chǎn)生冷隔及裂紋缺陷。3.2缸體內(nèi)鋼渣不易上浮監(jiān)督檢查爐料的化學(xué)成份分析結(jié)果、鋼包分析結(jié)果、澆注溫度是否符工藝要求。由于缸體鑄件本身體積較大,因此在澆注過程中鋼渣不易上浮,這就會造成缸體內(nèi)有大量夾雜物的出現(xiàn),又由于鑄件本身的組織比較疏松,也會給之后的無損檢驗(yàn)工作帶來麻煩。另外,缸體在檢驗(yàn)過程中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)許多的夾雜及裂紋現(xiàn)象,盡管在鑄件中出現(xiàn)夾雜和裂紋是在所難免的,但當(dāng)缺陷出現(xiàn)較多時(shí),監(jiān)造人員應(yīng)督促制造商加強(qiáng)管理,以保證后序產(chǎn)品的質(zhì)量。4保溫及預(yù)熱階段制造商在工藝執(zhí)行過程中的注意事項(xiàng)主要包括:保溫時(shí)間應(yīng)滿足工藝要求,在整個(gè)保溫過程中應(yīng)注意鑄件不要互相碰撞。清理后應(yīng)切除冒口,切除鑄件表面多余金屬及冒口時(shí)應(yīng)按工藝規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱。此階段質(zhì)量監(jiān)督的重點(diǎn)是:檢查保溫記錄;監(jiān)督切冒口的工藝過程等。5金相組織,改善機(jī)械性能熱處理分預(yù)備熱處理和性能熱處理。鑄鋼件特別是大型鑄鋼件在鑄造后都有較大的鑄造應(yīng)力和粗大的鑄態(tài)金相組織,所以鑄鋼件一般都要經(jīng)過熱處理來消除應(yīng)力,調(diào)整金相組織,改善機(jī)械性能。預(yù)備熱處理即退火的目的是消除鑄造組織中的柱狀晶、粗等軸晶、魏氏組織和樹技狀偏析,以細(xì)化組織,改善切削性能,改善鑄件性能,并為性能熱處理做準(zhǔn)備。5.1墊鐵、爐內(nèi)溫度控制(1)應(yīng)注意嚴(yán)格按工藝規(guī)范的要求對鑄件進(jìn)爐溫度、升溫速率、保溫時(shí)間、保溫溫度及降溫速率和出爐溫度等進(jìn)行控制;(2)工件進(jìn)爐時(shí)應(yīng)墊好墊鐵,墊鐵高度應(yīng)符合工藝要求;(3)工件距爐內(nèi)壁距離應(yīng)滿足工藝要求,裝爐溫度一般應(yīng)控制在200℃以下;(4)工件在爐內(nèi)應(yīng)放置平穩(wěn),受力均勻,以防工件在加熱過程中發(fā)生變形;5.2質(zhì)量監(jiān)督的要求(1)現(xiàn)場監(jiān)督人員必須對整個(gè)熱處理過程進(jìn)行監(jiān)督,操作前要進(jìn)行人員資格檢查,主要檢查熱處理操作人員是否經(jīng)過培訓(xùn)并且考核合格;(2)熱處理前應(yīng)檢查測溫?zé)犭娕肌㈦娮与娢徊钣?jì)等熱工儀表,所有儀表均應(yīng)經(jīng)過法定計(jì)量單位檢查合格并確保都在有效期內(nèi),熱電偶的安裝位置應(yīng)合乎工件熱處理工藝文件的要求;(3)熱處理前應(yīng)對工件表面進(jìn)行檢查,確認(rèn)表面無裂紋、尖角及嚴(yán)重刮傷等表面缺陷,以防止熱處理裂紋的擴(kuò)展;(4)應(yīng)注意檢查工件的擺放是否合理;(5)熱處理后要對鑄件進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)。此階段質(zhì)量監(jiān)督的重點(diǎn)是:現(xiàn)場監(jiān)督人員要對全過程進(jìn)行監(jiān)督。確認(rèn)取樣位置、數(shù)量,試樣標(biāo)識情況,試驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的檢定情況,操作人員的資質(zhì),試驗(yàn)過程中的操作是否規(guī)范,結(jié)果是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。性能檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行下序工作,注意通常情況下性能熱處理的次數(shù)不允許超過2次。6去除和修復(fù)缺陷6.1缺陷記錄及補(bǔ)焊(1)對加工面及鑄造面在目視檢查、磁粉探傷和超聲探傷中發(fā)現(xiàn)的缺陷應(yīng)及時(shí)清除。采用氣刨去除方法時(shí),在去除缺陷前應(yīng)將鑄件進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度應(yīng)滿足工藝的要求;(2)坡口處應(yīng)圓滑過渡,不允許有棱角存在,用砂輪把坡口滲碳層和氧化渣打磨干凈,并采用磁粉探傷確認(rèn)缺陷已清除干凈,對去除后的缺陷位置應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。(注:對核電產(chǎn)品而言,缺陷記錄報(bào)告是鑄件合格證中的一個(gè)重要組成部分。)(3)針對核電產(chǎn)品的補(bǔ)焊要制定專用質(zhì)量計(jì)劃且必須按專用補(bǔ)焊工藝進(jìn)行焊補(bǔ)。應(yīng)采用經(jīng)制造商入廠檢驗(yàn)合格并經(jīng)烘干的焊材;(4)補(bǔ)焊前應(yīng)對補(bǔ)焊區(qū)域周圍200mm內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度應(yīng)滿足工藝要求,在補(bǔ)焊過程中應(yīng)對補(bǔ)焊區(qū)域用風(fēng)鏟均勻錘擊,并清凈焊渣;(5)在補(bǔ)焊過程中要始終保持預(yù)熱溫度并注意控制好層間溫度。6.2檢查表面質(zhì)量(1)必須現(xiàn)場監(jiān)督缺陷去除的執(zhí)行過程及補(bǔ)焊過程;(2)注意監(jiān)測預(yù)熱溫度及缺陷去除后的表面質(zhì)量是否達(dá)到技術(shù)要求;(3)查閱探傷檢驗(yàn)結(jié)果、缺陷記錄報(bào)告的完整性;(4)查驗(yàn)焊補(bǔ)操作人員的資格證書,補(bǔ)焊用焊材的合格證,焊材的儲存與烘干情況以及補(bǔ)焊用工藝是否經(jīng)批準(zhǔn)等。7mt檢查及熱處理對補(bǔ)焊后的鑄件應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊后消應(yīng)力熱處理,現(xiàn)場監(jiān)督人員應(yīng)對消應(yīng)熱處理進(jìn)行見證及跟蹤。在進(jìn)爐前預(yù)熱溫度應(yīng)保證滿足工藝的要求;消應(yīng)熱處理后應(yīng)對焊補(bǔ)區(qū)域進(jìn)行打磨、表面目視檢查、超聲波檢查以及對整個(gè)鑄件表面進(jìn)行整體MT檢查;對焊補(bǔ)深度不少于整個(gè)壁厚50%的缺陷還應(yīng)按要求進(jìn)行射線探傷檢查。鑄件在補(bǔ)焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)爐進(jìn)行去應(yīng)力熱處理,如果由于某種原因不能及時(shí)進(jìn)爐,則鑄件應(yīng)繼續(xù)加熱并保證加熱溫度在工藝規(guī)定的范圍內(nèi),直至進(jìn)爐為止。去應(yīng)力熱處理后的鑄件還要對補(bǔ)焊部位重新進(jìn)行無損檢驗(yàn),無損檢驗(yàn)應(yīng)在出爐48h后進(jìn)行,對發(fā)現(xiàn)的缺陷如果面積很大則需重新補(bǔ)焊后再重新進(jìn)爐,對小面積缺陷可進(jìn)行補(bǔ)焊后局部熱處理。8按產(chǎn)品生產(chǎn)總的要求,可將工藝報(bào)告加入焊接工藝評定報(bào)告的內(nèi)容缸體鑄件在制造完成后應(yīng)劃出汽缸基準(zhǔn)線并按用戶要求進(jìn)行標(biāo)記,并發(fā)布合格證。監(jiān)督員檢查缸體完工報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)至少包括:制造合格證書、簽字后的完整的質(zhì)量計(jì)劃、化學(xué)成份報(bào)告、熱處理報(bào)告、各階段目視檢查報(bào)告、各階段無損檢驗(yàn)報(bào)告、缺陷記錄及補(bǔ)焊記錄、標(biāo)識報(bào)告、最終尺寸檢查報(bào)告和產(chǎn)品制造符合性報(bào)告,如果規(guī)程中規(guī)定有焊接工藝評定