核电用大型缸体铸件的制造工艺

核电用大型缸体铸件的制造工艺

核电站使用的大体积铸铁主要用于核电站设备的关键设备。主要部件包括高压外缸的上、下半部分和中压排水桶的上、下半部分。其中高中压外缸上、下半采用的是低合金钢铸件,而中压排汽缸上、下半采用的是低碳钢铸件。上述缸体都是采用砂型铸造。由于铸造生产的毛坯成本低廉,对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件,经济效益更高;同时它的适应性较广,具有较好的综合机械性能,因此在核电产品中应用非常广泛。核电产品制造的全过程一定要建立在完善的质量保证体系基础上,要遵循“四有原则”,即“有章可循、有人负责、有人检查、有据可查”。要保证核设备制造全程的可控性和可追溯性。这是核设备制造的最关键之处,也是其独特的地方。另外,核电产品制造区别于普通产品制造的一个非常重要的方面就是核电产品的制造,尤其是核岛主设备、常规岛主设备的制造所执行的标准大多数为核电专用标准,例如RCC-M法国标准(“压水堆核岛机械设备设计和建造规则”)、ASME美国标准(“核电站在用机械设备鉴定”)等。因此,相关核电设备制造商在制造前必须对所将要涉及的相关专用核电标准进行充分的理解与消化,只有做好充足的技术准备后,才可以着手开展核电设备的制造。核电用大型缸体铸件在制造工艺方法上与普通的缸体没有很大的区别,但由于是用在核电站的关键设备上,因此其质量控制更为严格。对每一道制造工序都要从人、机、料、法、环五个方面进行严格的控制。以下从缸体的制造工序出发,着重阐述核电设备在制造过程中的注意事项及在监造过程中应关注的内容。1技术准备阶段1.1资料的积累和质量管理(1)相关技术人员需要对合同及设备规范中涉及到的各种核电专用标准、技术规范、订货协议等资料进行充分的消化和吸收;(2)编制制造大纲和质量计划;(3)根据铸件的补焊特性进行焊接工艺评定并编制补焊工艺;(4)针对核电产品还要编制专用质量保证大纲及相应的管理程序文件等。1.2通过审核确定开工会的时间,对发生在制造之前的检验(1)在制造开工前,监造人员要及时督促制造商按照与业主签定的合同所要求的内容,进行制造用技术文件、质量文件的编制工作,并及时按要求提交业主进行审核;(2)在相关文件资料编制、审查工作进行完毕后,监造人员应与业主、制造商进行沟通,确定制造开工会的具体时间;(3)监造人员在规定时间内,对制造商的人、机、料、法、环各个方面进行全面的检查,确认合格后才可以批准制造商正式开始制造。特别需要强调的是,在制造前一定要保证准备资料应尽量齐全,尤其是炼钢工艺、铸造工艺及质量计划这些最先使用的文件要保证尽量准备齐全。要注意执行文件应为受控文件。2模型制作、形状和盒级2.1铸造工艺设计注意事项(1)在执行工艺前,工艺编制人员对具体的操作人员要进行上岗前的技术交底,应强调必须严格按照经过批准的工艺文件进行操作,不可擅自更改;(2)制造用模型和芯盒要具有足够的强度和精度,其表面要平整并要符合图纸的要求;(3)造型时要保证与铸件接触的型砂必须结实并要防止砂粒进入浇注系统内部;(4)砂型应保证排气及铸件收缩需要,在必要部位要放置足够冷铁;(5)铸型内表面一定要刷锆粉以便于脱模;(7)合箱过程中要仔细清除型腔、浇注系统、分型面等部位的散砂、杂物并保持型腔干净。2.2检查公司是否符合产品标准规范的标识以及合箱抗起的发(1)在造型前要提醒制造商对模型尺寸进行复检,在造型过程中要检查制造商是否已做好合箱基准的标识以及在合箱过程中注意检查型腔的清洁度等;(2)监造人员要全程监控操作过程是否严格按工艺执行,要杜绝人为操作的随意性。3在钢和注射阶段3.1严格控制工艺(1)对核电用缸体应精选炉料进行冶炼,在可选范围内应尽量选择优质炉料,从备料的源头加强质量控制是非常关键的。在核电产品的用料上,制造商必须要有质量高于一切的意识;(2)在钢水熔化后进行的钢包分析时,要保证钢水的化学成份完全控制在工艺要求的范围以内;(3)为保证钢水的流动性,浇注温度要严格控制在工艺规定的范围内;(4)浇注后还要在冒口处均匀地撒发热剂,以加强冒口部位保温,从而防止冒口部位收缩过快产生冷隔及裂纹缺陷。3.2缸体内钢渣不易上浮监督检查炉料的化学成份分析结果、钢包分析结果、浇注温度是否符工艺要求。由于缸体铸件本身体积较大,因此在浇注过程中钢渣不易上浮,这就会造成缸体内有大量夹杂物的出现,又由于铸件本身的组织比较疏松,也会给之后的无损检验工作带来麻烦。另外,缸体在检验过程中经常会发现许多的夹杂及裂纹现象,尽管在铸件中出现夹杂和裂纹是在所难免的,但当缺陷出现较多时,监造人员应督促制造商加强管理,以保证后序产品的质量。4保温及预热阶段制造商在工艺执行过程中的注意事项主要包括:保温时间应满足工艺要求,在整个保温过程中应注意铸件不要互相碰撞。清理后应切除冒口,切除铸件表面多余金属及冒口时应按工艺规定进行预热。此阶段质量监督的重点是:检查保温记录;监督切冒口的工艺过程等。5金相组织,改善机械性能热处理分预备热处理和性能热处理。铸钢件特别是大型铸钢件在铸造后都有较大的铸造应力和粗大的铸态金相组织,所以铸钢件一般都要经过热处理来消除应力,调整金相组织,改善机械性能。预备热处理即退火的目的是消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树技状偏析,以细化组织,改善切削性能,改善铸件性能,并为性能热处理做准备。5.1垫铁、炉内温度控制(1)应注意严格按工艺规范的要求对铸件进炉温度、升温速率、保温时间、保温温度及降温速率和出炉温度等进行控制;(2)工件进炉时应垫好垫铁,垫铁高度应符合工艺要求;(3)工件距炉内壁距离应满足工艺要求,装炉温度一般应控制在200℃以下;(4)工件在炉内应放置平稳,受力均匀,以防工件在加热过程中发生变形;5.2质量监督的要求(1)现场监督人员必须对整个热处理过程进行监督,操作前要进行人员资格检查,主要检查热处理操作人员是否经过培训并且考核合格;(2)热处理前应检查测温热电偶、电子电位差计等热工仪表,所有仪表均应经过法定计量单位检查合格并确保都在有效期内,热电偶的安装位置应合乎工件热处理工艺文件的要求;(3)热处理前应对工件表面进行检查,确认表面无裂纹、尖角及严重刮伤等表面缺陷,以防止热处理裂纹的扩展;(4)应注意检查工件的摆放是否合理;(5)热处理后要对铸件进行力学性能检验。此阶段质量监督的重点是:现场监督人员要对全过程进行监督。确认取样位置、数量,试样标识情况,试验室相关设备的检定情况,操作人员的资质,试验过程中的操作是否规范,结果是否符合标准要求。性能检验合格后才能进行下序工作,注意通常情况下性能热处理的次数不允许超过2次。6去除和修复缺陷6.1缺陷记录及补焊(1)对加工面及铸造面在目视检查、磁粉探伤和超声探伤中发现的缺陷应及时清除。采用气刨去除方法时,在去除缺陷前应将铸件进行预热,预热温度应满足工艺的要求;(2)坡口处应圆滑过渡,不允许有棱角存在,用砂轮把坡口渗碳层和氧化渣打磨干净,并采用磁粉探伤确认缺陷已清除干净,对去除后的缺陷位置应进行详细的记录。(注:对核电产品而言,缺陷记录报告是铸件合格证中的一个重要组成部分。)(3)针对核电产品的补焊要制定专用质量计划且必须按专用补焊工艺进行焊补。应采用经制造商入厂检验合格并经烘干的焊材;(4)补焊前应对补焊区域周围200mm内进行预热,预热温度应满足工艺要求,在补焊过程中应对补焊区域用风铲均匀锤击,并清净焊渣;(5)在补焊过程中要始终保持预热温度并注意控制好层间温度。6.2检查表面质量(1)必须现场监督缺陷去除的执行过程及补焊过程;(2)注意监测预热温度及缺陷去除后的表面质量是否达到技术要求;(3)查阅探伤检验结果、缺陷记录报告的完整性;(4)查验焊补操作人员的资格证书,补焊用焊材的合格证,焊材的储存与烘干情况以及补焊用工艺是否经批准等。7mt检查及热处理对补焊后的铸件应及时进行焊后消应力热处理,现场监督人员应对消应热处理进行见证及跟踪。在进炉前预热温度应保证满足工艺的要求;消应热处理后应对焊补区域进行打磨、表面目视检查、超声波检查以及对整个铸件表面进行整体MT检查;对焊补深度不少于整个壁厚50%的缺陷还应按要求进行射线探伤检查。铸件在补焊后应及时进炉进行去应力热处理,如果由于某种原因不能及时进炉,则铸件应继续加热并保证加热温度在工艺规定的范围内,直至进炉为止。去应力热处理后的铸件还要对补焊部位重新进行无损检验,无损检验应在出炉48h后进行,对发现的缺陷如果面积很大则需重新补焊后再重新进炉,对小面积缺陷可进行补焊后局部热处理。8按产品生产总的要求,可将工艺报告加入焊接工艺评定报告的内容缸体铸件在制造完成后应划出汽缸基准线并按用户要求进行标记,并发布合格证。监督员检查缸体完工报告的内容应至少包括:制造合格证书、签字后的完整的质量计划、化学成份报告、热处理报告、各阶段目视检查报告、各阶段无损检验报告、缺陷记录及补焊记录、标识报告、最终尺寸检查报告和产品制造符合性报告,如果规程中规定有焊接工艺评定