Wie man Rissbildung und Leckage von Kernkraftventil-Schmiedestücken löst? Schmieden, Wärmebehandlung und Präzisionsbearbeitung verbessern die Lebensdauer und Sicherheit von Kernkraftausrüstung

Die Kernenergie fällt in den speziellen Energiesektor mit extrem hohen Sicherheitsanforderungen. Reaktoren, Kühlkreisläufe und Rohrleitungsisolationssysteme arbeiten dauerhaft unter rauen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hohem Druck, starker Strahlung und korrosiven Medien. Als Barriere für Rohrleitungsumschaltungen sind kernenergietechnische Ventilschmiedestücke kritische drucktragende Komponenten, die den stabilen Betrieb von Kernkraftwerken gewährleisten. Gleichzeitig ist schwere Baumaschinerie, die den großflächigen Bau und die Wartung von Kernkraftwerken unterstützt, stark auf passende Hydraulikventile und drucktragende Schmiedestücke angewiesen. Beide Anwendungsszenarien stellen extrem strenge Anforderungen an Schmiederohstoffe, Verarbeitungstechniken und Wärmebehandlungsstandards.

Konventionelle Kohlenstoffstahl-Schmiedestücke weisen Nachteile wie grobe Kornstruktur, innere Porosität, schlechte Korrosionsbeständigkeit und unzureichende Festigkeit auf, wodurch sie für Kernkraftanwendungen ungeeignet sind. Qualifizierte Hersteller müssen drei Kernverfahren anwenden – Schmiedeformgebung, Wärmebehandlung zur Leistungsänderung und CNC-Präzisionsbearbeitung – um Schmiedestücke für Ventile in Kernkraftqualität herzustellen, die den nuklearen Sicherheitsstandards entsprechen. Nachfolgend finden Sie eine vollständige Aufschlüsselung des gesamten Produktionsprozesses und der industriellen Anwendungen.

I. Zwei Hauptanwendungsszenarien: Hauptausrüstung für Kernkraftwerke & Schmiedestücke für kerntechnische Baumaschinen

1. Kernanforderung: Maßgeschmiedete Ventilteile in Nuklearqualität für Kernkraftwerke

Ventilgehäuse, Hauben, Flansche und zylindrische Schmiedestücke für Ventile der Sicherheitsklassen 1, 2 und 3 in Kernkraftwerken werden gemeinsam als Ventilschmiedestücke in Nuklearqualität definiert. Sie sind kontinuierlich Strahlungsumgebungen mit heißem, unter hohem Druck stehendem Kühlwasser und borathaltigem Wasser als Arbeitsmedien ausgesetzt.

1.Schmieden als grundlegender Prozess: Es werden vakuumelektroschlacke-umgeschmolzene Stahlblöcke für das integrale Freiform- oder Gesenkschmieden verwendet. Der Prozess zerbricht grobe Gusskörner und bildet kontinuierliche Metallflusslinien, die die drucktragenden Querschnitte umschließen, wodurch innere Fehler wie Poren, Porosität und Schichtungen beseitigt werden, um grundlegend Rissbildung und Leckagen unter hohem Druck zu verhindern.

2.Wärmebehandlung zur Leistungsoptimierung: Nach dem Schmieden sind spezielle Wärmebehandlungslinien eingerichtet, die mehrere Prozesse wie Normalglühen, Vergüten, Anlassen und Spannungsarmglühen umfassen. Diese Prozesse steuern präzise die Härte, Kerbschlagzähigkeit und Strahlungsbeständigkeit der Schmiedestücke, bauen Eigenspannungen aus dem Schmieden ab und verhindern Verformungen während des Langzeiteinsatzes.

3.Präzisionsbearbeitung zur dichtenden Formgebung: Nach der Wärmebehandlung erfolgt eine 5-Achs-CNC-Präzisionsbearbeitung, um Dichtflächen und Flanschanschlussmaße mit hoher Genauigkeit herzustellen. Ebenheit und Oberflächenrauheit erfüllen die Dichtungsstandards für Kernkraftausrüstungen, um Mediumlecks zu vermeiden und den Anforderungen des Langzeitbetriebs von Millionen-Kilowatt-Kernkraftwerken gerecht zu werden.

2. Unterstützungsszenario: Schwere Baumaschinen-Schmiedestücke für den Kernkraftwerksbau

Bei Baumaschinen, die in der Kernkraftwerksinfrastruktur, für Gerätehebe- und Wartungsarbeiten eingesetzt werden (einschließlich Raupenkrane, hydraulische Bohranlagen, Spezialtransportfahrzeuge und Hydraulikpumpstationen), wird für hydraulische Steuerventilschmiedestücke, Hochdruckrohrverbinder und lasttragende Ventilkörperschmiedestücke derselbe integrierte Schmiede-, Wärmebehandlungs- und Präzisionsbearbeitungsprozess angewendet. Obwohl diese Baumaschinenschmiedestücke keiner Kernstrahlung ausgesetzt sind, halten sie langfristigen Schwerlaststößen und hydraulischem Hochdruck stand. Ausgereifte Schmiedetechnologie verbessert die strukturelle Festigkeit, Wärmebehandlung beseitigt Bearbeitungsspannungen und Präzisionsbearbeitung gewährleistet die hydraulische Abdichtungsgenauigkeit, wodurch sie sich an raue Baustellenbedingungen anpassen und Ausfallzeiten der Geräte durch Störungen reduzieren.

II. Drei prägende Prozesse: Schmieden, Wärmebehandlung und Präzisionsbearbeitung bestimmen die Sicherheitsklasse von Kernkraftwerksventilschmiedestücken

1. Schmieden: Das grundlegende Gerüst der Schmiedeeigenschaften

Die direkte Bearbeitung von Gussstücken ist für Kernkraftwerksqualitätsschmiedestücke verboten; ein integrales Schmieden ist zwingend erforderlich:

·Hochtemperaturschmieden verdichtet die innere Metallstruktur und beseitigt Gussfehler von Stahlblöcken;

·Ein richtig ausgelegtes Schmiedeverhältnis gewährleistet intakte Metallflusslinien an Ventilwanddicken und Ecken und bietet eine weitaus überlegene Druck- und Ermüdungsbeständigkeit im Vergleich zu Gussstücken;

·Für spezielle Kernkraftwerksmaterialien (austenitischer Edelstahl, Chrom-Molybdän-Wärmebeständiger Legierungsstahl) werden maßgeschneiderte Schmiedetemperaturbereiche festgelegt, um eine Versprödung der Schmiedestücke zu verhindern.

2. Wärmebehandlung: Erschließung der Kerneigenschaften von Schmiedestücken, einschließlich Hitzebeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Geschmiedete Rohlinge weisen ungleichmäßige Härte und massive Eigenspannungen auf, was sie ohne Wärmebehandlung für den Einsatz in Kernkraftwerken ungeeignet macht:

1.Spannungsarmglühen: Beseitigt die beim Schmieden entstandenen Eigenspannungen, um Verformungen und Risse nach der Präzisionsbearbeitung zu vermeiden;

2.Vergüten: Gleicht Festigkeit und Zähigkeit von Schmiedestücken aus, um Sprödbruch unter Hochtemperatur-Betriebsbedingungen zu widerstehen;

3.Stabilisierungsbehandlung: Wird bei Schmiedestücken aus rostfreiem Stahl für nukleare Armaturen angewendet, um die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion durch korrosive Medien in Kernkraftsystemen zu verbessern. Für jede Charge von Schmiedestücken werden Wärmebehandlungsprüfkörper zurückbehalten, und vollständige Wärmebehandlungskurvenberichte werden ausgestellt, um die Prüfstandards in- und ausländischer Kernkraftprojekte zu erfüllen.

3. Präzisionsbearbeitung: Gewährleistung von Dichtungsgenauigkeit und Montagetoleranzen

Rohlinge weisen nach der Wärmebehandlung große Maßabweichungen auf, daher dient die CNC-Präzisionsbearbeitung als letzter Schritt zur zuverlässigen Abdichtung von Armaturen:

·Hochpräzise Dreh-Fräs-Verbundbearbeitung von Armaturenströmungskanälen, Flanschen und Dichtungsfasen;

·Präzisionsläppen der Dichtflächen zur Erzielung von Null-Leckage sowohl unter hohen als auch unter niedrigen Druckbedingungen;

·Strenge Toleranzkontrolle für eine schnelle Montage mit standardisierten Kernkraftwerksrohrleitungen und Hydrauliksystemen von Baumaschinen.

III. Kernunterschiede zwischen Kernkraftwerksschmiedestücken und gewöhnlichen Industrieschmiedestücken

1.Strengere zerstörungsfreie Prüfnormen: Für nukleare Ventilschmiedestücke werden 100%ige Ultraschall- und Magnetpulver-Zerstörungsprüfungen durchgeführt, wobei kleinste Fehler zur Verschrottung führen. Die Stichprobenprüfnormen für Baumaschinen-Schmiedestücke sind ebenfalls höher als die für allgemeine Maschinenteile.

2.Vollständig rückverfolgbare Prozesse: Alle Aufzeichnungen, einschließlich Schmiedeheizzyklen, Wärmebehandlungstemperaturkurven und Präzisionsbearbeitungsverfahren, werden archiviert, und vollständige Materialzertifikate sind auf Anfrage erhältlich.

3.Kundenspezifische Spezialwerkstoffe: Hitzebeständiger und strahlungsresistenter Edelstahl und legierter Stahl exklusiv für die Kernenergie; für gewöhnliche Baumaschinen-Schmiedestücke wird allgemeiner legierter Stahl wie 42CrMo verwendet.

4.Verlängerte Lebensdauergarantie: Kernkraftprojekte sind für eine Nutzungsdauer von 60 Jahren ausgelegt, und die Ermüdungs- und Alterungsbeständigkeit der Schmiedestücke übertrifft die herkömmlicher Baumaschinenkomponenten bei weitem.

IV. Produktlieferumfang

1.Wichtige Kernkraftausrüstung: Schmiedestücke für nukleare Ventile der Klasse 1/2/3, Ventilgehäuse, Deckel und Rohrstutzen-Schmiedestücke;

2.Zubehörteile für Nuklear-Baumaschinen: Schmiedestücke für Hydraulikventile, Hochdruckanschlüsse, lasttragende Flansche und Schmiedestücke für Hydraulikventilgehäuse für Baumaschinen;

3.Exportunterstützungsdienst: Großbestellungsversorgung für in- und ausländische Kernkraftprojekte und Hersteller von technischen Ausrüstungen. Strahlentrostungsbehandlung, Exportverpackung in Holzkisten und Vollcontainerverschiffung sind verfügbar. Vollständige Testdokumente, einschließlich NDT-Prüfberichte, Wärmebehandlungsaufzeichnungen und Material-Spektralanalyse-Zertifikate, können bereitgestellt werden.

V. Fazit

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