[发明专利]一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种挤压管嘴的制造方法，尤其涉及一种针对超大口径不锈钢管道进行挤压管嘴的制造方法。

背景技术

国内自主CAP1000核电技术中，需要采用直径接近1000mm的超大口径不锈钢无缝管道，且在管道上还必须有相应的导通管嘴，且管道和管嘴不能是焊接链接，一定要是整体式结构。管道设计的使用寿命必须满足至少60年不更换，要同时满足这些要求对管道的性能提出了很高的要求，尤其是在这么大规格的管道上设置相应的非焊焊导通管嘴，又要满足相应的物理性能。如果仅仅是获得带管嘴的整体式大规格管道，采用铸造的方法是最适宜的方法。然而，热锻主管道的工作温度321℃，工作压力达到15.4MPa，为了保证主管道的使用寿命，就必须提高主管道性能要求。普通的铸造管就无法满足高性能要求。因此设计要求必须采用锻造坯。由于主管道尺寸大，而且带弯段和非对称管嘴，形状很复杂，难以直接模锻，因此加工难度很大。现有技术针对这些要求，主要采用主管道整体锻造，再进行机加工掏空的方法，先根据管道的规格以及通孔的位置，先锻造空心管坯，然后采用内镗外车的方式加工出管嘴部位，热弯管后，再精加工到成品规格。最终达到管道要求的规格，有点类似于雕刻。这种方法缺点如下：1.空心管壁厚很厚，中心部位难以直接锻透，晶粒较粗，加工成成品后晶粒度检测往往不合格。2.机加工量极大，金属利用率不到30%，加工成本极高。报废率高，有任何一个环节出错都会导致整体报废，损失基本上千万，工业化效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种超大口径管道挤压管嘴的制造方法，以解决在超大口径无缝钢管上生成导通管嘴，且整体又能拥有优秀的物理性能。

本发明的设计思路是将加热后的管道放置于模具中，再对管道进行挤压，在压力的作用及模具的束缚下，在管道上形成相应的管嘴。

本发明的具体实施步骤如下：

①将不锈钢荒管进行矫直和精整，使不锈钢荒管的直线度和尺寸达到均匀。直线度越好，尺寸越均匀，对后续处理更为有利。

②将经过处理的不锈钢荒管利用感应线圈快速加热，使不锈钢荒管的温度达到1150℃～1200℃。利用感应线圈加热不锈钢钢坯加热改变了传统对钢坯加热的方法，保证的在任何时间，钢坯受热的均匀性，也提高了钢坯加热到目标温度的速度，避免了缓慢加热造成晶粒长大的问题。

③对模具进行预热，预热温度保持在100℃~200℃。预热温度适当稍高，可以避免工作中模具和工件温差过大，防止工件降温过快，提高模具使用寿命。

④将加热后的不锈钢荒管运至模具中，确保此时不锈钢荒管的温度在1100℃以上。钢坯温度保持的越高越有利于提升加工的效果。

⑤向不锈钢荒管中插入芯棒，芯棒为三段式，直径最小的一段为导向段，用于固定芯棒在挤压设备中的位置及稳定性；中间段为管体支撑段，中间段的大小与不锈钢荒管的内径相匹配，中间段的长度较模具的长度短；主要作用就是在对不锈钢荒管进行加压时避免管道向内变形；直径最大的一段为挤压段，挤压段的大小与模具的尺寸相同。

⑥在芯棒的挤压段端侧向芯棒的导向段侧施加压力，进行单向挤压，使钢料充满模具的模孔，从而挤出管嘴形状。通过向挤压段施加压力，挤压段对不锈钢荒管传导相应的压力，由于压力方向与不锈钢荒管的管道方向一致，迫使不锈钢荒管的钢料向内、外径方向运动，由于内径方向被支撑段阻碍，外径方向只有模具上模孔处可以运动，这就迫使不锈钢荒管的钢料向模孔进行填充，最终形成管嘴。

采用这种方法不仅可以实现在超大口径不锈钢管道上生产出管嘴，同时可以较管道整体锻造再机加工掏空的方法节省冶炼材料40%以上，减少机加工量40%以上，细化材料的的晶粒度可至3.0级或更细，避免了锻造管道易开裂、锻造管嘴工艺复杂和不易锻透的缺点。

附图说明

图1为芯棒外形示意图

图2为不锈钢荒管感应加热示意图

图3为挤压加工示意图

1─芯棒导向段，2─芯棒支撑段，3─芯棒挤压段，4─不锈钢荒管，5─感应线圈，6─模具，7─模孔。

具体实施方式

    结合附图，可以更好的理解本发明的工作原理。

    本发明的第一种实施方式包括如下步骤：

①将不锈钢荒管4进行矫直和精整，使不锈钢荒管4的直线度和尺寸达到均匀；

②将经过处理的不锈钢荒管4利用感应线圈5快速加热，使不锈钢荒管4的温度达到1150℃；

③对模具6进行预热，预热温度保持在100℃；