简介：《金属国际》依托于我国金属学会、我国有色金属学会，以报导我国冶金、有色金属及金属加工工业展开的前史、现状和未来，普及其有关出产和加工方面的科学常识，展现和推进金属范畴科学技能成果转化，介绍冶金、有色金属和金属加工职业的新技能、新设备、新工艺、新产品和新经验为主旨的科技期刊。

　　内容导读：核电站一回路主管道是核电站的一级部件，它的重要性显而易见，其资料一般为含必定铁素体相的奥氏体不锈钢，国外也称双相不锈钢，此类资料归纳功能优异。文章从资料的类型、安排、成分、功能等方面介绍了现在运转最多、最老练的二代核电站一回路主管道资料，并在此基础上扼要介绍了一回路主管道的制备工艺，意在让读者尽可能全面地了解核电站一回路主管道资料及其制作进程，然后丰厚金属资料在核电范畴运用的常识。

　　核电因其巨大的优势得到了快速展开，现在已与火电、水电并称为电力动力三大支柱，并且跟着煤炭、石油等化石动力的储量日益削减，其重要位置不断凸显。核电经过近60年的展开、运转，其技能不断完善，至今现已展开到了第三代（如图1所示），现在一些国家正在制作三代核电站。第四代核电站概念也已于21世纪初提出，但间隔商业运用还很远。现在全国际规模内运用最多、运转最老练的是第二代和二代改进型核电站。

　　核电站中，动力堆首要有轻水堆（包含压水堆和沸水堆）、重水堆、石墨堆（包含石墨气冷堆和石墨水冷堆）以及快中子增殖堆，这些堆型中压水堆是运用最广泛、最首要的堆型。现在全国际运转的商业核电站共有439座，这些核电站中轻水堆占85.9%，其间压水堆61.3%，沸水堆24.6%，如图2所示。

　　压水堆核电站的作业原理如图3所示。反响堆堆芯核裂变发生巨大的热能，主泵把水泵入，水既是慢化剂，又是冷却剂，冷却剂流经堆芯进行冷却，一起水被加热到327℃、155个大气压的高温高压水。高温高压水进入蒸汽发生器的U型管内，在U型管内与二回路冷却水进行热交换，开释热量后又被主泵送回堆芯从头加热再进入蒸汽发生器。这样不断地在密闭的回路内循环，称为一回路体系。蒸汽发生器管壁外的水被一回路体系的热水加热成蒸汽后进入汽轮机，经过汽轮机做功，同轴带动发电机发电，然后进入冷凝器被海水冷却，又凝结成水通回蒸汽发生器，从头加热成蒸汽。这个汽水循环进程称为二回路体系。压水堆核电站中一回路主管道为核岛七大要害部件之一，是体系承压鸿沟的一部分，称为核电站的“主动脉”，它封闭着高温、高压和带有放射性、腐蚀性的冷却剂，保持和束缚冷却剂循环活动，对反响堆的安全和正常运转起着重要的确保效果。由此可见一回路主管道在核电站中扮演着非常重要的人物。

　　一回路主管道归于核安全一级部件，尺度大、运转条件严苛（~约300℃、16 MPa的含磷酸、硼酸高温高压水），对资料功能要求极高，除要求有杰出的归纳力学功能（满意的强度、高的塑性和耐性）外，还要求耐高温高压水腐蚀，具有杰出的抗疲劳功能、易加工性和焊接功能等[1]。具有 双相安排的铸造奥氏体不锈钢（约5%~20%铁素体相以岛状散布在奥氏体基体上—CASS）能很好的满意上述功能，广泛用于核电站一回路主管道。国外前期核电站一回路管道大多选用18-8型（美国ASME304）奥氏体不锈钢（相应铸钢为CF-8）。后来，为了进步304不锈钢抗高温高压水晶间应力腐蚀功能，逐步改用含2%～3% Mo的ASME316型不锈钢及相应的铸钢CF-8M。

　　为了进一步延伸核电站运转寿数，近几十年国际上对一回路管道资料进行了深化的研讨。美国、日本开发了核级控氮316L不锈钢，法国投入巨资展开了一系列奥氏体不锈钢资料的研讨，开发了Z2CND18.12和Z3CN20.09M主管道资料。一些国家核电站一回路主管道资料如表1所示。

　　现在国际上半数以上的核电站是按法国核岛设备设计和制作委员会（AFCEN）拟定的RCC-M《压水堆机械设备设计和制作规矩》制作的，我国正在制作的和往后适当一部分核电站也都按这个标准制作。RCC-M《压水堆机械设备设计和制作规矩》是一部国际上公认的最为安全的核电设备制作标准，按RCC-M制作的核电设备迄今为止没有发生过严重的安全事故，且设备故障率最低。RCC-M标准中的商标Z3CN20.09M不锈钢归于低碳奥氏体-铁素体型不锈钢，其化学成分和力学功能标准如表2和表3所示。RCC-M标准要求Z3CN20.09M铁素体含量规模12%~20%，最理想值为15%~18%，其值可根据Shaeffler图经过改动资料成分完成调控。

　　Z3CN20.09M的微观安排如图4所示，它由奥氏体基体和岛状铁素体相组成。铁素体含量一般规定为12%~20%，最佳值为15%~18%（以上均为体积分数）。

　　奥氏体不锈钢中铁素体起着极其重要的效果。1）因为铁素体是以涣散并均布成小坑状存在于奥氏体晶粒之间，削弱奥氏体柱状晶和树枝晶的方向性，间隔奥氏体晶界接连网状碳化铬分出，然后避免晶间腐蚀，因而铁素体对进步耐晶间腐蚀的效果有优点。经过实验证明，因为铁素体对应力腐蚀开裂不灵敏，因而含有铁素体的奥氏体钢焊缝的耐应力腐蚀功能优于同成分但含有很少铁素体的奥氏体钢焊缝。2）奥氏体不锈钢中的铁素体对资料的力学功能有明显影响。铁素体含量添加时强度添加，一起，延展性和冲击强度减低。使用此特性，可选用调控铁素体的含量来到达所需求的资料力学功能和加工功能。3）可是奥氏体不锈钢中铁素体含量过高会危害奥氏体不锈钢的可锻性和热稳定性，特别是用于大铸造比的锻件，铸坯约束铁素体的含量是合理而必要的（一般约束在3%~8%）。相同道理用于冷变形的奥氏体钢，如冷伸压、深冲压，冷拔和冷挤压的奥氏体钢，铁素体含量应进一步约束（一般约束在5%以下）；一起，高铬铁素体长时间处于较高温度环境（≤550℃）会发生475℃脆化现象，添加资料脆性断裂倾向。

　　压水堆一回路主管道能够选用铸造或铸造制作工艺。选用铸造奥氏体不锈钢时，主管道安排均匀，力学功能较好；但因为制作工艺的约束，直管段制作长度受限，使主管道焊缝数量增多，焊接作业量增大，并且因为资料自身特色，在焊接时简单发生焊接缺点。铸造工艺能够战胜铸造主管道的缺点在确保主管道力学功能不下降的前期下，选用铸造奥氏素体－铁体不锈钢来代替铸造奥氏体不锈钢。铸造奥氏素体－铁体不锈钢具有较好的焊接功能，焊接时不易发生焊接缺点，且选用离心铸造能够制作出长度较大的直管，使焊缝数量削减，这一技能现已成功运用到主管道的出产中。

　　二代核电站一回路主管道包含直管和弯头部分，直管和弯头经过焊接组合成完好管道。一回路主管道直管由离心铸造而成，弯头经过静态模铸而成，详细工艺道路所示。

　　质料经过电弧炉+氩氧炉双联锻炼，调控微合金元素及杂质含量得到成分合格的钢液，成分调控时要严厉将C含量下降到0.03%以下，然后进行浇注。弯头经过砂型静态铸造成型，直管经卧式离心铸造机成型，成型后的毛坯管件脱模后进行固溶热处理，意图是削减缺点、均匀成分及调控铁素体含量然后进步功能，热处理工序完成后进行机械加工。直管和弯头的加工包含内圆和外圆的加工，机加工设备首要包含大型的车床、镗床及工装。对直管和弯头的机加工要害在于拟定合理的加工工艺PG文娱电子游戏，并配套相应的设备。

　　一回路主管道在核电站安全运转中扮演着非常重要的人物，其选材、加工都有极严厉的标准。含有必定量铁素体相的奥氏体不锈钢因其功能优异（包含力学功能、物理功能、加工功能等），广泛用于二代和二代改进型核电站一回路主管道，可是此种资料也存在一些缺点，例如长时间执役会发生热老化脆化，其功能下降。为了处理二代核电站一回路主管道热老化脆化问题，延伸核电站运用寿数，进步安全性，正在展开和制作中的第三代核电站主管道资料选用控氮奥氏体不锈钢，经全体铸造而成。

　　作者简介：王永强（1982-—），男，博士研讨生，研讨方向：核电一回路管道资料，E-mail: wa；