Phân tích khuyết tật vết nứt bên trong và tối ưu hóa quy trình rèn thép lớn được sử dụng trong nhà máy điện hạt nhân

An toàn là vấn đề quan trọng hàng đầu trong ngành điện hạt nhân, ảnh hưởng trực tiếp đến việc điện hạt nhân có thể được sử dụng trên quy mô lớn hay không. Cải thiện hiệu suất tổng thể của các vật rèn nặng năng lượng hạt nhân từ góc độ vật liệu và hình thành đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sử dụng năng lượng hạt nhân an toàn
Chất lượng bên trong của lớnvật rènthường được đánh giá bằng phương pháp kiểm tra không phá hủy siêu âm, và sự biến động lớn của kết quả kiểm tra của các lô rèn khác nhau là một vấn đề lớn mà toàn bộ ngành công nghiệp đúc và rèn lớn ở Trung Quốc phải đối mặt. Theo phân tích lấy mẫu của các vật rèn bị lỗi, người ta thấy rằng các nguyên nhân chính của việc kiểm tra các vật rèn lớn bị lỗi bao gồm:
(1) Các vết nứt tế vi hoặc các khuyết tật khác do tạp chất phi kim loại quá mức xâm nhập vào phôi trong quá trình nấu chảy;
(2) các vết nứt tế vi xảy ra trong vùng phân tách cấu trúc vi mô của quá trình rèn;
(3) Các khuyết tật ban đầu như độ xốp và lỗ trên phôi không được đóng lại, và các khuyết tật của vật rèn lớn có thể xảy ra trong quá trình hóa rắn, rèn và xử lý nhiệt tiếp theo của phôi. Do đó, bất kể nguyên nhân nào, sự không phù hợp của việc kiểm tra vật rèn lớn được xác định bởi ba quy trình luyện kim phôi, rèn và xử lý nhiệt, và rất khó để tránh sự phân tách cấu trúc vi mô trong vật rèn lớn. Các giải pháp hiện tại đối với sự không phù hợp của việc kiểm tra vật rèn lớn gây ra bởi vết nứt bên trong của vành đai phân chia mô của vật rèn chủ yếu bao gồm:
(1) Cải thiện quá trình hóa rắn phôi để cải thiện quá trình vi phân tách trong phôi;

(2) Tối ưu hóa quá trình khuếch tán nhiệt độ cao trước khi rèn để loại bỏ sự phân tách dendrite trong phôi;

(3) Quá trình rèn được tối ưu hóa để làm cho kim loại chịu biến dạng dẻo lớn trong điều kiện ứng suất nén ba chiều

1. Rèn khuyết điểm

Một tấm rèn lớn bằng thép SA508-3 sau khi xử lý nhiệt Thử nghiệm siêu âm cho thấy các khuyết tật chuyên sâu tương đương tối đa 7 mm để xác định các đặc tính khuyết tật kiểm tra của vật rèn Các khuyết tật nghiêm trọng ở vị trí kiểm tra để lấy mẫu và phân tích kiểm tra vật lý và hóa học của vị trí lấy mẫu Kết quả phân tích thành phần hóa học vật liệu về cơ bản đáp ứng yêu cầu thiết kế công suất thấp trong kiểm tra lấy mẫu khu vực khuyết tật Khu vực bình thường và khuyết tật của tất cả các loại tạp chất không quá cân Hình thái cấu trúc vĩ mô của nó được thể hiện trong hình 1. Rèn trong các khuyết tật bên trong song song với hướng của vết nứt tuyến tính biến dạng chính Như thể hiện trong hình 2 Vết nứt được nối với các vết nứt răng cưa không liên tục Các tạp chất phi kim loại không được tìm thấy trong và xung quanh Các vết nứt và các tạp chất phi kim loại Vì vậy, vết nứt không phải là vết nứt tạp chất Bằng kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử quét (sem) vết nứt rèn trong mô hình thái là hậu môn yzed Như thể hiện trong hình 3 được thể hiện trong hình 4 Vết nứt tồn tại tách biệt Vết nứt rộng hơn ở giữa Cả hai đầu sắc cạnh Dọc theo phần mở rộng ranh giới hạt của mẫu vật gần đường nứt Phân tích EdS Như thể hiện trong hình 5 Phát hiện hàm lượng nguyên tố Mn là cao hơn trong dải phân biệt Hình 3 hình thái mô gần vết nứt

Từ những gì đã thảo luận ở trên Việc rèn các khuyết tật bên trong đối với các khuyết tật nứt răng cưa không liên tục Theo phân tích của vết nứt răng cưa dòng EdS xảy ra trong quá trình rèn sự phân tách vi mô của vành đai phân tách vi mô tồn tại làm cho độ cứng rèn của khu vực cục bộ và tốc độ thay đổi thể tích khác với các mô bình thường xung quanh Ứng suất tổ chức và ứng suất biến dạng của ứng suất nhiệt dưới tác động chung của dải phân cách rất dễ bắt đầu nứt vỡ Và dần dần mở rộng trong quá trình rèn và xử lý nhiệt tiếp theo

2, tấm nón làm đảo lộn quá trình làm phẳng khuôn lốp xoay của phân tích phần tử hữu hạn để tránh tạo ra các vết nứt vi mô trong quá trình phân tách trong quá trình rèn nguội các vật rèn lớn, nên bằng cách tối ưu hóa quá trình rèn để tạo ra các trường hợp ứng suất nén kim loại bên trong. trong ba lần biến dạng lớn, để tránh các vết nứt mới, có lợi cho vết nứt kín hiện có được hàn, Làm cho việc rèn thậm chí O hơn hiện nay, quá trình rèn loại tấm lớn của quá trình tạo hình cơ bản để đảo ngược phương pháp làm phẳng tấm hình nón quay, rèn hồ sơ đối với khu vực biến dạng tự do, hiệu ứng biến dạng thực tế tương tự như sự đảo lộn của tấm, không có lợi cho việc loại bỏ các khuyết tật bên trong khi rèn và có khả năng gây ra các vết nứt trong dải phân cách O để tối ưu hóa phương pháp làm phẳng kéo sợi, Một ràng buộc vòng được thêm vào quá trình làm phẳng, cụ thể là phương pháp làm phẳng xoay khuôn lốp, như thể hiện trong Fig. 6.