吴 庆

(江苏核电有限公司,江苏连云港 222042)

0 引言

当前国际上压水反应堆的设计方向是提高功率和60年运行寿期，反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessel，简称RPV)向大型化发展，制造RPV需要大截面、大尺寸的锻件，并要求锻件具有良好的力学性能和优良的抗辐照性能[1-2]，保证锻件具有低初始临界脆性转变温度(TK0)。为了实现上述目标，除了需要调整改进材料的化学成分外，更重要的是需要制定出合适的锻件热处理工艺方案。

1 VVER型RPV材料性能

VVER型机组RPV材料采用Cr-Ni-Mo-V钢锻件(牌号15X2HMФA系列钢)，分为法兰段、接管区筒体段、支撑筒体段、堆芯筒体段和封头。其中法兰段锻件厚度达480 mm，堆芯筒体段锻件长度为5 400 mm、内径4 250 mm，浇注重量415 t。该RPV设计压力17.64 MPa，设计温度350 ℃，设计寿命60 a，要求材料具有良好的力学性能和抗辐照脆化性能，而辐照脆化性能与材料的低温脆-韧性指标TK0密切相关，随着对RPV运行安全和延寿的要求提高，TK0的要求值也从2000年左右的-25 ℃，提高到目前的-45 ℃，后续还将提升至-55 ℃。这就要求锻件在整个长度截面上具有成分均匀、各向同性,以及贝氏体-马氏体的细化晶粒组织。本文研究的15X2HMФA系列钢锻件的化学成分和力学性能要求分别见表1[3]和表2[3]。

表1 15Х2НМФА系列钢锻件的化学成分Tab.1 Chemical composition of 15Х2НМФА series steel forgings %

表2 15Х2НМФА系列钢锻件的力学性能Tab.2 Mechanical properties of 15Х2НМФА series steel forgings

2 需解决的热处理工艺问题

15X2HMФA系列钢所需要的强度、塑性和韧性指标不仅取决于其冶金质量，材料的组织因素起决定性作用。锻造不同截面会有不同的锻造比,并且由于存在锻造、冲压等高温加工工序，锻件中高稳定性过冷奥氏体容易保持其原始粗大晶粒状态，因此粗大晶粒、晶粒取向、不等粒度等微观组织形态，都会成为锻件力学性能差、脆性断裂倾向加剧、回火脆性敏感的原因。……