何利东，李海荣，张泽磊

（四川工程职业技术学院 材料系，四川 德阳618000）

1 引言

大型筒体件是核电、石化、水电等能源领域重大技术装备的核心零部件，产品质量直接影响到重大装备的运行可靠性。以核反应堆压力壳（Reactor Pressure Vessel，RPV）大型锻件为例（图1），由于其要长期承受高温高压和放射性辐照，为保证核电站安全运行，所以RPV 必须达到各种严格的性能要求。在RPV 的成形制造过程中，组织性能控制，即晶粒细化和晶粒均匀化控制，成为保证产品质量的关键所在。锻造工艺既能使产品外观初步成形，消除铸态组织及内部缺陷，同时使晶粒细化、均匀化[1]。扩孔的作用是减小空心坯料壁厚使其外径和内径同时增大，是锻制RPV 过程中比较重要的成形工步。但目前工程上制定扩孔工艺时大都使用经验数据，对其的认识基本上还处于定性阶段。

图1 核反应堆压力壳结构意图

本文简述了DEFORM 仿真技术在大型筒体件扩孔工艺研究方面的应用，其研究结果对目前RPV锻件工艺的制定具有参考价值，而且验证并丰富了传统金属塑性成形理论。

2 RPV 的实际生产工艺及基于DEFORM 扩孔工艺研究方案设计

上海重型机械厂（SHMP）锻造600MW RPV 大型筒体件一般采用如下的典型工艺：镦粗（1250℃）→冲孔（1230℃）→扩孔（1230℃）→反复镦扩（1220℃）→拔长（1220℃）→扩孔（1100℃）。RPV 的材料采用16MnD5，类似于国外的ASME SA508cl.3,表1 为该钢种成分表[2]。ASME SA508cl.3 是一种低碳、低合金、高强度、高韧性的合金结构钢，具有良好的可锻性和可焊性，其高温力学性能完全符合RPV 的制造条件要求。

表1 ASME SA508cl.3 钢成分（%，质量分数）