核電用鋼的制造
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我國已具備自主設計30萬kW、60萬kW和百萬千瓦級壓水堆核電廠能力,已形成上海、哈爾濱和四川三大核電設備制造基地。三代核電自主化依托項目、世界首批AP1000機組,分別于2009年4月在浙江三門…
我國已具備自主設計30萬kW、60萬kW和百萬千瓦級壓水堆核電廠能力,已形成上海、哈爾濱和四川三大核電設備制造基地。三代核電自主化依托項目、世界首批AP1000機組,分別于2009年4月在浙江三門、9月在山東海陽動工。2010年國家積極推進核電建設,研究調整核電中長期發展規劃,加快沿海核電發展,積極推進內陸核電項目。到2020年,我國核電裝機容量有望超過7500萬kW。
核電站建設對鋼材需求很大,建設一座100萬kW級的核電機組大約需要20多萬噸鋼材。以此推算,我國目前在建核電站用鋼量將在1000萬噸以上,以平均3年的建設周期計算,每年用鋼量在300萬噸以上。
目前,世界上運行和在建的核電站多是壓水堆,其核島中主要壓力容器(包括反應堆壓力容器、蒸發器和穩壓器)殼體所用材料基本上統一為大厚度的Mn-Mo-Ni系調質鋼(如美國ASME規范中的SA533B1或SA533B2級鋼,法國RCC-M標準中16MND5、18MND5等)。核島中的反應堆壓力容器、蒸發器和穩壓器等所用鋼板厚度通常超過60mm,最厚可達到300mm,均屬于特厚板。
核電機組所用鋼管或合金管主要隨堆型的不同而有所變化,就中囯使用最多的1000MW級壓水堆核電機組而言,所用管子材料主要有核島反應堆中核燃料棒包殼材料:鋯-4合金(Zircaloy)管;控制棒包殼材料用304不銹鋼(304SS)管;冷凝器和熱交換用鎳和鎳合金非標準無縫管材:Inconel600,Inconel690和Incoloy800等,目前這些品種規格的鋼管有待進一步國產化。
核島中屬于核一級設備的容器,長期在高溫和高壓下工作,反應堆壓力容器活性區部分還要承受中子輻照,因此對核電站壓力容器用特厚鋼板提出了與一般用途厚板不同的非常嚴格的要求,如良好的低溫韌性、低的無塑性轉變溫度、中子輻照脆化小等,要求此類特厚鋼板從冶煉、錠(坯)制造到成品都要達到高質量。
隨著鋼鐵工業一系列先進制造技術的開發和成功應用,厚度達300mm的高質量核電用特厚鋼板已經被成功地生產出來。這些先進制造技術涵蓋鋼水冶煉、錠(坯)制造、軋制、熱處理等整個工藝過程。其中,鋼水冶煉、軋制和熱處理技術在不同鋼鐵企業中基本相似,而錠(坯)制造則形成了不同的技術,如模鑄錠、電渣重熔錠和鍛造坯。這些錠坯均已用于制造核電用特厚鋼板。
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