第二讲
超大型核电锻件的近净成形
一、锻件的近净成形及其概念
超大型核电锻件的近净成形及绿色制造是当下大型锻件生产企业所追求的变革性生产理念。它通过打破传统大型锻件的制造方式，应用现代的制造模式，得到神形兼备的大型锻件，使锻件既有复杂形状，同时也具备致密性和组织均匀性。不仅如此，通过锻件的一体化锻造使超大型设备的焊缝数量明显减少，提高了设备的服役稳定性。
锻件的近净成形是指通过合理的锻造工艺及锻造辅具设计，对异形锻件进行锻造，实现各位置的仿形并有效控制加工余量。对于核电一回路异形主锻件来说，其锻件尺寸超大，结构复杂，若无长期的锻造经验积累，很难总结出较为合理的仿形锻造方法，特别是蒸汽发生器锥形筒体、水室封头、压力容器接管段等锻件。以前由于没有现成经验可以借鉴，只能将锻件进行简化处理，锻件“肥头大耳”的问题极为突出，不仅材料利用率低，锻件质量也极难保证。
二、中国一重自主研发的近净成形技术及其应用
长期以来，中国一重作为国家重型装备制造行业的领军企业，在超大型锻件近净成形及一体化制造领域进行了大量尝试，取得的突破性业绩，得到了业内人士的普遍赞誉，尤其是蒸汽发生器锥形筒体锻件，其结构极为复杂，目前掌握超大型核电锥形筒体锻件近净成形技术的企业在世界上凤毛麟角。下页图3、图4分别为核电压力容器接管段锻件及蒸汽发生器锥形筒体锻件出成品。可以看出，两件锻件均为异形截面的筒体锻件，锻造难度极大，若无法在实践中掌握其变形规律，很难实现各位置不同截面尺寸的同步变形，最终导致锻造废品的产生。针对这两个锻件，中国一重目前积累了丰富的制造经验，通过对原有工艺的技术优化，已充分实现了锻件的仿形锻造。
此外，以超大型封头类锻件为代表的核电异形复杂锻件，借助其锻造下模的约束，配合超大型压机，采用胎模锻造成形工艺，充分实现了锻件的近净成形及绿色制造。以水室封头为例，AP1000蒸汽发生器水室封头为带有两个倾斜向心管嘴以及一个超长非向心垂直管嘴的异形复杂锻件。其结构如图5所示，采用胎模成形工艺，在实现锻件仿形锻造的同时，也实现了锻件的全压应力成形，充分保留了锻造纤维，提高了锻件质量。
引 言 01
第一讲 蒸汽发生器及其锥形筒体 03
一、蒸汽发生器及其锥形筒体简介 04
二、蒸汽发生器锥形筒体的制造难点 05
第二讲 超大型核电锻件的近净成形 09
一、锻件的近净成形及其概念 10
二、中国一重自主研发的近净成形技术及
其应用 11
第三讲 蒸汽发生器锥形筒体的成形原理 15
一、蒸汽发生器锥形筒体 16
二、锻造成形原理 17
第四讲 蒸汽发生器锥形筒体的锻造成形过程 29
一、自由锻造 30
二、覆盖式锻造和仿形式锻造 33
三、锻造辅具简介 35
四、产品制造 40
五、实际锻造过程 45
第五讲 成形过程数值模拟 49
一、有限元数值模拟技术及其应用 50
二、蒸汽发生器锥形筒体制造过程数值模拟 52
第六讲 辅具设计及制造 63
一、专用马杠 64
二、专用扩孔锤头 65
三、可调马架 66
第七讲 锻造方法在新产品上的应用 69
一、锥形筒体在各领域的应用 70
二、本技术在加氢反应器异形筒体锻件制造
上的应用 70
后 记 73
