公知的:随着核电和石油化工工业的发展,所需压力容器尺寸愈来愈大,性能要求愈来愈高,且需要在本体上带较多的见证件试板。见证件是指为了验证产品母材及焊缝质量与工艺评定所确定的操作工艺的一致性,生产过程需要对其进行必要的物理、化学、力学实验,为避免对产品进行破坏性实验,往往采用和产品相同的化学成分、工艺过程、工艺制度,工艺方法而制备的试件。核电见证件包括母材见证件、焊接见证件、辐照监督试料等。多焊缝压力容器已不能满足其运行的性能要求和检查的周期要求,其封头和筒体必须整体锻造。然而对于封头上同时带十字支承块与长管嘴大型厚壁封头,由于几何形状复杂,已不能采用传统的冲压成型、最后焊接上十字支撑方法获得所需尺寸的锻件。
此类带支承与管嘴的大型厚壁封头主要制造技术路线,一是设计出复杂的成型模具和锻造工艺实施仿形锻造,二是将异型封头包含在一个尺寸较大的实心圆柱体中,然后使用机械加工方法成型。
上述两种方法各有利弊,2014年11月之前的仿形锻造的方法是,在成形封头前先预制(锻造后加工)出带支承块凸起的板坯,然后利用普通的成形模具进行拉深成形,虽然该方法可解决带局部支承块封头的制造难题,但拉深成形时,管嘴处变形抗力很大,很难解决长管嘴成形问题。同时实施锻造前需要设计、制造复杂、昂贵的专用成型模具,技术风险较大。
加工成型方法需要更大的钢锭,钢锭利用率较仿形方案至少降低一倍,后续热处理周期长、机械加工量大,更突出的是,锻造而成的圆柱形锻件毛坯由于厚度大,其中心很难压实,如何满足严格的无损检测要求,是设计锻造工艺时需要解决的重要课题。另外,这种方法在封头成形后,采用切削加工的方法加工出支承块,造成支承块处金属纤维的不连续性,直接影响到产品该处的机械性能指标,同时使周边可能存在的缺陷暴露,降低了安全系数。