日本福島核電站事故，想必大家印象深刻。由於喪失了各種電源，福島核電站整個系統無法運行，原先設定的自我保護裝置也不能啟動了。因此，核電站更需要一種先進的“非動能”裝置，即在不需要外界電源的情況下，也能啟動一系列的自我保護。

第三代非能動核電設備采用“非能動”技術，是當今最安全、最先進的第三代核電堆型，較之二代核電有著更高安全性和更長使用年限。高可靠、高安全和長壽命的服役要求，對第三代核電裝備的厚壁容器熱製造質量提出了嚴苛要求，包括鍛造、熱處理、焊接在內的熱製造技術是核電裝備厚壁容器製造中的共性和關鍵技術。

面對國家核電發展戰略和行業的迫切需求，在國家科技重大專項、上海市高新技術產業化重大項目、上海市產學研合作計劃等項目的支持下，摩臣5娱乐、上海電氣上重鑄鍛有限公司和上海電氣核電設備有限公司組成“產學研用”聯合攻關小組，針對核電裝備關鍵部件的厚壁容器製造重點和難點，圍繞“鍛造成形、熱處理成性、焊接成體”三個方面的熱製造技術開展創新研發。

歷經多年的艱苦努力，聯合攻關小組突破國外技術壁壘，形成了具有自主知識產權的核電裝備高品質熱製造技術，推進了工程應用。目前，該技術榮獲2020年度上海科技進步二等獎。項目獲得授權發明專利15項，形成標準4部。技術達到國際先進水平,打破國外技術封鎖完全取代進口。

【一大難點：鍛造成型】

第三代核電堆型，較之二代核電有著更高安全性和更長使用年限。其中，反應堆壓力容器是核電站核島中的心臟設備，主要作用是固定和包容堆芯及堆內構件，是防止放射性物質外逸的第二道屏障之一；而蒸汽發生器是在核蒸汽供應系統中最為關鍵的設備之一，其功能是將反應堆載熱劑所產生的熱量傳遞給二回路，在帶有放射性的一回路系統與不帶放射性的二回路系統之間起到阻隔的作用。

眾所周知，奧氏體不銹鋼可鍛溫度區間窄，可鍛性很差，變形抗力大，容易出現鍛造裂紋，這對晶粒度和鍛造過程中裂紋控製有嚴格的要求。經過多次反復實驗，聯合攻關小組掌握了鍛造溫度、壓下量等參數對鍛造過程中鋼錠內部縮孔、疏松壓實的影響規律，開發滿足要求的鍛造工藝。

這一技術創新已在實踐中得到運用。

 厚壁變截面空心筒體的實際鍛造過程一。

華龍一號壓力容器的鍛件，其鋼錠噸位從48噸的出口接管至439噸的容器法蘭-接管段筒體，其中容器法蘭-接管段筒體鍛件采用460噸級特大鋼錠製造，屬於大直徑變截面厚壁筒體鍛件，其中最大直徑5230毫米，最大壁厚630毫米，也是製造難度最大的鍛件。

為此，聯合攻關小組開發了厚壁變截面空心大直徑筒體鍛造成形工藝，掌握了變截面空心筒體鍛件在鍛件擴孔鍛造時金屬流動規律，通過設計專用工裝、壓下量、旋轉角度實現了變截面空心筒體鍛造成形，攻克了厚壁鍛件材料的組織、結構與性能一體化控製技術。

針對變截面空心大直徑筒體鍛件復雜形狀特點，項目組開發了變截面空心大直徑筒體鍛造成形技術。根據產品形狀特點和截面的臺階差，設計專用的鍛造工裝，通過壓下量、旋轉角度來控製金屬流動方向，根據變截面臺階差的變化及時更換工裝，獲得滿足鍛件尺寸、形狀、組織與性能的產品。

厚壁變截面空心筒體的實際鍛造過程二。

【計算機模擬助力】

隨著核摩臣5組的增大及壽命的延長，壓力容器和蒸發器鍛件趨於一體化發展。一體化成形設計可減少焊縫，提高了壓力容器安全性能的同時，減少了運行期間的在役檢查工作量。

在第三代核電設備中，無論是壓力容器頂蓋還是蒸汽發生器水室封頭都含有多個非向心的超長管嘴，如采用堆焊或焊接管座的方式，焊接難度和工作量均較大，焊接質量不容易控製。這類鍛件屬於異形復雜鍛件，不僅形狀復雜而且規格超大，近零件輪廓鍛造難度大，采用完全覆蓋的方式鍛壓又會造成嚴重的材料浪費。因此，對於鍛造工序而言，在保證鍛件質量的基礎上，如何有效完成該類鍛件近凈成型是主要技術難點。

項目組通過計算機模擬，建立了控製壓下量和旋轉角度的配合關系，揭示相鄰壓下之間的變形關系，通過控製最大拉應變，防止材料開裂和折疊，有效保證了尺寸余量和內部質量滿足要求。