核岛用P280GH钢的冷却相变过程及数值模拟

在中国电力发展中长期规划中，核电已列为未来重要的替代能源和清洁能源。P280GH碳锰钢管主要用于压水堆核电站核岛蒸汽系统和辅助系统管道，属于RCC-M规范的核二级，对钢管的几何尺寸精度、表面质量和力学性能都有很高的要求，相变热处理则是调整材料微观组织结构、改善材料性能的重要手段。

随着材料CCT、TTT曲线的不断完善和数值仿真技术的不断进步，物理模拟、金相观察和数值模拟等研究方法相结合，使材料相变研究取得了很大进展。

燕山大学的学者为了研究核岛用P280GH钢管热轧成形后的冷却过程组织演变，采用物理模拟方法建立了CCT和TTT相变动力学曲线。结果表明，低冷速会形成粗大铁素体和珠光体，增大冷速可细化低温相组织，当冷速超过10℃/s时即开始出现贝氏体组织。运用叠加原理，基于有限元法，建立了试验钢冷却过程数值模型，分析了 ϕ 219.1mm×18.26mm规格P280GH钢管在空冷和水冷两种冷却过程沿壁厚方向温度场、组织演变规律。结果显示，空冷条件相变组织为均匀的珠光体、无贝氏体和残余奥氏体；水冷条件获得相变组织为马氏体组织，管内外表面体积分数相差3.6%，计算结果与实际热处理工况基本一致。研究结果可为热轧P280GH钢管生产的控冷工艺提供指导。