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它是一个直径16米 , 承重7000吨的巨型金属环 , 被大家称为“呼啦圈” 。 在它的范围内 , 每隔1.5米也可以同时容纳150多个人 , 它的承重能力相当于抬起三十多架波音747 , 并且它还有着不可替代的作用 。 本期子牙童趣知识局就带领大家一起来看看我们的国器之重呼啦圈的故事 。
这个巨型金属环原来是用在核电站堆容器的承重上 , 是核电站各个系统中最重要的一环 , 被用来密封核料物 。 所以各个国家对于它的质量要求非常高 , 因为它至关重要 。 因为它的制作方法和过程非常艰难 , 国外的做法都是把它做成几瓣然后分别制造 , 再把它重新焊接在一起 。 可是这样确实容易了很多 , 也能够加快制造的速度 , 但是这样却存在一个很大的安全隐患 , 那就是没有人能够保证在焊接口不会存在漏气的问题 。
所以为了解决这个问题 , 我们国家就另辟蹊径 , 制造出了我们口中的“巨型呼啦圈” , 可是它的制造过程却并没有我们想象中的那么简单 , 下面我们就来介绍一下这个巨型金属环的制作和制作原料 。
首先我们来看看材料方面 。 目前压力容器大锻件所用材料都是低合金钢 , 并且这种钢对化学成分有着严格的要求 。 因为它们需要将多种化学元素按照不同比例进行混合 , 比如镍元素、碳元素 , 锰元素 , 镍元素还有其他各种元素 。 因为没有办法一下就弄清楚它们的占比 , 所以需要进行不断的实验 , 不断地调节 , 直到达到最精准的比例 , 然后才开始准备冶炼工作 。
材料解决了 , 接下来就是最关键的锻造了 。 然而因为对锻件尺寸及重量的要求非常高 , 并且各方面都比之前变大了不少 , 所以在锻件时所需要的钢锭的重量也随之变大了很多 。 很多人不了解什么叫做钢锭 , 简单来说钢锭就是我们将烧好的铁水浇铸到一个钢锭模型里面 , 等待它冷却凝固之后形成的那个东西就是钢锭 。
听起来好像挺简单 , 只用多加点铁水就行了 。 可是事实却并非如此 。 因为随着钢锭重量的不断增加 , 对于控制很多有害元素的技术要求也随之增高 , 我们必须做到万无一失 , 否则随时都可能出现意外 , 所以这就对冶炼难度大大提升 。 可是我们科学家并不是知难而退的存在 , 反而是越挫越勇 , 不断寻求新的解决办法 。
紧接着就是如何去锻造了 。 煅造简单来说就是通过对金属在高温下进行反反复复的变形之后 , 这样可以使它获得更加细密以及更加细小的组织 , 并且还能够提升这些材料的强度和韧性 , 从而为接下来的制作过程打好基础 。 但是因为这次科学家们用了一体锻造的方法 , 所以大大提升了难度 , 可是为了能够制成一个没有任何风险的金属环 , 科学家们只能够绞尽脑汁 , 寻找出新的锻造办法 。
我们国家的科学家们通过将五十八块优质的连铸胚作为基元 , 然后就像盖房子之前打磨砖块 , 把它们的表面处理得非常光滑 , 接着又普通搭积木一样一层一层叠加 。 等到了差不多有4层楼的高度后 , 将它们推翻真空室里面 , 再用真空状态下的电子束进行焊封 。 在温度加热到1250摄氏度时 , 钢材就会发生变形 。
在高温变形后 , 再进行锻造 , 让他们的内部结构更加匀称 , 接下来就是进行冲孔、扩孔、轧环等过程 , 将钢材轧成一个巨大的圆环 , 支承环就是这么来的 。
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