CN101704178B - 一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法 - Google Patents
一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101704178B CN101704178B CN2009102185656A CN200910218565A CN101704178B CN 101704178 B CN101704178 B CN 101704178B CN 2009102185656 A CN2009102185656 A CN 2009102185656A CN 200910218565 A CN200910218565 A CN 200910218565A CN 101704178 B CN101704178 B CN 101704178B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zirconium alloy
- alloy pipe
- pipe
- wall
- pickling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本发明涉及一种规格为Φ12.8×0.25mm的核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法领域，采用的技术方案是：选用一定长度的Φ44.5×7.65mm的锆合金管(1)后依次经过冷轧、第一道中间退火、第一道酸洗、第二道次冷轧、第二道中间退火、第二道酸洗、成品冷轧、成品退火、矫直后抛光、酸洗络合处理及检测后切定尺等步骤后完成核反应堆专用锆合金薄壁管的制造，采用本发明制造的核反应堆专用锆合金薄壁管能达到了所要求的加工精度要求，满足核反应堆的使用要求，改变了国内对上述规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管依赖于进口的不利局面。
Description
技术领域
本发明涉及一种规格为Φ12.8×0.25mm的核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法领域，尤其是用于制作核反应堆燃料组件中格架环管的专用锆合金薄壁管领域。
背景技术
目前对核反应堆中的核燃料棒进行组装时，需要将管座、控制棒、导向管等部件装配焊接成燃料组件格架，再将燃料棒拉入格架中便成了燃料组件成品，其中燃料棒的固定及定位对于保证反应堆的精确运作和安全运行作用非常重大，一般采用格架环管用于燃料棒的固定及定位，规格为Φ12.8×0.25mm的专用锆合金薄壁管可用于制作其中一种格架环管，其加工精度的具体要求不低于：外径Φ12.8±0.05mm，壁厚偏差0.25±0.04，椭圆度小于0.05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0.8μm。但是目前国内现有的薄壁管材制造技术精度低，难以满足核反应堆所要求的上述规格的锆合金薄壁管的加工精度要求，导致国内对上述规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管仍然依赖于进口。
发明内容
本发明所要解决的是提供一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，用其制造的锆合金薄壁管能达到核反应堆专用锆合金薄壁管所要求的外径Φ12.8±0.05mm，壁厚偏差0.25±0.04，椭圆度小于0.05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0.8μm的加工精度要求，可满足国内外对该规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管的使用要求，改变了国内对上述规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管依赖于进口的不利局面。
本发明为了解决上述技术问题，采用的技术方案是：
核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法的具体制造步骤为：
核反应堆专用锆合金薄壁管的具体制造过程按下列步骤依顺序进行：
a)坯料准备，选用一定长度的Φ44.5×7.65mm的第一锆合金管(1)作为坯料；
b)第一道次冷轧，冷轧第一锆合金管(1)后切断制成一定长度的第二锆合金管(4)，然后对第二锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，其中第二锆合金管(4)的加工精度要求为：Φ31.75±0.10×2.5±0.07mm、外径椭圆度小于0.20mm且壁厚不均小于0.06mm；
其中所述的冷轧第一锆合金管(1)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第一锆合金管(1)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第一锆合金管(1)的内管壁(2)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第一锆合金管(1)的外壁(3)上，确保轧制锆合金的外壁(3)完全润滑；
其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝1～3∶1；
其中使用的外表面润滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝8～12∶1；
其中所述的冷轧是采用KPW75轧机进行轧制，车速为80～120次/分，送进量为2.0～3.5mm/次；
其中所述的对第二锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第二锆合金管(4)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第二锆合金管(4)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后第二锆合金管(4)置入清水中浸泡后取出用匀速的清水水流冲洗第二锆合金管(4)干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第二锆合金管(4)的内外表面；
c)第一道中间退火，对第二锆合金管(4)进行真空退火，具体退火过程按顺序依次分为第一保温阶段(14)、升温阶段(15)、第二保温阶段(16)及降温阶段(17)，其中第二锆合金管(4)在真空状态下快速升温至550±5℃后进入第一保温阶段(14)，在该阶段的温度保持在550±5℃，保温时间为60分钟；随后进入升温阶段(15)，第二锆合金管(4)在45分钟内由550±5℃缓慢升温至580±5℃，随后进入第二保温阶段(16)，在该阶段中第二锆合金管(4)在580±5℃保温210分钟后进入降温阶段(17)，在降温阶段(17)中，第二锆合金管(4)在真空状态中由580±5℃空冷至常温后取出。其中第二锆合金管(4)进行真空退火是在真空退火炉内进行；其中，真空退火炉的加热室和冷却室的炉内气体压力应小于2.67×10-3Pa，放气阶段炉内气体压力应小于1.0×10-2Pa；
d)第一道酸洗，对第二锆合金管(4)进行酸洗，第二锆合金管(4)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将第二锆合金管(4)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦第二锆合金管(4)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为：15～30％硝酸∶0.5～1.5％氢氟酸∶余量为软化水；
e)第二道次冷轧，对第二锆合金管(4)进行冷轧后切断成一定长度的第三锆合金管(7)，随后对第三锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗；其中制成的第三锆合金管(7)的加工精度要求为：
外径椭圆度小于0.05mm且壁厚不均小于0.04mm；
其中所述的对第二锆合金管(4)冷轧的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第二锆合金管(4)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第二锆合金管(4)的内壁(5)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第二锆合金管(4)的外壁(6)上，确保轧制锆合金的外壁(6)完全润滑；
其中所述的冷轧是采用KPW50轧机进行轧制，车速为100～200次/分，送进量为0.5～2.0mm/次；
其中所述的对第三锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第三锆合金管(7)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第三锆合金管(7)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后第三锆合金管(7)置入清水中浸泡后取出用匀速的清水水流冲洗第三锆合金管(7)干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第三锆合金管(7)的内外表面；
f)第二道中间退火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对第三锆合金管(7)进行真空退火，完成第三锆合金管(7)的直空退火；
g)第二道酸洗，对第三锆合金管(7)进行酸洗，第三锆合金管(7)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将第三锆合金管(7)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦第三锆合金管(7)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为：15～30％硝酸∶0.5～1.5％氢氟酸∶余量为软化水；
h)成品冷轧，冷轧第三锆合金管(7)后切断成一定长度的第四锆合金管(12)，然后对第四锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，制成的第四锆合金管(12)的加工精度要求为：Φ12.82±0.03×0.27±0.02mm、外径椭圆度小于0.03mm且壁厚不均小于0.02mm；
其中所述的冷轧第三锆合金管(7)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第三锆合金管(7)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第三锆合金管(7)的内壁(9)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第一锆合金管(1)的外壁(8)上，确保轧制锆合金的外壁(8)完全润滑；
其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝1～3∶1；其中使用的外表面润滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝8～12∶1；
其中所述的冷轧第三锆合金管(7)是采用KPW25轧机进行轧制，轧制时的道次变形率为79.8％，车速为80～180次/分，送进量为1.5～2.5mm/次；
其中所述的对第四锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第四锆合金管(12)置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第四锆合金管(12)入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后第四锆合金管(12入清水中浸泡后取出后用匀速的清水水流冲洗第四锆合金管(12)干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第四锆合金管(12)的内外表面；
I)成品退火，在Φ12.1mm的不锈钢芯棒(10)上套装第四锆合金管(12)后进行真空退火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对第三锆合金管(7)进行真空退火，完成第四锆合金管(12)的直空退火；
j)矫直，矫直后抛光，对第四锆合金管(12)采用VRM20/30矫直机进行机器矫直，矫直过程中调整矫直辊角度使外径变化量小于5μm，在随后的抛光过程是使用四头抛光机对第四锆合金管(12)的内外表面进行抛光，使得第四锆合金管(12)的外径的去除量为7～14μm，第四锆合金管(12)表面粗糙度小于0.8μm；
k)酸洗+络合处理，首先用酸液对抛光后的第四锆合金管(12)进行酸洗处理，第四锆合金管(12)的酸洗去除量为4～10μm，酸洗后用络合液对第四锆合金管(12)进行络合处理，络合后的第四锆合金管(12)使用无色布或海绵块吹擦管材内外表面；
其中采用的酸液由15～30％硝酸、0.5～1.5％氢氟酸及余量软化水配成；
其中采用的络合液由15％硝酸铝及余量软化水配成；
其中所述的酸洗后对第四锆合金管(12)进行络合处理，其中酸洗后将第四锆合金管(12)从酸液中移入络合液中开始进行络合处理的时间不能超过5秒，络合时间为2～3min；
L)检测后切定尺，对络合处理后的第四锆合金管(12)进行超声检测，对检测出的第四锆合金管(12)的管伤位置进行标记，套装第四锆合金管(12)后切定尺，完成对第四锆合金管(12)的成品检验；
其中，套装第四锆合金管(12)后切定尺是将塑料导套(11)套装在第四锆合金管(12)上，随后将套有第四锆合金管(12)的塑料导套(11)夹持在车床上将第四锆合金管(12)切断成所需长度，切断时还应将检测出的管伤标记处切除，得到所需的核反应堆专用锆合金薄壁管，其中得到的核反应堆专用锆合金薄壁管的加工精度要求不低于：外径Φ12.8±0.05mm，壁厚偏差0.25±0.04，椭圆度小于0.05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0.8μm。；
本发明的有益效果是，采用本发明制造的核反应堆专用锆合金薄壁管能达到了所要求的加工精度要求，满足核反应堆的使用要求，改变了国内对上述规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管依赖于进口的不利局面。
附图说明
图1锆合金管剖面图(1)
图2锆合金管剖面图(2)
图3锆合金管剖面图(3)
图4锆合金管套装不锈钢棒芯的装配剖面图
图5塑料导套装锆合金管装配剖面图
图6塑料导套装锆合金管装配剖面图的左视图
图7真空退火升温曲线工艺图
图中，1.第一锆合金管；2.内壁；3.外壁；4.第二锆合金管；5.内壁；6.外壁；7.第三锆合金管；8.外壁；9.内壁；10.不锈钢棒芯；11.塑料导套；12.第四锆合金管；13.塑料导套槽口；14.第一保温阶段；15.升温阶段；16.第二保温阶段；17.降温阶段；
具体实施方式
下面结合附图对核反应堆专用锆合金薄壁管的制造过程的具体实施方式作进一步的详细描述，核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法的具体制造步骤为：
a)坯料准备，如图1所示，选用一定长度的Φ44.5×7.65mm的第一锆合金管(1)作为坯料；
b)第一道次冷轧，如图2所示，采用KPW75轧机冷轧第一锆合金管(1)后切断制成一定长度的第二锆合金管(4)，其中轧机车速为80～120次/分，送进量为2.0～3.5mm/次，调整轧机使轧出的第二锆合金管(4)满足锆合金管工艺参数，严格控制冷轧中道次壁厚偏差，得到Φ31.75±0.10×2.5±0.07mm，外径椭圆度小于0.20mm且壁厚不均小于0.06mm的锆合金管所要求的壁厚偏差；然后第二锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗；
其中所述的冷轧第一锆合金管(1)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第一锆合金管(1)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第一锆合金管(1)的内管壁(2)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第一锆合金管(1)的外壁(3)上，确保轧制锆合金的外壁(3)完全润滑；
其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝1～3∶1；
其中使用的外表面润滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝8～12∶1；
其中所述的冷轧是其中所述的对第二锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第二锆合金管(4)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第二锆合金管(4)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后第二锆合金管(4)置入清水中浸泡后取出用匀速的清水水流冲洗第二锆合金管(4)干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第二锆合金管(4)的内外表面；
其中，切断可在轧机自带的切管机上进行；
c)第一道中间退火，对第二锆合金管(4)进行真空退火，具体退火过程按顺序依次分为第一保温阶段(14)、升温阶段(15)、第二保温阶段(16)及降温阶段(17)，其中第二锆合金管(4)在真空状态下快速升温至550±5℃后进入第一保温阶段(14)，在该阶段的温度保持在550±5℃，保温时间为60分钟；随后进入升温阶段(15)，第二锆合金管(4)在45分钟内由550±5℃缓慢升温至580±5℃，随后进入第二保温阶段(16)，在该阶段中第二锆合金管(4)在580±5℃保温210分钟后进入降温阶段(17)，在降温阶段(17)中，第二锆合金管(4)在真空状态中由580±5℃空冷至常温后取出。其中第二锆合金管(4)进行真空退火是在真空退火炉内进行；其中，真空退火炉的加热室和冷却室的炉内气体压力应小于2.67×10-3Pa，放气阶段炉内气体压力应小于1.0×10-2Pa；
d)第一道酸洗，对第二锆合金管(4)进行酸洗，第二锆合金管(4)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将第二锆合金管(4)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦第二锆合金管(4)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为：15～30％硝酸∶0.5～1.5％氢氟酸∶余量为软化水；
e)第二道次冷轧，如附图2及附图3所示，第二锆合金管(4)进行冷轧后切断成一定长度的第三锆合金管(7)，随后对第三锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗；其中制成的第三锆合金管(7)的加工精度要求为：
外径椭圆度小于0.05mm且壁厚不均小于0.04mm；
其中所述的对第二锆合金管(4)冷轧的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第二锆合金管(4)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第二锆合金管(4)的内壁(5)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第二锆合金管(4)的外壁(6)上，确保轧制锆合金的外壁(6)完全润滑；
其中所述的冷轧是采用KPW50轧机进行轧制，车速为100～200次/分，送进量为0.5～2.0mm/次，调整轧机使轧出的锆合金管满足本步骤所要求的锆合金管工艺参数，严格控制冷轧中道次壁厚偏差，得到本步骤第三锆合金管(7)所要求的壁厚偏差；
其中所述的对第三锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第三锆合金管(7)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第三锆合金管(7)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后第三锆合金管(7)置入清水中浸泡后取出用匀速的清水水流冲洗第三锆合金管(7)干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第三锆合金管(7)的内外表面；
f)第二道中间退火，如图7所示，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对第三锆合金管(7)进行真空退火，完成第三锆合金管(7)的直空退火；
g)第二道酸洗，对第三锆合金管(7)进行酸洗，第三锆合金管(7)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将第三锆合金管(7)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦第三锆合金管(7)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为：15～30％硝酸∶0.5～1.5％氢氟酸∶余量为软化水；
h)成品冷轧，如附图3及附图4所示，冷轧第三锆合金管(7)后切断成一定长度的第四锆合金管(12)，然后对第四锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，制成的第四锆合金管(12)的加工精度要求为：Φ12.82±0.03×0.27±0.02mm、外径椭圆度小于0.03mm且壁厚不均小于0.02mm；
其中所述的冷轧第三锆合金管(7)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第三锆合金管(7)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第三锆合金管(7)的内壁(9)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第一锆合金管(1)的外壁(8)上，确保轧制锆合金的外壁(8)完全润滑；
其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝1～3∶1；其中使用的外表面润滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝8～12∶1；
其中所述的冷轧第三锆合金管(7)是采用KPW25轧机进行轧制，轧制时的道次变形率为79.8％，车速为80～180次/分，送进量为1.5～2.5mm/次，轧制取得Φ12.82±0.03×0.27±0.02mm锆合金管所要求的壁厚偏差；；
其中所述的对第四锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第四锆合金管(12)置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第四锆合金管(12)入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后第四锆合金管(12入清水中浸泡后取出后用匀速的清水水流冲洗第四锆合金管(12)干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第四锆合金管(12)的内外表面；
I)成品退火，因成品第四锆合金管(12)退火时由于应力释放会造成第四锆合金管(12)变扁，使得第四锆合金管(12)的椭圆度增大，无法达到成品的尺寸精度要求，为了保证第四锆合金管(12)退火时不变形，如附图4所示，在Φ12.1mm的不锈钢芯棒(10)上套装第四锆合金管(12)后进行真空退火；
其中，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对第四锆合金管(12)进行真空退火，完成第四锆合金管(12)的直空退火；
其中，不锈钢芯棒直线度要求小于0.55/1000，表面粗糙度小于0.8μm；
j)矫直，矫直后抛光，对第四锆合金管(12)采用VRM20/30矫直机进行机器矫直，矫直过程中调整矫直辊角度使外径变化量小于5μm，通过矫直改善锆合金管的椭圆度，可以得到满足要求的直线度；在随后的抛光过程是使用四头抛光机对第四锆合金管(12)的内外表面进行抛光，使得第四锆合金管(12)的外径的去除量为7～14μm，第四锆合金管(12)表面粗糙度小于0.8μm；
k)酸洗+络合处理，首先用酸液对抛光后的第四锆合金管(12)进行酸洗处理，第四锆合金管(12)的酸洗去除量为4～10μm，酸洗后用络合液对第四锆合金管(12)进行络合处理，络合后的第四锆合金管(12)使用无色布或海绵块吹擦管材内外表面；
其中采用的酸液由15～30％硝酸、0.5～1.5％氢氟酸及余量软化水配成；
其中采用的络合液由15％硝酸铝及余量软化水配成；
其中所述的酸洗后对第四锆合金管(12)进行络合处理，其中酸洗后将第四锆合金管(12)从酸液中移入络合液中开始进行络合处理的时间不能超过5秒，络合时间为2～3min；
L)检测后切定尺，对络合处理后的第四锆合金管(12)进行超声检测，对检测出的第四锆合金管(12)的管伤位置进行标记，套装第四锆合金管(12)后切定尺，完成对第四锆合金管(12)的成品检验；
其中，由于锆合金管的管壁很薄，车床直接夹持锆合金管会夹扁锆合金管，套装第四锆合金管(12)后切定尺是将塑料导套(11)套装在第四锆合金管(12)上，随后将套有第四锆合金管(12)的塑料导套(11)夹持在车床上将第四锆合金管(12)切断成所需长度，切断时还应将检测出的管伤标记处切除，得到所需的核反应堆专用锆合金薄壁管，其中得到的核反应堆专用锆合金薄壁管的加工精度为：外径Φ12.8±0.05mm，壁厚偏差0.25±0.04，椭圆度小于0.05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0.8μm。；
其中，超声检测依照超声检测标准ASTM E213执行。
Claims (8)
1.一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，核反应堆专用锆合金薄壁管的具体制造过程按下列步骤依顺序进行：
a)坯料准备，选用一定长度的Φ44.5×7.65mm的第一锆合金管(1)作为坯料；
b)第一道次冷轧，冷轧第一锆合金管(1)后切断制成一定长度的第二锆合金管(4)，然后对第二锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，其中第二锆合金管(4)的加工精度要求为：Φ31.75±0.10×2.5±0.07mm、外径椭圆度小于0.20mm且壁厚不均小于0.06mm，其中所述的冷轧是采用KPW75轧机进行轧制，车速为80～120次/分，送进量为2.0～3.5mm/次；
c)第一道中间退火，对第二锆合金管(4)进行真空退火，具体退火过程按顺序依次分为第一保温阶段(14)、升温阶段(15)、第二保温阶段(16)及降温阶段(17)，其中第二锆合金管(4)在真空状态下快速升温至550±5℃后进入第一保温阶段(14)，在该阶段的温度保持在550±5℃，保温时间为60分钟；随后进入升温阶段(15)，第二锆合金管(4)在45分钟内由550±5℃缓慢升温至580±5℃，随后进入第二保温阶段(16)，在该阶段中第二锆合金管(4)在580±5℃保温210分钟后进入降温阶段(17)，在降温阶段(17)中，第二锆合金管(4)在真空状态中由580±5℃空冷至常温后取出；其中第二锆合金管(4)进行真空退火是在真空退火炉内进行；其中，真空退火炉的加热室和冷却室的炉内气体压力应小于2.67×10-3Pa，放气阶段炉内气体压力应小于1.0×10-2Pa；
d)第一道酸洗，对第二锆合金管(4)进行酸洗，第二锆合金管(4)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将第二锆合金管(4)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦第二锆合金管(4)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为：15～30％硝酸：0.5～1.5％氢氟酸：余量为软化水；
e)第二道次冷轧，对第二锆合金管(4)进行冷轧后切断成一定长度的第三锆合金管(7)，随后对第三锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗；其中制成的第三锆合金管(7)的加工精度要求为：Φ17.78±0.05×1.0+0.05-0.01mm、外径椭圆度小于0.05mm且壁厚不均小于0.04mm，其中所述的冷轧是采用KPW50轧机进行轧制，车速为100～200次/分，送进量为0.5～2.0mm/次；
f)第二道中间退火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对第三锆合金管(7)进行真空退火，完成第三锆合金管(7)的真空退火；
g)第二道酸洗，对第三锆合金管(7)进行酸洗，第三锆合金管(7)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将第三锆合金管(7)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦第三锆合金管(7)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为：15～30％硝酸：0.5～1.5％氢氟酸：余量为软化水；
h)成品冷轧，冷轧第三锆合金管(7)后切断成一定长度的第四锆合金管(12)，然后对第四锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，制成的第四锆合金管(12)的加工精度要求为：Φ12.82±0.03×0.27±0.02mm、外径椭圆度小于0.03mm且壁厚不均小于0.02mm；
其中所述的冷轧第三锆合金管(7)是采用KPW25轧机进行轧制，轧制时的道次变形率为79.8％，车速为80～180次/分，送进量为1.5～2.5mm/次；
I)成品退火，在Φ12.1mm的不锈钢芯棒(10)上套装第四锆合金管(12)后进行真空退火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对第三锆合金管(7)进行真空退火，完成第四锆合金管(12)的真空退火；
j)矫直，矫直后抛光，对第四锆合金管(12)采用VRM20/30矫直机进行机器矫直，矫直过程中调整矫直辊角度使外径变化量小于5μm，在随后的抛光过程是使用四头抛光机对第四锆合金管(12)的内外表面进行抛光，使得第四锆合金管(12)的外径的去除量为7～14μm，第四锆合金管(12)表面粗糙度小于0.8μm；
k)酸洗+络合处理，首先用酸液对抛光后的第四锆合金管(12)进行酸洗处理，第四锆合金管(12)的酸洗去除量为4～10μm，酸洗后用络合液对第四锆合金管(12)进行络合处理，络合后的第四锆合金管(12)使用无色布或海绵块吹擦管材内外表面；
其中采用的酸液由15～30％硝酸、0.5～1.5％氢氟酸及余量软化水配成；其中采用的络合液由15％硝酸铝及余量软化水配成；
L)检测后切定尺，对络合处理后的第四锆合金管(12)进行超声检测，对检测出的第四锆合金管(12)的管伤位置进行标记，套装第四锆合金管(12)后切定尺，完成对第四锆合金管(12)的成品检验；
其中，套装第四锆合金管(12)后切定尺是将塑料导套(11)套装在第四锆合金管(12)上，随后将套有第四锆合金管(12)的塑料导套(11)夹持在车床上将第四锆合金管(12)切断成所需长度，切断时还应将检测出的管伤标记处切除，得到所需的核反应堆专用锆合金薄壁管，其中得到的核反应堆专用锆合金薄壁管的加工精度为：外径Φ12.8±0.05mm，壁厚偏差0.25±0.04，椭圆度小于0.05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0.8μm。
2.根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步骤b)所述的冷轧第一锆合金管(1)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第一锆合金管(1) 的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第一锆合金管(1)的内管壁(2)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第一锆合金管(1)的外壁(3)上，确保轧制锆合金的外壁(3)完全润滑；其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝1～3∶1；其中使用的外表面润滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝8～12∶1。
3.根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步骤b)所述的对第二锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第二锆合金管(4)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第二锆合金管(4)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将完成热水槽内浸泡步骤后的第二锆合金管(4)置入清水中浸泡后取出，然后用匀速的清水水流将第二锆合金管(4)冲洗干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第二锆合金管(4)的内外表面。
4.根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步骤e)所述的冷轧第二锆合金管(4)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第二锆合金管 (4)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第二锆合金管(4)的内壁(5)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第二锆合金管(4)的外壁(6)上，确保轧制锆合金的外壁(6)完全润滑。
5.根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步骤e)所述的对第三锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第三锆合金管(7)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第三锆合金管(7)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将经热水槽内浸泡步骤后的第三锆合金管(7)置入清水中浸泡后取出，然后用匀速的清水水流将第三锆合金管(7)冲洗干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第三锆合金管(7)的内外表面。
6.根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步骤h)所述的冷轧第三锆合金管(7)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是：在第三锆合金管(7)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时第三锆合金管(7)的内壁(9)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到第一锆合金管(1)的外壁(8)上，确保轧制锆合金的外壁(8)完 全润滑；其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝1～3∶1；其中使用的外表面润滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂∶软化水＝8～12∶1。
7.根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步骤h)所述的对第四锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4)：
步骤1)浸泡，将第四锆合金管(12)置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60～90℃，浸泡时间为90～120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H2O∶C229＝6～10∶1；
步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的第四锆合金管(12)入热水槽内浸泡，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为20分钟；
步骤3)清水冲洗，将经热水槽内浸泡步骤后的第四锆合金管(12)置入清水中浸泡后取出，然后用匀速的清水水流将第四锆合金管(12)冲洗干净；
步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦第四锆合金管(12)的内外表面。
8.根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步骤k)所述的酸洗后对第四锆合金管(12)进行络合处理，其中酸洗后将第四锆合金管(12)从酸液中移入络合液中开始进行络合处理的时间不能超过5秒，络合时间为2～3min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102185656A CN101704178B (zh) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | 一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102185656A CN101704178B (zh) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | 一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101704178A CN101704178A (zh) | 2010-05-12 |
| CN101704178B true CN101704178B (zh) | 2012-07-25 |
Family
ID=42374465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009102185656A Active CN101704178B (zh) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | 一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101704178B (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102248383B (zh) * | 2011-07-20 | 2013-04-10 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 薄壁整体封闭型腔内连接结构的加工工艺 |
| CN103056620B (zh) * | 2012-12-20 | 2015-04-15 | 贵州凯星液力传动机械有限公司 | 一种细长管零件的加工方法 |
| CN103920753B (zh) * | 2014-05-04 | 2016-06-01 | 辽宁银捷装备科技股份有限公司 | 一种锆合金管材高精度矫直方法 |
| CN104400334B (zh) * | 2014-10-16 | 2016-07-06 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种超薄壁厚金属管类零件的车床精密加工方法 |
| CN105750357A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-07-13 | 邯郸新兴特种管材有限公司 | 一种锆合金管的制备方法 |
| CN106736276B (zh) * | 2016-12-09 | 2018-08-03 | 青岛安装建设股份有限公司 | 一种铝合金洁净管道的安装方法 |
| CN108097737B (zh) * | 2017-12-09 | 2019-08-27 | 西安诺博尔稀贵金属材料有限公司 | 一种堆内中子吸收组件用金属铪管材的制备方法 |
| CN108339870B (zh) * | 2018-01-10 | 2020-03-20 | 国核宝钛锆业股份公司 | 一种锆合金管材的精整方法 |
| CN110877186B (zh) * | 2018-09-06 | 2021-12-28 | 国核宝钛锆业股份公司 | 一种大规格锆合金薄壁管材的制造方法及大规格锆合金薄壁管材 |
| CN109434395B (zh) * | 2018-12-29 | 2020-12-04 | 陕西宝成航空仪表有限责任公司 | 高精度深长孔薄壁套筒类零件的加工方法 |
| CN111842532A (zh) * | 2019-04-28 | 2020-10-30 | 国核宝钛锆业股份公司 | 一种锆合金管材制备方法及基于该方法制得的锆合金管材 |
| CN110039269B (zh) * | 2019-05-30 | 2021-03-23 | 上海第一机床厂有限公司 | 驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法 |
| CN110453184A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-15 | 重庆理工大学 | 一种在反应堆用锆合金表面制备高硬耐磨复合涂层的方法 |
| CN113462998B (zh) * | 2020-03-30 | 2023-05-02 | 国核宝钛锆业股份公司 | 一种Zr-Nb系合金棒材的制备方法 |
| CN113732102A (zh) * | 2020-05-27 | 2021-12-03 | 国核宝钛锆业股份公司 | 一种小口径薄壁包壳管材制造方法及包壳管材 |
| CN115518999B (zh) * | 2022-11-24 | 2023-07-25 | 西安西部新锆科技股份有限公司 | 一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1030261A (zh) * | 1987-06-23 | 1989-01-11 | 弗拉马托姆联合股份公司 | 用于核反应堆的锆基合金管的制造方法及其应用 |
| CN1113267A (zh) * | 1993-11-25 | 1995-12-13 | 法玛通公司 | 核燃料棒的包壳管 |
| CN1135534A (zh) * | 1994-12-29 | 1996-11-13 | 法玛通公司 | 制备核燃料组件用管的方法及由此得到的管 |
| WO1999050854A1 (fr) * | 1998-03-31 | 1999-10-07 | Framatome | Alliage et tube pour assemblage de combustible nucleaire et procede de fabrication d'un tel tube |
| CN1249011A (zh) * | 1997-03-12 | 2000-03-29 | “切佩茨基机械加工厂”股份公司 | 锆合金管制品的制造方法 |
| WO2006027436A1 (fr) * | 2004-08-04 | 2006-03-16 | Areva Np | Procede de fabrication d'un tube de gainage de combustible pour reacteur nucleaire, et tube ainsi obtenu |
-
2009
- 2009-10-29 CN CN2009102185656A patent/CN101704178B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1030261A (zh) * | 1987-06-23 | 1989-01-11 | 弗拉马托姆联合股份公司 | 用于核反应堆的锆基合金管的制造方法及其应用 |
| CN1113267A (zh) * | 1993-11-25 | 1995-12-13 | 法玛通公司 | 核燃料棒的包壳管 |
| CN1135534A (zh) * | 1994-12-29 | 1996-11-13 | 法玛通公司 | 制备核燃料组件用管的方法及由此得到的管 |
| CN1249011A (zh) * | 1997-03-12 | 2000-03-29 | “切佩茨基机械加工厂”股份公司 | 锆合金管制品的制造方法 |
| WO1999050854A1 (fr) * | 1998-03-31 | 1999-10-07 | Framatome | Alliage et tube pour assemblage de combustible nucleaire et procede de fabrication d'un tel tube |
| WO2006027436A1 (fr) * | 2004-08-04 | 2006-03-16 | Areva Np | Procede de fabrication d'un tube de gainage de combustible pour reacteur nucleaire, et tube ainsi obtenu |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101704178A (zh) | 2010-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101704178B (zh) | 一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法 | |
| CN102873512B (zh) | 核电站用大口径中厚壁无缝钢管的制造方法 | |
| CN110877186B (zh) | 一种大规格锆合金薄壁管材的制造方法及大规格锆合金薄壁管材 | |
| CN102527767A (zh) | 高精密液压油缸用冷拔焊管制造工艺 | |
| CN103658225B (zh) | 一种有色金属有缝弯头冷成型工艺 | |
| CN104307876A (zh) | 一种液压汽缸用精密无缝钢管生产工艺 | |
| CN101909774B (zh) | 内表面带筋钢管的制造方法 | |
| CN101909775B (zh) | 带涂层超硬顶头以及使用了该带涂层超硬顶头的冷拔方法 | |
| CN104338779A (zh) | 一种高精度冷拔钢管的制造方法 | |
| CN102049665B (zh) | 一种Ni-Cr-Mo耐蚀合金筒形件的制备方法 | |
| CN102873126B (zh) | 核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法 | |
| CN101786112A (zh) | 长管拖车用气瓶钢管的制造方法 | |
| CN106216956B (zh) | 汽车传动轴管的制造方法 | |
| RU2426617C1 (ru) | Способ изготовления тонкостенных оболочек | |
| CN102728652A (zh) | 一种外层低碳钢内层轴承钢的双金属无缝钢管的制造方法 | |
| CN104438429A (zh) | 一种不等壁变径的异型不锈钢钢管的成型方法 | |
| CN105033584A (zh) | 一种耐热不锈钢无缝钢管制造方法 | |
| JP4720491B2 (ja) | ステンレス鋼管の製造方法 | |
| CN107350301A (zh) | 欧米伽无缝钢管的加工工艺 | |
| CN107413883A (zh) | 一种钛合金薄壁管材的加工方法 | |
| CN105598200A (zh) | 一种钛合金连续油管的制造方法 | |
| CN110899368A (zh) | 一种内螺纹无缝钢管生产工艺 | |
| CN106311798B (zh) | 一种钢管异形体的精拉工艺 | |
| CN107350744A (zh) | 一种用于核电机组的双卡套式管接头的生产工艺 | |
| CN105603332A (zh) | 一种iter项目pf导体用方圆管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |