CN102312180A - 一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法 - Google Patents

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李成涛
刘飞华
任爱
李岩
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China General Nuclear Power Corp
Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
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China General Nuclear Power Corp
Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,步骤包括:①、将所述的镍基合金产品的待处理表面在密闭容器中进行喷丸处理;②、进行清洗;③、在氢气保护气氛下进行退火,温度为 1050-1100 ℃,保温时间为 5-10min ,然后水冷,获得较高抗应力腐蚀性能的镍基合金产品。该提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法工艺简单、易操作,有效地改善了镍基合金产品抗应力腐蚀性能,从而降低了甚至是杜绝了由于蒸汽发生器传热管破裂引起的放射性物质的泄露及核电厂的长期停闭的事故的发生,因此也就带来了显著的经济效果,其他蒸汽发生器传热管材料也可以参照使用。

Description

一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,特别是,涉及一种提高NAS690镍基合金管件的抗应力腐蚀性能的表面处理方法。
背景技术
[0002] 压水堆核电站蒸汽发生器传热管的面积占一回路承压边界面积的80%左右,传热管壁厚一般为lmm-1. 2mm,导致其是整个一回路压力边界中最薄弱的部分,运行经验表明蒸汽发生器传热管破裂事故在核电厂事故中占首要地位,据国外报道,约占非计划停堆次数的1/4,蒸汽发生器传热管的可靠性主要取决于传热管的完好性,只要有一根传热管破裂, 就会造成放射性物质的泄露及核电厂的长期停闭。
[0003] 上世纪70年代发展的镍基690合金不仅在许多腐蚀性水介质和高温气氛中具有优良的抗腐蚀能力,而且具有高强度、好的冶炼稳定性和良好的制造特性。目前广泛使用在核电站蒸汽发生器传热管上。690合金是一种低层错能的面心立方金属材料,提高这种管件的耐晶间腐蚀和抗应力腐蚀性能,是延长蒸汽发生器使用寿命,提高核电经济性的一个重要问题。
[0004] 运行经验表明传热管材料的主要失效形式是应力腐蚀开裂,因此改善690合金的抗应力腐蚀性能是其重要内容,应力腐蚀裂纹包括形成以及扩展过程,如果能够抑制裂纹的形成和扩展也就提高了其抗应力腐蚀性能,研究表明位错的存在可以阻碍裂纹的扩展, 因此当表面形成一定数量的位错后,对裂纹的扩展具有明显的阻碍作用,从容抑制裂纹的扩展。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,步骤包括:①、将所述的镍基合金产品的待处理表面在密闭容器中进行喷丸处理;②、进行清洗;③、在氢气保护气氛下进行退火,温度为1050-110(TC,保温时间为5-lOmin,然后水冷,获得较高抗应力腐蚀性能的镍基合金产品。
[0007] 优选地,采用该表面处理方法对所述的镍基合金产品的各个表面进行表面处理。
[0008] 优选地,所述的镍基合金产品为适于做核电蒸汽发生器传热管用的NAS690镍基合金管件。
[0009] 优选地,采用该表面处理方法分别对所述的NAS690镍基合金管件的内、外表面进行表面处理。
[0010] 优选地,所述的NAS690镍基合金管件的长度大于20m。
[0011] 本发明的有益效果在于:该提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法工艺简单、易操作,有效地改善了镍基合金产品抗应力腐蚀性能,从而降低了甚至是杜绝了由于蒸汽发生器传热管破裂引起的放射性物质的泄露及核电厂的长期停闭的事故的发生,因此也就带来了显著的经济效果,其他蒸汽发生器传热管材料也可以参照使用。
附图说明
[0012] 附图1为对NAS690镍基合金管件的内表面喷丸处理的示意图; 附图2为对NAS690镍基合金管件的外表面喷丸处理的示意图;
附图3为经过本发明的表面处理方法处理后的NAS690镍基合金管件在高温高压环境中经过2000小时应力腐蚀后的截面形貌图。
[0013] 附图中:1、管件;2、硬质球丸;3、套管。
具体实施方式
[0014] 下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述:
一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,步骤包括:①、将镍基合金产品的待处理表面在密闭容器中进行喷丸处理;②、进行清洗;③、在氢气保护气氛下进行退火,温度为1050-1100°C,保温时间为5-lOmin,然后水冷,获得较高抗应力腐蚀性能的镍基合金产品,采用该表面处理方法对镍基合金产品的各个表面进行表面处理。
[0015] 具体地,利用该表面处理方法对适于做核电蒸汽发生器传热管用的NAS690镍基合金管件1的内、外表面进行处理,这种管件1的壁厚为Imm左右,NAS690镍基合金管件1 的长度大于20m,该NAS690镍基合金管件1的成分质量百分比:Ni为58. 64%,Cr为30. 47%, Fe为9. 97%,C为0. 02%, Si为0. 21%,Mn为0. 14%,首先对管件1进行适当的固定,保证材料中不能有大的形变,然后材料的内外表面分别进行喷丸处理,喷丸处理的时间要精确控制 20-60min,频率控制在50Hz_10kHz。本实施例中,对内表面处理时只需将硬质球丸2放入合金管内、并将两端封堵而进行喷丸处理,如附图1所示,而当外表面处理时,需要在管件1外部套设一套管3,然后在管件1外壁与套管3内壁之间放入硬质球丸2后进行喷丸处理,如附图2所示,喷丸时间为30min,结束后进行彻底清洗,获得清洁表面,对清洁后的管件1在氢气保护气氛下1090°C保温5min,最后水冷,将管件1加工成反U型试样在高压釜内进行应力腐蚀试验,温度为320°C,压力为lOMPa,时间为2000小时,试验结束后,对样品进行解剖镶样,砂纸逐级打磨,最后抛光,利用溴-甲醇对抛光好的样品进行侵蚀,获得应力腐蚀后样品的组织形貌图,如附图3所示,可以看到处理后的样品在经历长时间的应力腐蚀试验后未发生应力腐蚀开裂,并且无明显的晶间腐蚀。
[0016] 通过本工艺可以实现在不改变合金成分的前提下提高材料的抗应力腐蚀性能,对其它腐蚀相关的性能,如表面腐蚀产物膜与基体结合程度也有改善。
[0017] 本发明的表面处理工艺方法对NAS690镍基合金管件1的内外表面分别进行处理, 不需要长时间的退火,主要特点是对超长NAS690镍基合金管件1在没有大的变形状态下, 进行表面的喷丸处理,获得具有大量位错,然后进行氢气保护气氛下的短时间退火,从而获得晶粒细化的表面,该方法工艺简单、易操作,有效地改善了镍基合金产品抗应力腐蚀性能,从而降低了甚至是杜绝了由于蒸汽发生器传热管破裂引起的放射性物质的泄露及核电厂的长期停闭的事故的发生,因此也就带来了显著的经济效果,其他蒸汽发生器传热管材料也可以参照使用。[0018] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,其特征在于:步骤包括: ①、将所述的镍基合金产品的待处理表面在密闭容器中进行喷丸处理;②、进行清洗;③、 在氢气保护气氛下进行退火,温度为1050-110(TC,保温时间为5-lOmin,然后水冷,获得较高抗应力腐蚀性能的镍基合金产品。
2.根据权利要求1所述的一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,其特征在于:采用该表面处理方法对所述的镍基合金产品的各个表面进行表面处理。
3.根据权利要求1所述的一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,其特征在于:所述的镍基合金产品为适于做核电蒸汽发生器传热管用的NAS690镍基合金管件。
4.根据权利要求3所述的一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,其特征在于:采用该表面处理方法分别对所述的NAS690镍基合金管件的内、外表面进行表面处理。
5.根据权利要求3所述的一种提高镍基合金产品抗应力腐蚀性能的表面处理方法,其特征在于:所述的NAS690镍基合金管件的长度大于20m。
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