CN104046759B - 核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，包括开坯冷轧、中间退火、最终冷轧及成品退火，在开坯冷轧和最终冷轧中采用大变形冷轧工艺，开坯冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0；中间退火温度1020－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟；最终冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0，且对完成最终冷轧的管材采用液压冷拔机进行小变形冷拔，小变形冷拔的变形量为3－4%，冷拔速度为4－6米/分钟，在冷轧过程中的在液压冷拔机的进料端和出料端都设有用于承托管材的托料装置。本发明能够降低成本，提高效率，增加产品的合格率。

Description

核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺

技术领域

本发明涉及800合金管加工技术领域，更具体的说涉及一种核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺。

背景技术

上世纪70年代以前，国际上一直普遍采用18-8型不锈钢Inconel600合金（以下简称“600合金”）作为核电站压水堆蒸汽发生器传热管的主要材料。但1970年开始发生的蒸汽发生器传热管损坏成了压水堆的致命缺陷。经系统研究发现：应力腐蚀开裂（SCC）是压水堆核电站蒸汽发生器传热管损坏的最重要原因。Inconel600合金在含Cl-的H3BO4溶液中800小时即发生严重的应力腐蚀开裂，而不锈钢抗应力腐蚀性能比Inconel600合金更差，经人们大量对比分析研究发现,Incoloy800合金（以下简称“800合金”）和Inconel690合金（以下简称“690合金”）相对600合金，前者具有更好的抗腐蚀性能，可以取代600合金作为核电站压水堆蒸汽发生器传热管的理想材料，而现有技术中，也有采用690合金作为传热管的，例如专利公开号为CN103146959A、公开日为2013.06.12的中国发明专利就公开了一种核电蒸汽发生器用U形无缝镍铬铁合金传热管。

800合金是一种相对低镍（30－25%Ni，20－23%Cr，Fe≥39.5%）、高抗腐蚀性能、纯奥氏体组织的铁镍基耐蚀合金，其10000小时持久断裂性能相对600合金提高了4.5%，800合金具有优异的冷加工性能，其冷加工性能与600和奥氏体不锈钢相当，加工硬化率高于低碳钢，但低于304，与600合金类似，但是，目前市场上800合金传热管在制造的时候，加工速度慢、效率低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其能够降低成本，提高效率，增加产品的合格率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，包括开坯冷轧、中间退火、最终冷轧及成品退火，在开坯冷轧和最终冷轧中采用大变形冷轧工艺，开坯冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0；中间退火温度1020－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟；最终冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0，且对完成最终冷轧的管材采用液压冷拔机进行小变形冷拔，小变形冷拔的变形量为3－4%，冷拔速度为4－6米/分钟，在冷轧过程中的在液压冷拔机的进料端和出料端都设有用于承托管材的托料装置。

本发明的加工工艺，采用大变形冷轧和小变形冷拔配合的方式进行加工，通过大变形冷轧，减少加工道次，提高生产率；通过小变形量冷拔，改善管材表面质量，提高尺寸精度和均匀性，确保内涡流检测具有较高的合格率；此外在完成大变形冷轧之后，在进行小变形量冷拔，能够提高管材综合力学性能，同时确保组织状态为退火态等轴晶，具有较好的抗腐蚀性能。

作为优选，在开坯冷轧中，送进量范围2.0－4.0mm/次，轧制速度60－80次/min。

作为优选，最终冷轧中，送进量范围2.0－3.0毫米/次，轧制速度100－200次/分钟。

所述中间退火及成品退火均为氢保护光亮退火，由连续网带式氢保护光亮炉完成。

作为优选，所述中间退火先低温退火，以1040－1045℃温度退火，网带输送速度545－550毫米/分钟；再中温退火，以1045－1055℃温度退火，网带输送速度500－545毫米/分钟，然后高温退火，以1055－1060℃温度退火，网带输送速度450－500毫米/分钟，在高温退火后再一次中温退火，1053℃温度退火，网带输送速度540毫米/分钟，然后进行超高速退火，以1060-1080℃温度退火，网带输送速度550毫米/分钟；最后进行再一次低温退火，以1041℃温度退火，网带输送速度545毫米/分钟。

作为优选，所述托料装置包括相互间隔设置的第一托料装置和第二托料装置，所述第一托料装置包括第一支架、通过关节轴承和所述第一支架连接的第一托板、设置在所述第一托板上的第一托管机构以及多个倾斜设置的拉簧，所述拉簧上端和所述第一托板固定连接，下端和所述第一支架固定连接。

作为优选，所述第一托管机构包括具有开口的固定环，所述固定环设有环形安装腔及将所述环形安装腔和所述固定环的内孔连接起来的连通口，所述环形安装腔中设有聚氨酯环及从所述连通口伸入所述固定环内孔中的夹紧环，所述聚氨酯环上设有容油环腔及和所述容油环腔相通的进油口，所述夹紧环上均布有多个具有和所述容油环腔相通的空心腔的弹性球，所述空心腔内设有钢球，所述钢球和所述空心腔侧壁之间有间隙。

作为优选，所述第二托料装置包括第二支架、安装在所述第二支架上的第二托板、设置在所述第二托板上的第二托管机构以及设置在所述第二托板和所述第二支架之间的轴向过载保护装置，所述第二托管机构包括一对铰接在所述第二托板上的圆弧导向环、固定在所述第二托板上的支撑板、设置在所述圆弧导向环下方的限位板、和所述圆弧导向环及所述支撑板连接的弹性体。

作为优选，所述轴向过载保护装置包括固定在所述第二托板上的圆柱、设置在所述第二支架上和所述圆柱配合的圆孔、设置在所述圆柱上的多个凸出块及位于相邻两个凸出块之间的限位槽、设置在所述第二支架上的和所述限位槽配合的滑动块以及将所述滑动块压入所述限位槽中的压缩弹簧。

作为优选，所述空心腔通过连通孔和所述容油环腔连通。

本发明有益效果在于：

本发明的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，能够降低成本，提高效率，增加产品的合格率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例一中第一托料装置的结构示意图；

图2为图1中第一托管机构结构图；

图3为本发明实施例一中第二托料装置的结构示意图；

图4为轴向过载保护装置结构示意图。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

实施例1，见附图1、2、3、4，核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，包括开坯冷轧、中间退火、最终冷轧及成品退火，开坯冷轧出来的管材经过中间脱脂清洗，然后进行中间退火、矫直与修磨后，进想最终冷轧，最终冷轧之后，进行成品脱脂清洗、成品退火然后进行小变形冷拔，在开坯冷轧和最终冷轧中采用大变形冷轧工艺，开坯冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0；中间退火温度1020－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟；最终冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0，且对完成最终冷轧的管材采用液压冷拔机进行小变形冷拔，小变形冷拔的变形量为3－4%，冷拔速度为4－6米/分钟下面我们具体的叙述下如何进行传热管的加工，以加工外径22mm、壁厚1.25mm的传热管为例：

表1冷变形工艺方案

采用两辊皮尔格冷轧管机进行大变形开坯冷轧工艺，采用两辊高速皮尔格冷轧管机进行最终成品冷轧。800合金传热管的冷轧工艺技术要求和特点如下：

设置冷轧相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0，具体变形工艺根据来料规格、中间品规格和成品规格确定。最终冷轧规格的设置需根据冷拔后成品规格确定，必须确保最终冷轧给小变形冷拔预留3－4%左右的变形量，且最终冷轧壁厚必须与最终冷拔壁厚保持一致，由于800合金具有相对较高强度和相对较强的加工硬化趋势，因此在工艺设置上需要严格控制；开坯冷轧设置送进量范围2.0－4.0mm/次，轧制速度60－80次/min；最终冷轧设置送进量范围2.0－3.0mm/次，轧制速度100－200次/min，最终冷轧时的具体轧制速度根据最终冷轧设备能力调整；开坯冷轧孔型间隙约0.5－1.0mm，顶头间隙约1.0－3.0mm；最终冷轧孔型间隙约0.5－0.8mm，顶头间隙约0.8－2.0mm；冷轧芯棒杆加装适当的塑料护套，芯棒杆连接处圆滑过渡，防止进料过程中擦伤内表面；冷轧过程中管材内外表面润滑充分；在进行小变形冷拔的时候，控制其冷拔变形量为3－4%左右，如表1所示；冷拔过程中管材外径减少，壁厚基本保持不变，有利于管材尺寸精度控制，采用空芯冷拔，即无芯棒冷拔技术，避免了带芯棒冷拔过程中对内表面质量可能造成的不良影响，减少了带芯棒冷拔过程中对内表面润滑的要求，有效降低了工模具的复杂性，降低了生产成本；采用液压拉拔机进行最终的小变形量冷拔。与普通链式拉拔机相比，液压拉拔机具有稳定性好、精度高、工作环境友好等优点；冷拔过程中的冷拔速度控制在4－6m/min，且同一根管材的冷拔速度必须保持均匀一致，不得中途变换速度；采用润滑油进行外润滑，冷拔过程中外润滑必须充分，不得中断；润滑油必须洁净，不得有任何异物或杂物；在冷轧过程中的在液压冷拔机的进料端和出料端都设有用于承托管材的托料装置，确保管材悬空距离不得超过2米。如表1所示，冷轧延伸系数均超过4.5，变形量均超过75%，开坯冷轧的变形量78%，远远超过目前通常所用的60%变形量。该变形工艺减少了至少一个变形道次，同时也减少了相应去油清洗、中间退火、矫直及平头尾等工序，不但提高了生产效率，还大降低了生产成本。

较佳的，开坯冷轧送进量范围为3.0mm/n，轧制速度约70次/分钟；成品冷轧进量为2.5mm/n，轧制速度约120次/分钟。冷轧管材尺寸及公差控制范围如表2所示，完全满足标准要求。

表2冷轧尺寸公差控制

在本实施方式中，小变形冷拔的变形量3%，减径量0.70mm，壁厚基本保持不变，冷拔前后均为1.25mm。冷拔模定径段内径为22.03mm,冷拔后管材尺寸及公差范围如表4所示，完全满足技术要求。

表3冷轧尺寸公差控制

在本实施方式中，所述托料装置包括相互间隔设置的第一托料装置1和第二托料装置2，所述第一托料装置1包括第一支架101、通过关节轴承102和所述第一支架101连接的第一托板103、设置在所述第一托板103上的第一托管机构104以及多个倾斜设置的拉簧105，第一托板通过关节轴承和第一支架连接，使得第一托板能够进行前后、左右方向的摆动，同时所述拉簧105上端和所述第一托板103固定连接，下端和所述第一支架101固定连接，多个拉簧都是倾斜设置的其上端随着向上延伸逐渐靠近第一支架，多个拉簧形成一个圆台体；所述第一托管机构104包括具有开口10402的固定环10401，开口的大小根据合金管材的外径进行确定，略大于合金管材的外径即可，一般大于合金管材外径1-2mm；所述固定环设有环形安装腔10403及将所述环形安装腔和所述固定环的内孔连接起来的连通口10404，所述环形安装腔中设有聚氨酯环10405及从所述连通口伸入所述固定环内孔中的夹紧环10406，聚氨酯环和夹紧环一体成型，都由聚氨酯构成，具有一定的弹性，所述聚氨酯环上设有容油环腔10407及和所述容油环腔相通的进油口（图纸未显示），进油口用来和外部的油管连接，使得液压油进入容油环腔内，进入容油环腔内的液压油使得聚氨酯环发生形变，推动夹紧环向内对合金管材进行一定程度的夹紧，保证输送效果，克服其不够圆的问题，进一步的，所述夹紧环10406上均布有多个具有和所述容油环腔相通的空心腔10409的弹性球10408，所述空心腔内10409设有钢球10410，所述钢球和所述空心腔侧壁之间有间隙，弹性球的大部分都位于夹紧环内，只有少部分露出，露出的部分球冠高度，为其球径的1/4-1/3；此外，还包括和开口配合的辅助夹紧板10411，所述辅助夹紧板为弹性橡胶板，弹性橡胶板的下端伸入固定环中，辅助夹紧板外端设有固定块，和外部的油缸连接，实现对合金管材进行夹紧，当固定环中的聚氨酯环内冲压液压油的时候，开口收缩，那么，对辅助夹紧板进行夹紧，使得辅助夹紧板产生形变，能够对合金管材实现进行适当的夹紧，另外，辅助夹紧板内部设有空腔，空腔横截面为矩形，空腔内充满油脂。

所述第二托料装置2包括第二支架201、安装在所述第二支架201上的第二托板203、设置在所述第二托板203上的第二托管机构204以及设置在所述第二托板203和所述第二支架201之间的轴向过载保护装置202，所述第二托管机构204包括一对铰接在所述第二托板203上的圆弧导向环20401、固定在所述第二托板203上的支撑板20402、设置在所述圆弧导向环20401下方的限位板20403、和所述圆弧导向环20401及所述支撑板20402连接的弹性体20404，当管材作用在圆弧导向环上的时候，弹性体能够给圆弧导向环提供一定的支撑力弹性体在本实施方式中，采用的是弹簧；所述轴向过载保护装置202能够对第二托管机构起到保护的作用，当作用在其上的轴向力超过一定数值的时候，能够发生旋转，其包括固定在所述第二托板203上的圆柱20201、设置在所述第二支架201上和所述圆柱20201配合的圆孔20202、设置在所述圆柱20201上的多个凸出块20203及位于相邻两个凸出块20203之间的限位槽20204、设置在所述第二支架201上的和所述限位槽20204配合的滑动块20205以及将所述滑动块20205压入所述限位槽20204中的压缩弹簧20206，滑动块设置在第二托板上的滑动槽中，能够在滑动槽中来回滑动。

实施例2，所述中间退火及成品退火均为氢保护光亮退火，由连续网带式氢保护光亮炉完成；较佳的；所述中间退火先低温退火，以1040－1045℃温度退火，网带输送速度545－550毫米/分钟；再中温退火，以1045－1055℃温度退火，网带输送速度500－545毫米/分钟，然后高温退火，以1055－1060℃温度退火，网带输送速度450－500毫米/分钟，在高温退火后再一次中温退火，1053℃温度退火，网带输送速度540毫米/分钟，然后进行超高速退火，以1060-1080℃温度退火，网带输送速度550毫米/分钟；最后进行再一次低温退火，以1041℃温度退火，网带输送速度545毫米/分钟，上述做法能够取得比较好的退火效果，保证大变形冷轧的实施；其余同实施例1。

以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改。但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，包括开坯冷轧、中间退火、最终冷轧及成品退火，其特征在于：在开坯冷轧和最终冷轧中采用大变形冷轧工艺，开坯冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0；中间退火温度1020－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟；最终冷轧中相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0，且对完成最终冷轧的管材采用液压冷拔机进行小变形冷拔，小变形冷拔的变形量为3－4%，冷拔速度为4－6米/分钟，在冷轧过程中的在液压冷拔机的进料端和出料端都设有用于承托管材的托料装置。

2.根据权利要求1所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：在开坯冷轧中，送进量范围2.0－4.0mm/次，轧制速度60－80次/min。

3.根据权利要求1所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：最终冷轧中，送进量范围2.0－3.0毫米/次，轧制速度100－200次/分钟。

4.根据权利要求1所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：所述中间退火及成品退火均为氢保护光亮退火，由连续网带式氢保护光亮炉完成。

5.根据权利要求4所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：所述中间退火先低温退火，以1040－1045℃温度退火，网带输送速度545－550毫米/分钟；再中温退火，以1045－1055℃温度退火，网带输送速度500－545毫米/分钟，然后高温退火，以1055－1060℃温度退火，网带输送速度450－500毫米/分钟，在高温退火后再一次中温退火，1053℃温度退火，网带输送速度540毫米/分钟，然后进行超高速退火，以1060-1080℃温度退火，网带输送速度550毫米/分钟；最后进行再一次低温退火，以1041℃温度退火，网带输送速度545毫米/分钟。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：所述托料装置包括相互间隔设置的第一托料装置（1）和第二托料装置（2），所述第一托料装置（1）包括第一支架（101）、通过关节轴承（102）和所述第一支架（101）连接的第一托板（103）、设置在所述第一托板（103）上的第一托管机构（104）以及多个倾斜设置的拉簧（105），所述拉簧（105）上端和所述第一托板（103）固定连接，下端和所述第一支架（101）固定连接。

7.根据权利要求6所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：所述第一托管机构（104）包括具有开口的固定环，所述固定环设有环形安装腔及将所述环形安装腔和所述固定环的内孔连接起来的连通口，所述环形安装腔中设有聚氨酯环及从所述连通口伸入所述固定环内孔中的夹紧环，所述聚氨酯环上设有容油环腔及和所述容油环腔相通的进油口，所述夹紧环上均布有多个具有和所述容油环腔相通的空心腔的弹性球，所述空心腔内设有钢球，所述钢球和所述空心腔侧壁之间有间隙。

8.根据权利要求6所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：所述第二托料装置（2）包括第二支架（201）、安装在所述第二支架（201）上的第二托板（203）、设置在所述第二托板（203）上的第二托管机构（204）以及设置在所述第二托板（203）和所述第二支架（201）之间的轴向过载保护装置（202），所述第二托管机构（204）包括一对铰接在所述第二托板（203）上的圆弧导向环（20401）、固定在所述第二托板（203）上的支撑板（20402）、设置在所述圆弧导向环（20401）下方的限位板（20403）、和所述圆弧导向环（20401）及所述支撑板（20402）连接的弹性体（20404）。

9.根据权利要求8所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：所述轴向过载保护装置（202）包括固定在所述第二托板（203）上的圆柱（20201）、设置在所述第二支架（201）上和所述圆柱（20201）配合的圆孔（20202）、设置在所述圆柱（20201）上的多个凸出块（20203）及位于相邻两个凸出块（20203）之间的限位槽（20204）、设置在所述第二支架（201）上的和所述限位槽（20204）配合的滑动块（20205）以及将所述滑动块（20205）压入所述限位槽（20204）中的压缩弹簧（20206）。

10.根据权利要求7所述的核电蒸汽发生器用800合金传热管冷加工工艺，其特征在于：所述空心腔通过连通孔和所述容油环腔连通。