CN106653128B - Acp1000核电站用抗振条组件及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种ACP1000核电站用抗振条组件及其生产方法，抗振条组件包括：V 字型结构的抗振条，分别固定套设于抗振条两端的两个端帽，所述各端帽通过多个定位销或螺钉固定在所述抗振条的端部。本发明结构简单，产品质量符合核电站中蒸汽发生器对抗振条的精密要求，使用时更加安全。本抗振条的制备方法，经严格的制备工序，保证了核电站中对蒸汽发生器的抗振条组件的工艺要求，保证了质量，提高了安全性，采用在端帽上增加定位销，使端帽在抗振条组件与U型管的装配过程中不会产生拉脱。

Description

ACP1000核电站用抗振条组件及其生产方法

技术领域

本发明设计一种ACP1000核电站用抗振条组件及其生产方法。

背景技术

国产第三代压水堆核电站ACP1000中的U形热传管是一回路系统压力边界中最关键也是最薄弱的环节。一旦传热管振动破坏，就得更换蒸汽发生器，这势必造成人力、财力和事件的巨大浪费，也增加了检修人员受放射性辐照的危险。因此，解决蒸汽发生器破管事故是关系到核电站的安全性以及使核电站具有竞争力和生命力的关键问题。

要尽量消除振动产生的根源，一般需要在蒸汽发生器中U形传热管的弯头处加装抗振条组件(即ACP1000抗振条组件)，如何提供一种抗振性能好的抗振条组件，是本领域的技术难题。

ACP1000抗振条组件生产用合金，经多次冷轧得到的冷轧带材960℃退火后制作带环状封接件时出现开裂现象，金相分析表明出现开裂问题的合金晶粒度是3.5～6.5级，为异常粗大晶粒，且同批次产品的晶粒度差异过大，若不针对晶粒度级差较大的产品进行差异化处理，得到的产品性能不一致，直接影响材料深冲性能和封接性能，关系ACP1000抗振条组件的质量和寿命。

如何避免膨胀合金冷轧带材在制造过程中出现粗大晶粒、得到晶粒度级差较小的冷轧带材是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、抗振性能好的ACP1000抗振条组件及其生产方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种ACP1000抗振条组件，包括：V字型结构的抗振条，分别固定套设于抗振条两端的两个端帽，所述各端帽通过多个定位销或螺钉固定在所述抗振条的端部。

所述端帽及抗振条上设有适于与定位销配合的通孔。

或所述端帽和抗振条的端部设有与所述螺钉螺纹配合的螺纹孔。

所述抗振条两端末端处呈矩形，其余处呈管状，所述矩形部的四边设有倒角，所述端帽内设有与该矩形部配合的矩形槽，使端帽在套设时只会局限在端部，便于安装。

所述端帽和定位销选用690镍基合金材料，机组蒸汽发生器中的U型热传管也是镍基合金材料，三者材料相同，可以方便将定位销、U型热传管与所述端帽焊接固定。690镍基合金材料同时具有耐腐蚀性强的特点。所述螺钉和定位销表面设有一层耐磨层，以避免螺钉和定位销因磨损而松动，确保抗振性能，所述耐磨层由氧化锆陶瓷材料制成。

所述抗振条包括的各成分及其重量百分比包括：

Mg≤0.03％；

C≤0.03％；

P≤0.020％；

S≤0.020％；

Mn≤0.50％；

Si≤0.30％；

Cu≤0.20％；

Cr≤0.20％；

Mo≤0.20％；

Ni：28.5～29.5％；

Co：16.8～17.8％；余量为铁；该抗振条晶粒度为6～9级且级差在1.5级以内。

一种上述抗振条的生产方法，包括：

配料→抽真空→充氩气→通电→熔炼→加稀土元素→停电→浇注，冷却后得到钢锭；

然后进行锻钢、热轧、多次冷轧和中间热处理、成品热处理：

a.锻钢：始锻温度1280℃、终锻温度不低于1150℃，随后进行空冷得到带坯；

b.热轧：将带坯进行多道次热轧，终轧温度不低于1050℃，得到半成坯；

c.多次冷轧和中间热处理：经多次冷轧和中间退火将半成坯精轧成厚度符合要求的带材，中间退火温度控制在1050～1100℃；

d.带材折弯呈V字型；

e.成品热处理：将带材在940～960℃范围内进行光亮退火，即获得上述抗振条。

在铁钴镍合金冶炼制得钢锭的过程中，熔炼温度控制在1500℃以上，在熔炼中出钢前加入稀土元素Ce、La中的至少一种作为催化剂，加入的稀土元素的重量占其配料总质量的百分比为0.05～0.20％；由于稀土的平衡分配系数很小，在凝固过程中，稀土富集于结晶前沿的液相，阻止晶体的发育长大，使高温金属液在凝固过程中形成更多的核心，从而达到细化晶粒的目的，并使得该抗振条晶粒度为6～9级且级差在1.5级以内。对于同种材料而言，合金的铸态晶粒越细，轧制产品的晶粒也越细。且加入的稀土元素，在冶炼过程中与O、S等其它元素反应稀土的氧硫化物，其熔点非常高且稳定，钢液经过镇静后，稀土氧化物、硫化物将从钢中排除，从而净化了钢液，得到的合金纯度更高。

进一步，热轧带坯进炉时温度控制在600～800℃，避免进炉时温度过高造成产品过烧，同时有效利用热锻加工后的余热，减少能源浪费。

进一步，多次冷轧时将总变形量控制在50％～65％，可以避免材料处于临界变形状态，导致退火后生成粗大再结晶晶粒；多道次轧制可以有效的使轧制带材的晶粒度更加均匀。

进一步，在冷轧前对表面进行修磨处理，去除表面裂纹。

本发明的有益效果是：(1)本发明的ACP1000抗振条组件，结构简单，产品质量符合核电站中蒸汽发生器对抗振条的精密要求，使用时更加安全。本抗振条的制备方法，经严格的制备工序，保证了核电站中对蒸汽发生器的抗振条组件的工艺要求，保证了质量，提高了安全性，采用在端帽上增加定位销，使端帽在抗振条组件与U型管的装配过程中不会产生拉脱。(2)本发明的抗振条生产方法工序简单，易于控制，均匀性更高，可以避免在后续的加工中因同批材料晶粒度级差较大造成加工工艺不同，造成资源的浪费和生产的难度加大；通过在冶炼过程中加入稀土元素并在后续的冷却中去除，可以有效增加坯料的纯净度，同时细化坯料铸态晶粒，为后续加工过程中避免出现粗大晶粒奠定基础，得到的带材晶粒度普遍在6～9级；采用多道次、大变形量的热轧和冷轧加工，可以有效的使轧制带材的晶粒度更加均匀，避免晶粒级差过大，同一批次的产品晶粒度级差在1.5级以内，得到的带材适应性更好，满足了ACP1000抗振条组件的使用要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的ACP1000抗振条组件的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的A-A局部放大图；

图4是安装后端帽的结构示意图；

图5是图4的剖面示意图。

具体实施方式

见图1-2，本实施例的一种ACP1000抗振条组件，包括：V字型结构的抗振条1，分别固定套设于抗振条1两端的两个端帽2，所述各端帽2通过多个定位销3或螺钉固定在所述抗振条1的端部。

所述端帽2及抗振条1上设有适于与定位销3配合的通孔。

或所述端帽2和抗振条1的端部设有与所述螺钉螺纹配合的螺纹孔。

所述抗振条1两端末端处呈矩形，其余处呈管状，所述矩形部的四边设有倒角，所述端帽2内设有与该矩形部配合的矩形槽，使端帽2在套设时只会局限在端部，便于安装，所述端帽2的端部设有倒角，所述定位销3的端部设有倒角。

所述端帽和定位销选用690镍基合金材料，机组蒸汽发生器中的U型热传管也是镍基合金材料，三者材料相同，可以方便将定位销、U型热传管与所述端帽焊接固定。690镍基合金材料同时具有耐腐蚀性强的特点。

本实施例试制了3批抗振条，分别加入不同比例的稀土元素，且均经过配料→抽真空→充氩气→通电→熔炼→加稀土元素→停电→浇注，冷却后得到钢锭；在制备对比例的过程中，除在熔炼过程中未加入稀土元素外其余均和实施例的生产工艺相同，对得到的坯料使用能谱仪进行化学元素成分检测，其结果和冶炼过程中添加的稀土元素成分含量见表1，其中余量Fe元素含量未列出。

将冶炼得到的实施例钢锭和对比例钢锭进行锻制，始锻温度1280℃、终锻温度1150℃，得到厚度为28mm左右的带坯。

将带坯进行再加热后进行热轧，入炉温度控制在600～800℃，加热温度1180～1200℃，预热时间30～40min，保温时间＜10min，开轧温度＞1160℃，终轧温度＞1050℃，终轧后空冷；轧制工艺为28→23→18→14→11→8.5→7→6→5→4.2mm，总变形量85.0％，9个热轧道次，得到壁厚为4.2mm的半成坯。

将得到的半成坯进行中间热处理，然后经碱浸、水淬、三酸洗、高压水冲洗、中和去除热加工氧化皮，然后进行使用水磨机对半成坯表面进行修磨；半成坯每面水磨次数应≥4次，直至钢带表面粗糙度达到2～3μm，表面没有划伤、裂纹、起皮等缺陷。

将修磨后的半成坯进行冷轧，冷轧轧制道次越多，带材表面粗糙度越小，表面越光洁；将厚度为4.2mm的实施例1、2、3和对比例的带材通过不同的冷轧道次均轧制到厚度为1.5mm，总的变形量均为64.3％，其中实施例1轧制5道次，实施例2轧制6道次，实施例3轧制7道次，对比例轧制5道次。相邻冷轧道次之间进行中间热处理，温度为1080～1100℃。

然后，将带材折弯呈V字型；最后，将冷轧得到的1.5mm后的带材350mm使用保护气氛光亮退火机组分别进行成品热处理，温度为940～960℃；光亮退火工作气氛为75％的氢气和25％氮气混合气体，避免带材表面氧化。

对热处理后的成品分别进行取样，标注编号，按照YBT5231-2005标准的规定，在真空或氢气气氛中将试样加热至900℃士20℃，保温lh，再加热至1100℃士20℃，保温15min,以不大于5℃/min的速度冷至200℃以下出炉。对得到的试样进行晶粒度检测，得到结果见表2。

表1实施例及对比例化学元素成分和冶炼过程中加入的稀土元素含量

表2各试样晶粒度检测结果

由表2可知，在冷轧同样道次的情况下，在冶炼过程中加入了稀土元素的实施例1制得的抗振条的晶粒度在6.5级至8级之间，与未在冶炼过程中加入稀土元素的对比例制得的抗振条的晶粒度相比明显更细，且级差更小；且由对比例2和对比例3可知，在一定范围内随着稀土元素的增加和冷轧道次的增加，得到的带材晶粒度更细且级差更小；通过在冶炼过程中加入稀土元素并在后续的冷却中去除，可以有效增加坯料的纯净度，同时细化坯料铸态晶粒，为后续加工过程中避免出现粗大晶粒奠定基础；采用多道次、大变形量的热轧和冷轧加工，可以有效的使轧制带材的晶粒度更加均匀，避免晶粒级差过大，同一批次的产品晶粒度级差在1.5级以内，得到的带材适应性更好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。

Claims (9)

1.一种ACP1000抗振条组件，其特征在于包括：V 字型结构的抗振条（1），分别固定套设于抗振条（1）两端的两个端帽（2），所述各端帽（2）通过多个定位销（3）或螺钉固定在所述抗振条（1）的端部；所述螺钉、定位销表面设有一层耐磨层，所述耐磨层由氧化锆陶瓷材料制成；

所述抗振条（1）包括的各化学成分及其质量百分比包括：

Mg≤0.03%；

C≤0.03%；

P≤0.020%；

S≤0.020%；

Mn≤0.50%；

Si≤0.30%；

Cu≤0.20%；

Cr≤0.20%；

Mo≤0.20%；

Ni：28.5~29.5%；

Co：16.8~17.8%；

余量为铁；该抗振条晶粒度为6～9级且级差在1.5级以内。

2.根据权利要求1所述的ACP1000抗振条组件，其特征在于：所述端帽（2）及抗振条（1）上设有适于与定位销（3）配合的通孔。

3.根据权利要求1所述的ACP1000抗振条组件，其特征在于：所述端帽（2）和抗振条（1）的端部设有与所述螺钉螺纹配合的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的ACP1000抗振条组件，其特征在于：所述抗振条（1）两端末端处呈矩形，其余处呈管状，所述矩形部的四边设有倒角，所述端帽（2）内设有与该矩形部配合的矩形槽；所述端帽（2）的端部设有倒角，所述定位销（3）的端部设有倒角。

5.一种根据权利要求1所述的ACP1000抗振条组件的生产方法，其特征在于，

包括如下步骤：

（1）配料→抽真空→充氩气→通电→熔炼→加稀土元素→停电→浇注，冷却后得到钢锭；

（2）锻钢、热轧、多次冷轧和中间热处理、带材折弯呈V 字型、成品热处理。

6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，熔炼温度控制在1500℃以上，在熔炼中出钢前加入稀土元素Ce、La中的至少一种作为催化剂，加入的稀土元素占其配料总质量的重量百分比为0.05~0.20%。

7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述锻钢包括：始锻温度1280℃、终锻温度不低于1150℃，随后进行空冷得到带坯；

将带坯进行多道次热轧，终轧温度不低于1050℃，得到半成坯；

所述多次冷轧和中间热处理包括经多次冷轧和中间退火将半成坯精轧成厚度符合要求的带材，中间退火温度控制在1050～1100℃；

所述成品热处理包括将带材在940～960℃范围内进行光亮退火。

8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，热轧带坯进炉时温度控制在600～800℃。

9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，多次冷轧时将总变形量控制在50%～65%。