CN106975672A - 一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法 - Google Patents

Abstract

一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法，包括下述技术要点：有变频调速动力装置，匀速轧丝；采用专用拉拔工艺；发明专用的轧滚，使碾压面积均衡，受力均匀；热处理：根据初始硬度，采用特殊热处理时间，达到黑蛋专用的硬度。此方法所得产品为替代产品，形成国内的自主技术标准；克服了现有产品的硬度不均匀，易变形，影响使用寿命，对母体螺纹孔造成损伤的缺陷；在世界核电行业中有中国自己的系列螺纹衬套产品，打破国外对该产品的封锁。

Description

一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法

技术领域

本发明涉及核电领域，可应用于蒸汽发生器、稳压器，具体涉及一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法。

技术背景

在发达国家，核电已有几十年的发展历史。如今，在能源紧缺，全球变暖的时代背景下，核电已成为一种成熟的能源，发展核电已成为一项重要的战略选择。中国的核工业也已有40多年发展历史，继续发展核电，是我国经济持续发展和提高人民生活水平的必然要求。核电技术发展：自1951年12月美国实验增殖堆1号(EBR-1)首次利用核能发电以来，世界核电至今已有60多年的发展历史。截止到2005年年底，全世界核电运行机组共有440多台，其发电量约占世界发电总量的16％。

我国是名副其实的核大国，目前共有在运、在建及拟建的核电机组52台，在建机组规模世界第一，总装机规模位居世界第四。

到2020年，我国如果实现规划的58GW核电装机目标，核电厂每年产生的乏燃料将超过1000吨。同时，环保部核与辐射安全中心总工程师柴国旱透露，目前大亚湾核电厂乏燃料水池已经饱和，田湾核电厂乏燃料水池接近饱和，已经建成的离堆乏燃料湿法储存设施也已贮存饱和。多位核工业专家对《每日经济新闻》记者表示，乏燃料后处理大厂建设已经迫在眉睫。但无论是自主技术还是中法合作，乏燃料后处理大厂投资强度均超过普通核电站，建设周期超过10年，投资额更是动辄数千亿元。“乏燃料处理没有技术就是负担，有能力就是财富。”曾任中国核动力研究设计院高级工程师的李映发告诉记者，乏燃料后处理在处理费用和资源再利用上都能产生经济效益，而针对核电“出海”，后处理能力也会在商务谈判中发挥重要的作用，从而提升我国核电站国际竞争力。

火力发电站利用煤和石油发电，水力发电站利用水力发电，而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站核电站大体可分为两部分：一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统；另一部分是利用蒸汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。

核电站用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。

在发达国家，核电已有几十年的发展历史，核电已成为一种成熟的能源。中国的核工业已也已有40多年发展历史，建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理等相当完整的核燃料循环体系，已建成多种类型的核反应堆并有多年的安全管理和运行经验，拥有一支专业齐全、技术过硬的队伍。核电站的建设和运行是一项复杂的技术。中国已经能够设计、建造和运行自己的核电站。秦山核电站就是由中国自己研究设计建造的。日本的核电站数量是55座，核电比例为30％，计划到2030年将核电比例提高到41％。印度有20座。俄罗斯有31座，欧盟有16国拥有核电站，核电站总数158个。法国59座，英国在30座以上，美国最多，达104座。

就发电比例而言，目前全世界400多座核电站，年发电量占全世界总发电量的17％，其中，法国核电装机占总装机的78％，日本核电装机占总装机的36％，美国核电装机占总装机的20％，韩国核电装机占总装机的42％，而在中国大陆仅占1。6％。中国已超越美国，成为世界第一碳排放大国。

根据原本的数值全世界本因建设1000座核电站全世界40％靠核能。2500座核电就能满足目前全世界的用电。但是反核人士的运动下，只有区区16％的发电能力，如果中国建设一百多座也许能补上4％，中国有六百多座核电站的话，就在没有什么能源困扰。前美国国家航空航天局科学家汉森(Hansen)作为合著者参与了一项研究。该研究估计1971年到2009年间，核能的使用很可能避免了至少184万人死于世界范围内化石燃料燃烧带来的恶劣影响。他们表示，“没有缺点的能源系统是不存在的。我们希望在制订能源系统政策时，能基于事实，而不带有感情色彩和偏见，因为这些不适用于二十一世纪的核能技术。”核能的发展，对医疗、环保、军事、航母、机器人动力、核动力卫星、航天核动力飞机、航空空间站电源至关重要。随着航天、航空、深海机器人等领域用核电池的成熟,核电池和太阳能电池必将在汽车这一能源大户中得到应用。光子传送技术，如今各个强国，正在把这变成现实，人们幻想着，用激光在地球和月亮之间，搭建一座彩虹桥，开采月球的矿产和能源。国际能源署断言，如果未来几十年核电份额大幅下降，那么要达到控制温室气体浓度在450ppm的目标，将需要对新兴的低碳技术进行战略性的部署，而这些技术还需要验证。目前的核电大国也意识到，没有核电的参与，要达到减排目标是一件难度巨大、代价高昂的事情。基于共同的目标，我们近期的能源供应需要侧重现有核能和能量稳定的地热能。

建造核电站的设备主要分为三类：核岛设备、常规岛设备、辅助系统(BOP)。核岛设备是承担热核反应的主要部分，技术含量最高，对安全设计的要求也最高；常规岛设备在技术上不区分第二代和第三代；辅助系统的工程规模比较小，这三种设备在核电站的造价中所占到的比例分别为5：3：2。

通常把核电站的组成设备称为核电设备，各系统的设备约有48000多套件，其中机械设备约6000套件，电器设备5000多套件，仪器仪表25000余套件，总重约7万吨。一座2*600MW的压水堆核电站约有290个系统，分别归属核岛(NI)、常规岛(CI)和电站辅助设施(BOP)。

目前我国在建机组有四种机型，国产化程度不一，技术掌握情况也不尽相同。两种国产化程度较高的机型是CPR1000和高温气冷堆型。CPR1000是在CPR300(秦山一期)、CPR600(秦山二期)的基础上发展起来的自主研发的机型，业内也称之为“二代半”机型，是四种在建机型中国产化程度最高和建造单价最低的。

高温气冷堆型是由清华大学和中国核工业建设集团公司共同研制第四代机型，我国在该技术领域处于国际领先水平，不过第四代机型仍在实验室阶段，正式商用预计在2020年之后。

其余两种机型都属三代机型，广东台山的2台机组采用法国阿海珐的EPR技术，后来在“统一技术路线”的方针下，中央决定成立国家核电技术公司，由国核技引进西屋的AP1000技术，并以浙江三门和山东海阳的四台机组作为第三代核电自主化的依托项目，逐步提高国产化率。

核电设备上游原材料主要是钢材，目前国内的核电用钢主要供应商有宝钢、太钢、鞍钢等。从核电用钢的发展历史和目前发展趋势来看，核电用钢正沿着一条低强度→中强度→高强度→超高强度的路线发展。例如，美国早期曾采用屈服强度为270MPa的SA212-B低强度钢，后来采用T屈服强度为350MPa的3028和SA533B-1中强度钢，接着又在核潜艇耐压壳体用钢和高压容器钢的基础上发展了屈服强度为600MPa的SA543-SA542高强度钢，目前又在积极着手为开发900～1400MPa级的超高强度用钢积累资料。

在成分选择方面，核电用钢主要分为碳钢及合金钢两大领域，其中由于在核电站内部的特殊环境，钢板在具有较好的强度、韧性匹配的同时，更为主要的是还要承受长期的中子辐射作用，而一般来讲，钢中的合金元素越多，其体现出的整体抗中子辐射作用就越弱，世界各国广泛认同的是Mn-Ni-Mo系低合金高强度钢，它是在Mn-Mo的基础上加M而发展起来的，比Mn-Mo型低合金钢韧性好。为了获得比较满意的淬透性，并保证钢板各项性能能够达到规定的要求，世界各国对钢的成分范围均做了不同程度的调整，但其基本性能相差无几。国际上较为典型的核电用钢主要有美国的A508-3、A533(B，D)、德国的BHW35、法国的16MND5和日本的SFVV3等。

受能源需求持续上涨和碳排放下降承诺的双重压力，继续发展核电是我国能源战略的必然选择。要达到2020年非化石能源占一次能源15％的承诺，根据调查分析，预计2015年前新开工核电装机容量在3000万千瓦以上，投资规模超过3900亿元。目前国家能源局《核电安全规划》和国家发改委《核电中长期发展调整规划》均已送往国务院待批，核电投资重启在即。

随着核电投资重启，核电铸锻件、核电主设备、核级阀门和核电HVAC设备等细分行业有望全面复苏。其中，核电铸锻件未来四年年均需求有望达到86亿元；未来四年核电主设备行业下游需求旺盛，行业年均销售额预计可达390亿元；核电阀门和核电HVAC设备下游需求有望倍增。

核级螺纹衬套成品被国外所垄断，在生产加工核电蒸汽发生器、稳压器产品的核级螺纹衬套的内孔、螺纹的过程中，对其表面粗糙度及位置度要求十分严格。因该产品的结构形状比较特殊，现用的管座类产品专用衬套加工内孔、螺纹的工艺过程，经常出现中径超差、烂牙，形成的螺纹孔带有毛刺、波纹等，造成螺纹粗糙度不好，螺纹孔的位置度不好等问题，严重影响着产品的质量。

发明内容

本发明提供一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法，钢丝轧制，机械控制轧制速度和轧制压力的调整，使硬度达到布氏硬度273-306HBW，可形成国内的自主技术标准，在世界核电行业中有中国自己的系列螺纹衬套产品，打破国外对该产品的封锁。

采用的技术方案：

一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法，包括下述技术要点：

1、有变频调速动力装置，匀速轧丝；

2、采用专用拉拔工艺；

3、发明专用的轧滚，使碾压面积均衡，受力均匀；

4、热处理：根据初始硬度，采用特殊热处理时间，达到黑蛋专用的硬度。

本技术的关键点为：

1、轧制滚直径与丝直径的对应关系；

2、轧制滚拉力与速度均衡关系。

本发明的优势和特点在于：

此方法所得产品为替代产品，形成国内的自主技术标准；克服了现有产品的硬度不均匀，易变形，影响使用寿命，对母体螺纹孔造成损伤的缺陷；在世界核电行业中有中国自己的系列螺纹衬套产品，打破国外对该产品的封锁。

附图说明

图1为本发明中涉及设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明未述及的零部件，均系现有技术或标准产品，不再赘述。

一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法，包括下述技术要点：

1、有变频调速动力装置，匀速轧丝；

2、采用专用拉拔工艺；

3、发明专用的轧滚，使碾压面积均衡，受力均匀；

4、热处理：根据初始硬度，采用特殊热处理时间，达到黑蛋专用的硬度。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法和结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明的创造宗旨的情况下，不经创造者的允许设计出与该技术方案相似的结构方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种核级螺纹衬套成品硬度综合形成的技术方法，包括下述技术要点：

1)有变频调速动力装置，匀速轧丝；

2)采用专用拉拔工艺；

3)发明专用的轧滚，使碾压面积均衡，受力均匀；

4)热处理：根据初始硬度，采用特殊热处理时间，达到黑蛋专用的硬度。