CN110405279B - 一种耐压壳原料棒材及该棒材的获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐压壳原料棒材及该棒材的获取方法，所述原料棒材包括锻棒，所述锻棒包括第一棒段、第二棒段及第三棒段，所述第一棒段、第二棒段及第三棒段来源于同一根锻棒：对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，所述第一棒段、第二棒段及第三棒段为三段棒段中不同的棒段。所述获取方法为所述原料棒材的获取方法。采用该原料棒材生产耐压壳，可降低耐压壳产品不合格的概率，从而达到提高耐压壳生产效率，为按时交货提供保障。

Description

一种耐压壳原料棒材及该棒材的获取方法

技术领域

本发明涉及核反应堆控制棒驱动机构技术领域，特别是涉及一种耐压壳原料棒材及该棒材的获取方法。

背景技术

控制棒驱动机构为核反应堆中的重要零部件。如压水堆的控制棒驱动机构安装在反应堆压力容器顶盖上，它能够按照指令带动控制棒组件在堆芯内上下运动，保持控制棒组件在指令高度；也可以通过断电释放控制组件，使其在重力作用下快速插入堆芯，完成反应堆的启动、调节功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。同时，控制棒驱动机构的耐压壳是反应堆压力边界的组成部分。

目前国际上在役的二代(含二代改进型)压水堆核电站多采用L-106A型及其衍生型号(以下简称A型)的控制棒驱动机构，而正在建设的三代压水堆核电站则多采用L-106B型及其衍生型号(以下简称B型)的控制棒驱动机构。A型和B型的控制棒驱动机构在堆顶上的固定方式，均为金属贯穿件插入反应堆压力容器顶盖并焊接后，与反应堆压力容器顶盖形成整体。控制棒驱动机构的耐压壳属于反应堆一回路压力边界，同时起到支承驱动机构和承受工作载荷的作用。因而，控制棒驱动机构的压力边界也可以统称为耐压壳，一般包含密封壳组件与驱动杆行程套管组件。

B型控制棒驱动机构的耐压壳与相较于B型控制棒驱动机构的耐压壳，虽然取消了下部Ω焊缝，但上端存在的Ω焊缝仍然是整个耐压壳的薄弱位置，存在应力腐蚀产生裂纹导致泄漏等风险。

正是由于Ω焊缝在使用时存在的风险问题，针对耐压壳的制造，在采用作为原材料的锻棒加工出耐压壳筒体及端部的Ω半环(两零件上Ω半环对接并焊接后得到Ω焊缝)后，在完成最终Ω焊缝焊接之前，需要对Ω半环进行PT检测。然而，一旦PT检测结果为不合格，这样不仅影响制造厂家的交货周期，为耐压壳用户带来巨大的经济风险，同时也会极大影响制造厂家的产效。

发明内容

针对上述提出的由于Ω焊缝在使用时存在的风险问题，针对耐压壳生产，如产品不合格将会带来风险、影响产效的技术问题，本发明提供了一种耐压壳原料棒材及该棒材的获取方法。采用该原料棒材生产耐压壳，可降低耐压壳产品不合格的概率，从而达到提高耐压壳生产效率，为按时交货提供保障。

针对上述问题，本发明提供的一种耐压壳原料棒材及该棒材的获取方法通过以下技术要点来解决问题：一种耐压壳原料棒材，包括锻棒，所述锻棒包括第一棒段、第二棒段及第三棒段，所述第一棒段、第二棒段及第三棒段来源于同一根锻棒：对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，所述第一棒段、第二棒段及第三棒段为三段棒段中不同的棒段。

如上所述，现有技术中，为保证后续Ω焊缝的质量，在耐压壳制造完成后，需要对其上端的Ω半环进行PT检测，利用通过PT检测的耐压壳用作后续装配中，故为利于控制棒驱动机构运行的可靠性和使用寿命，耐压壳制造存在一定的报废率。同时，耐压壳制造区别于传统零件制造，其具有制造周期长、制造成本高的特点。故一旦耐压壳报废，其对耐压壳用户的影响可能是巨大的。

本方案中，设置为所述第一棒段、第二棒段及第三棒段为沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，在具体实施时，其中的两根棒段作为用于制造耐压壳的目标原料棒，另外一根棒段作为测试棒，且在原始锻棒上，测试棒为两目标原料棒之间的棒段。这样，所选取的用于切割的锻棒的长度大于两根耐压壳所需要原料棒长度的总和，且锻棒的长度大于总和的部分用于匹配进行切割时的割缝切割量和测试棒长度。针对测试棒长度，具体长度满足在测试棒的端部能够加工出与目标Ω半环等尺寸的Ω半环即可。

具体实施时，如在同一根锻棒上进行第一割缝切割和第二割缝切割，即可得到三段相邻的棒段，测试棒为第一割缝与第二割缝之间的锻棒段落，另外两根棒段作为目标原料棒。取测试棒，并在测试棒的一端加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；若PT检测结果满足要求，取另外两根棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：各原料棒上与测试棒相接的一端。作为本领域技术人员，所述相接的一端即为在对锻棒进行切割得到测试棒时，原料棒上与测试棒上加工Ω半环的一端来源于同一割缝的一端。

采用本方案，当测试棒上的Ω半环PT检测质量满足要求时，由于测试棒上用于加工Ω半环的区域与对应原料棒端部区域在锻棒上位置接近，故测试棒上的Ω半环PT检测结果对原料棒对应端端部的组织缺陷预判具有良好的指导意义，实现通过测试棒组织缺陷检测，完成原料棒是否可以用于耐压壳原料棒材预判，通过获取到更为可靠的原料棒材，达到降低耐压壳产品不合格率、达到提高耐压壳生产效率、为按时交货提供保障、降低耐压壳生产成本的目的。

针对原始锻棒为未经锻造成型后进行后期切割的锻棒，由于一般情况下锻棒中部位置的组织缺陷少于端部位置的组织缺陷，故采用本方案，实际上采用了首选锻棒的中部区域用于加工耐压壳上的Ω半环，同时在进行耐压壳原料棒选取时具有组织缺陷在先检测措施，故本身在进行原料棒选取时，就有更大概率获得组织缺陷满足Ω半环加工的加工区域，可获得两根满足加工要求的原料棒。即从原料棒目标棒选取上，亦具有可降低耐压壳产品不合格率、提高加工效率的特点。

作为所述耐压壳原料棒材进一步的技术方案：

具体的，考虑到现有锻棒出厂长度、便于运输以及提高锻棒利用率的问题，设置为：对锻棒进行切割为：将锻棒切割为三段，由锻棒的一端至另一端，依次为：第一棒段、第二棒段、第三棒段。本方案中，即通过进行第一割缝切割、第二割缝切割，获得分别为第一棒段、第二棒段和第三棒段的三根棒段。通过如上描述可得：第二棒段为锻棒中部区域的棒段，作为测试棒。

本方案还公开了一种耐压壳原料棒材的获取方法，采用一根锻棒，并对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，三段棒段分别为第一棒段、第二棒段及第三棒段；

取沿着锻棒轴线方向三根棒段中处于中间的棒段作为测试棒，并在测试棒的一端加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；

若PT检测结果满足要求，取另外两根棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：各原料棒上与测试棒相接的一端。本获取方法为获取以上耐压壳原料棒材的方法，采用该获取方法获得用于加工耐压壳的原料棒，通过测试棒组织缺陷检测，完成原料棒是否可以用于耐压壳原料棒材预判，通过获取到更为可靠的原料棒材，达到降低耐压壳产品不合格率、达到提高耐压壳生产效率、为按时交货提供保障、降低耐压壳生产成本的目的。作为本领域技术人员，针对利用测试棒单侧的Ω半环判断另外两棒段是否满足选棒要求的情况，考虑到测试棒端部组织缺陷与另外两根棒段端部材料组织缺陷的对应性，优选设置为：作为测试棒的棒段尽可能短，故设置为作为测试棒的棒段的长度满足在其上加工出Ω半环即可，如Ω半环在耐压壳轴线方向的长度数值为N，在N的基础上，增加2-5mm作为测试棒加工时装夹用即可。

为进一步保证原料棒上Ω半环的加工质量，设置为：在测试棒的两端均加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；

针对满足PT检测要求的Ω半环，定义该Ω半环位于测试棒的Z端，取与Z端相邻的棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：在进行切割时，与所述Z端来源于同一个割缝的一端。本方案中，即对作为测试棒的棒段的两端均加工Ω半环，如对锻棒进行第一割缝切割和第二割缝切割，第一割缝两侧分别为第一棒段和第二棒段，第二割缝两端分别为第二棒段和第三棒段，若第二棒段其中一侧加工出的Ω半环的表面质量满足要求，第二棒段该侧与作为原料棒的A端来源于同一割缝，这样，在进行耐压壳加工时，使用所述A端加工Ω半环即可。

作为锻棒的具体切割方式，设置为：对锻棒进行切割为：将锻棒切割为三段，且第二棒段为锻棒中部区域的棒段。

为提高锻棒利用率，设置为：若测试棒的PT检测结果不满足要求，取另外两根作为再检测棒段，并在再检测棒段的端部加工Ω半环，再检测棒段上用于加工Ω半环的一端为各棒段上远离测试棒的一端，并对再检测棒段上的Ω半环进行PT检测，若再检测棒段上的Ω半环的PT检测结果满足要求，取再检测棒段作为耐压壳原料棒。本方案即为：当测试棒上Ω半环的PT检测不合格时，对目标原料棒的另一端实行Ω半环加工，对目标原料棒上的Ω半环进行PT检测后，再根据检测结果，判断是否将目标原料棒作为最终的耐压壳加工用原料棒。

为提高锻棒利用率，设置为：针对不满足PT检测要求的Ω半环，定义该Ω半环位于测试棒的T端，取与T端相邻的棒段作为再检测棒段；

在再检测棒段的端部上加工Ω半环，定于再检测棒段的两端分别为A端和B端，所述A端与T端来源于对锻棒进行切割时的同一个割缝，所述B端为再检测棒段上用于加工Ω半环的一端；

对再检测棒段上的Ω半环进行PT检测，若再检测棒段上的Ω半环的PT检测结果满足要求，取再检测棒段作为耐压壳原料棒。本方案即为：当测试棒上Ω半环的PT检测不合格时，对目标原料棒的另一端实行Ω半环加工，对目标原料棒上的Ω半环进行PT检测后，再根据检测结果，判断是否将目标原料棒作为最终的耐压壳加工用原料棒。

本发明具有以下有益效果：

采用本方案，当测试棒上的Ω半环PT检测质量满足要求时，由于测试棒上用于加工Ω半环的区域与对应原料棒端部区域在锻棒上位置接近，故测试棒上的Ω半环PT检测结果对原料棒对应端端部的组织缺陷预判具有良好的指导意义，实现通过测试棒组织缺陷检测，完成原料棒是否可以用于耐压壳原料棒材预判，通过获取到更为可靠的原料棒材，达到降低耐压壳产品不合格率、达到提高耐压壳生产效率、为按时交货提供保障、降低耐压壳生产成本的目的。

针对原始锻棒为未经锻造成型后进行后期切割的锻棒，由于一般情况下锻棒中部位置的组织缺陷少于端部位置的组织缺陷，故采用本方案，实际上采用了首选锻棒的中部区域用于加工耐压壳上的Ω半环，同时在进行耐压壳原料棒选取时具有组织缺陷在先检测措施，故本身在进行原料棒选取时，就有更大概率获得组织缺陷满足Ω半环加工的加工区域，可获得两根满足加工要求的原料棒。即从原料棒目标棒选取上，亦具有可降低耐压壳产品不合格率、提高加工效率的特点。

附图说明

图1为本发明所述的一种耐压壳原料棒材一个具体获取实施例中，锻棒的主视图、俯视图或仰视图，该示意图用于反映相应割缝在锻棒轴线上的位置以及所获得的具体棒段在锻棒上的相对位置；

图2为本发明所述的一种耐压壳原料棒材一个具体获取实施例中，切割后的锻棒的立体结构示意图，该示意图为轴测图，用于反映沿着锻棒的轴线方向，所获得的具体棒段在锻棒轴线上的相对位置。

图中标记分别为：1、第一棒段，2、第二棒段，3、第三棒段，4、第一割缝，5、第二割缝。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1和图2所示，一种耐压壳原料棒材，包括锻棒，所述锻棒包括第一棒段、第二棒段及第三棒段，所述第一棒段、第二棒段及第三棒段来源于同一根锻棒：对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，所述第一棒段、第二棒段及第三棒段为三段棒段中不同的棒段。

如上所述，现有技术中，为保证后续Ω焊缝的质量，在耐压壳制造完成后，需要对其上端的Ω半环进行PT检测，利用通过PT检测的耐压壳用作后续装配中，故为利于控制棒驱动机构运行的可靠性和使用寿命，耐压壳制造存在一定的报废率。同时，耐压壳制造区别于传统零件制造，其具有制造周期长、制造成本高的特点。故一旦耐压壳报废，其对耐压壳用户的影响可能是巨大的。

本方案中，设置为所述第一棒段、第二棒段及第三棒段为沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，在具体实施时，其中的两根棒段作为用于制造耐压壳的目标原料棒，另外一根棒段作为测试棒，且在原始锻棒上，测试棒为两目标原料棒之间的棒段。这样，所选取的用于切割的锻棒的长度大于两根耐压壳所需要原料棒长度的总和，且锻棒的长度大于总和的部分用于匹配进行切割时的割缝切割量和测试棒长度。针对测试棒长度，具体长度满足在测试棒的端部能够加工出与目标Ω半环等尺寸的Ω半环即可。

具体实施时，如在同一根锻棒上进行第一割缝切割和第二割缝切割，即可得到三段相邻的棒段，测试棒为第一割缝与第二割缝之间的锻棒段落，另外两根棒段作为目标原料棒。取测试棒，并在测试棒的一端加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；若PT检测结果满足要求，取另外两根棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：各原料棒上与测试棒相接的一端。作为本领域技术人员，所述相接的一端即为在对锻棒进行切割得到测试棒时，原料棒上与测试棒上加工Ω半环的一端来源于同一割缝的一端。

采用本方案，当测试棒上的Ω半环PT检测质量满足要求时，由于测试棒上用于加工Ω半环的区域与对应原料棒端部区域在锻棒上位置接近，故测试棒上的Ω半环PT检测结果对原料棒对应端端部的组织缺陷预判具有良好的指导意义，实现通过测试棒组织缺陷检测，完成原料棒是否可以用于耐压壳原料棒材预判，通过获取到更为可靠的原料棒材，达到降低耐压壳产品不合格率、达到提高耐压壳生产效率、为按时交货提供保障、降低耐压壳生产成本的目的。

针对原始锻棒为未经锻造成型后进行后期切割的锻棒，由于一般情况下锻棒中部位置的组织缺陷少于端部位置的组织缺陷，故采用本方案，实际上采用了首选锻棒的中部区域用于加工耐压壳上的Ω半环，同时在进行耐压壳原料棒选取时具有组织缺陷在先检测措施，故本身在进行原料棒选取时，就有更大概率获得组织缺陷满足Ω半环加工的加工区域，可获得两根满足加工要求的原料棒。即从原料棒目标棒选取上，亦具有可降低耐压壳产品不合格率、提高加工效率的特点。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，具体的，考虑到现有锻棒出厂长度、便于运输以及提高锻棒利用率的问题，设置为：对锻棒进行切割为：将锻棒切割为三段，由锻棒的一端至另一端，依次为：第一棒段、第二棒段、第三棒段。本方案中，即通过进行第一割缝切割、第二割缝切割，获得分别为第一棒段、第二棒段和第三棒段的三根棒段。通过如上描述可得：第二棒段为锻棒中部区域的棒段，作为测试棒。

实施例3：

本实施例在实施例1或实施例2提供的任意一个技术方案的基础上作进一步限定，本实施例公开了一种耐压壳原料棒材的获取方法，采用一根锻棒，并对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，三段棒段分别为第一棒段、第二棒段及第三棒段；

取沿着锻棒轴线方向三根棒段中处于中间的棒段作为测试棒，并在测试棒的一端加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；

若PT检测结果满足要求，取另外两根棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：各原料棒上与测试棒相接的一端。本获取方法为获取以上耐压壳原料棒材的方法，采用该获取方法获得用于加工耐压壳的原料棒，通过测试棒组织缺陷检测，完成原料棒是否可以用于耐压壳原料棒材预判，通过获取到更为可靠的原料棒材，达到降低耐压壳产品不合格率、达到提高耐压壳生产效率、为按时交货提供保障、降低耐压壳生产成本的目的。作为本领域技术人员，针对利用测试棒单侧的Ω半环判断另外两棒段是否满足选棒要求的情况，考虑到测试棒端部组织缺陷与另外两根棒段端部材料组织缺陷的对应性，优选设置为：作为测试棒的棒段尽可能短，故设置为作为测试棒的棒段的长度满足在其上加工出Ω半环即可，如Ω半环在耐压壳轴线方向的长度数值为N，在N的基础上，增加2-5mm作为测试棒加工时装夹用即可。

进一步的，为提高锻棒利用率，设置为：若测试棒的PT检测结果不满足要求，取另外两根作为再检测棒段，并在再检测棒段的端部加工Ω半环，再检测棒段上用于加工Ω半环的一端为各棒段上远离测试棒的一端，并对再检测棒段上的Ω半环进行PT检测，若再检测棒段上的Ω半环的PT检测结果满足要求，取再检测棒段作为耐压壳原料棒。本方案即为：当测试棒上Ω半环的PT检测不合格时，对目标原料棒的另一端实行Ω半环加工，对目标原料棒上的Ω半环进行PT检测后，再根据检测结果，判断是否将目标原料棒作为最终的耐压壳加工用原料棒。

实施例4：

本实施例在实施例1或2的基础上作进一步限定，采用一根锻棒，并对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，三段棒段分别为第一棒段、第二棒段及第三棒段；

取沿着锻棒轴线方向三根棒段中处于中间的棒段作为测试棒，并在测试棒的一端加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；

若PT检测结果满足要求，取另外两根棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：各原料棒上与测试棒相接的一端。

为进一步保证原料棒上Ω半环的加工质量，设置为：在测试棒的两端均加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；

针对满足PT检测要求的Ω半环，定义该Ω半环位于测试棒的Z端，取与Z端相邻的棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：在进行切割时，与所述Z端来源于同一个割缝的一端。本方案中，即对作为测试棒的棒段的两端均加工Ω半环，如对锻棒进行第一割缝切割和第二割缝切割，第一割缝两侧分别为第一棒段和第二棒段，第二割缝两端分别为第二棒段和第三棒段，若第二棒段其中一侧加工出的Ω半环的表面质量满足要求，第二棒段该侧与作为原料棒的A端来源于同一割缝，这样，在进行耐压壳加工时，使用所述A端加工Ω半环即可。

作为锻棒的具体切割方式，设置为：对锻棒进行切割为：将锻棒切割为三段，且第二棒段为锻棒中部区域的棒段。

为提高锻棒利用率，设置为：针对不满足PT检测要求的Ω半环，定义该Ω半环位于测试棒的T端，取与T端相邻的棒段作为再检测棒段；

在再检测棒段的端部上加工Ω半环，定于再检测棒段的两端分别为A端和B端，所述A端与T端来源于对锻棒进行切割时的同一个割缝，所述B端为再检测棒段上用于加工Ω半环的一端；

对再检测棒段上的Ω半环进行PT检测，若再检测棒段上的Ω半环的PT检测结果满足要求，取再检测棒段作为耐压壳原料棒。本方案即为：当测试棒上Ω半环的PT检测不合格时，对目标原料棒的另一端实行Ω半环加工，对目标原料棒上的Ω半环进行PT检测后，再根据检测结果，判断是否将目标原料棒作为最终的耐压壳加工用原料棒。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种耐压壳原料棒材的获取方法，其特征在于，所述耐压壳原料棒材包括锻棒，所述锻棒包括第一棒段（1）、第二棒段（2）及第三棒段（3），所述第一棒段（1）、第二棒段（2）及第三棒段（3）来源于同一根锻棒：对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，所述第一棒段（1）、第二棒段（2）及第三棒段（3）为三段棒段中不同的棒段；

所述获取方法包括以下步骤：

采用一根锻棒，并对锻棒进行切割，获得沿着锻棒轴线相邻的三段棒段，三段棒段分别为第一棒段（1）、第二棒段（2）及第三棒段（3）；

取沿着锻棒轴线方向三根棒段中处于中间的棒段作为测试棒，并在测试棒的一端加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；

若PT检测结果满足要求，取另外两根棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：各原料棒上与测试棒相接的一端。

2.根据权利要求1所述的一种耐压壳原料棒材的获取方法，其特征在于，

在测试棒的两端均加工Ω半环，完成Ω半环加工后，对Ω半环进行PT检测；

针对满足PT检测要求的Ω半环，定义该Ω半环位于测试棒的Z端，取与Z端相邻的棒段作为耐压壳原料棒，且耐压壳原料棒上用于加工Ω半环的一端为：在进行切割时，与所述Z端来源于同一个割缝的一端。

3.根据权利要求1所述的一种耐压壳原料棒材的获取方法，其特征在于，对锻棒进行切割为：将锻棒切割为三段，且第二棒段（2）为锻棒中部区域的棒段。

4.根据权利要求1所述的一种耐压壳原料棒材的获取方法，其特征在于，若测试棒的PT检测结果不满足要求，取另外两根作为再检测棒段，并在再检测棒段的端部加工Ω半环，再检测棒段上用于加工Ω半环的一端为各棒段上远离测试棒的一端，并对再检测棒段上的Ω半环进行PT检测，若再检测棒段上的Ω半环的PT检测结果满足要求，取再检测棒段作为耐压壳原料棒。

5.根据权利要求2所述的一种耐压壳原料棒材的获取方法，其特征在于，针对不满足PT检测要求的Ω半环，定义该Ω半环位于测试棒的T端，取与T端相邻的棒段作为再检测棒段；

在再检测棒段的端部上加工Ω半环，定于再检测棒段的两端分别为A端和B端，所述A端与T端来源于对锻棒进行切割时的同一个割缝，所述B端为再检测棒段上用于加工Ω半环的一端；

对再检测棒段上的Ω半环进行PT检测，若再检测棒段上的Ω半环的PT检测结果满足要求，取再检测棒段作为耐压壳原料棒。