本發(fā)明設(shè)計(jì)一種ACP1000核電站用抗振條組件及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

國(guó)產(chǎn)第三代壓水堆核電站ACP1000中的U形熱傳管是一回路系統(tǒng)壓力邊界中最關(guān)鍵也是最薄弱的環(huán)節(jié)。一旦傳熱管振動(dòng)破壞，就得更換蒸汽發(fā)生器，這勢(shì)必造成人力、財(cái)力和事件的巨大浪費(fèi)，也增加了檢修人員受放射性輻照的危險(xiǎn)。因此，解決蒸汽發(fā)生器破管事故是關(guān)系到核電站的安全性以及使核電站具有競(jìng)爭(zhēng)力和生命力的關(guān)鍵問題。

要盡量消除振動(dòng)產(chǎn)生的根源，一般需要在蒸汽發(fā)生器中U形傳熱管的彎頭處加裝抗振條組件(即ACP1000抗振條組件)，如何提供一種抗振性能好的抗振條組件，是本領(lǐng)域的技術(shù)難題。

ACP1000抗振條組件生產(chǎn)用合金，經(jīng)多次冷軋得到的冷軋帶材960℃退火后制作帶環(huán)狀封接件時(shí)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，金相分析表明出現(xiàn)開裂問題的合金晶粒度是3.5～6.5級(jí)，為異常粗大晶粒，且同批次產(chǎn)品的晶粒度差異過大，若不針對(duì)晶粒度級(jí)差較大的產(chǎn)品進(jìn)行差異化處理，得到的產(chǎn)品性能不一致，直接影響材料深沖性能和封接性能，關(guān)系A(chǔ)CP1000抗振條組件的質(zhì)量和壽命。

如何避免膨脹合金冷軋帶材在制造過程中出現(xiàn)粗大晶粒、得到晶粒度級(jí)差較小的冷軋帶材是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗振性能好的ACP1000抗振條組件及其生產(chǎn)方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種ACP1000抗振條組件，包括：V字型結(jié)構(gòu)的抗振條，分別固定套設(shè)于抗振條兩端的兩個(gè)端帽，所述各端帽通過多個(gè)定位銷或螺釘固定在所述抗振條的端部。

所述端帽及抗振條上設(shè)有適于與定位銷配合的通孔。

或所述端帽和抗振條的端部設(shè)有與所述螺釘螺紋配合的螺紋孔。

所述抗振條兩端末端處呈矩形，其余處呈管狀，所述矩形部的四邊設(shè)有倒角，所述端帽內(nèi)設(shè)有與該矩形部配合的矩形槽，使端帽在套設(shè)時(shí)只會(huì)局限在端部，便于安裝。

所述端帽和定位銷選用690鎳基合金材料，機(jī)組蒸汽發(fā)生器中的U型熱傳管也是鎳基合金材料，三者材料相同，可以方便將定位銷、U型熱傳管與所述端帽焊接固定。690鎳基合金材料同時(shí)具有耐腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)。所述螺釘和定位銷表面設(shè)有一層耐磨層，以避免螺釘和定位銷因磨損而松動(dòng)，確保抗振性能，所述耐磨層由氧化鋯陶瓷材料制成。

所述抗振條包括的各成分及其重量百分比包括：

Na≤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％；余量為鐵；該抗振條晶粒度為6～9級(jí)且級(jí)差在1.5級(jí)以內(nèi)。

一種上述抗振條的生產(chǎn)方法，包括：

配料→抽真空→充氬氣→通電→熔煉→加稀土元素→停電→澆注，冷卻后得到鋼錠；

然后進(jìn)行鍛鋼、熱軋、多次冷軋和中間熱處理、成品熱處理：

a.鍛鋼：始鍛溫度1280℃、終鍛溫度不低于1150℃，隨后進(jìn)行空冷得到帶坯；

b.熱軋：將帶坯進(jìn)行多道次熱軋，終軋溫度不低于1050℃，得到半成坯；

c.多次冷軋和中間熱處理：經(jīng)多次冷軋和中間退火將半成坯精軋成厚度符合要求的帶材，中間退火溫度控制在1050～1100℃；

d.帶材折彎呈V字型；

e.成品熱處理：將帶材在940～960℃范圍內(nèi)進(jìn)行光亮退火，即獲得上述抗振條。

在鐵鈷鎳合金冶煉制得鋼錠的過程中，熔煉溫度控制在1500℃以上，在熔煉中出鋼前加入稀土元素Ce、La中的至少一種作為催化劑，加入的稀土元素的重量占其配料總質(zhì)量的百分比為0.05～0.20％；由于稀土的平衡分配系數(shù)很小，在凝固過程中，稀土富集于結(jié)晶前沿的液相，阻止晶體的發(fā)育長(zhǎng)大，使高溫金屬液在凝固過程中形成更多的核心，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，并使得該抗振條晶粒度為6～9級(jí)且級(jí)差在1.5級(jí)以內(nèi)。對(duì)于同種材料而言，合金的鑄態(tài)晶粒越細(xì)，軋制產(chǎn)品的晶粒也越細(xì)。且加入的稀土元素，在冶煉過程中與O、S等其它元素反應(yīng)稀土的氧硫化物，其熔點(diǎn)非常高且穩(wěn)定，鋼液經(jīng)過鎮(zhèn)靜后，稀土氧化物、硫化物 將從鋼中排除，從而凈化了鋼液，得到的合金純度更高。

進(jìn)一步，熱軋帶坯進(jìn)爐時(shí)溫度控制在600～800℃，避免進(jìn)爐時(shí)溫度過高造成產(chǎn)品過燒，同時(shí)有效利用熱鍛加工后的余熱，減少能源浪費(fèi)。

進(jìn)一步，多次冷軋時(shí)將總變形量控制在50％～65％，可以避免材料處于臨界變形狀態(tài)，導(dǎo)致退火后生成粗大再結(jié)晶晶粒；多道次軋制可以有效的使軋制帶材的晶粒度更加均勻。

進(jìn)一步，在冷軋前對(duì)表面進(jìn)行修磨處理，去除表面裂紋。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明的ACP1000抗振條組件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量符合核電站中蒸汽發(fā)生器對(duì)抗振條的精密要求，使用時(shí)更加安全。本抗振條的制備方法，經(jīng)嚴(yán)格的制備工序，保證了核電站中對(duì)蒸汽發(fā)生器的抗振條組件的工藝要求，保證了質(zhì)量，提高了安全性，采用在端帽上增加定位銷，使端帽在抗振條組件與U型管的裝配過程中不會(huì)產(chǎn)生拉脫。(2)本發(fā)明的抗振條生產(chǎn)方法工序簡(jiǎn)單，易于控制，均勻性更高，可以避免在后續(xù)的加工中因同批材料晶粒度級(jí)差較大造成加工工藝不同，造成資源的浪費(fèi)和生產(chǎn)的難度加大；通過在冶煉過程中加入稀土元素并在后續(xù)的冷卻中去除，可以有效增加坯料的純凈度，同時(shí)細(xì)化坯料鑄態(tài)晶粒，為后續(xù)加工過程中避免出現(xiàn)粗大晶粒奠定基礎(chǔ)，得到的帶材晶粒度普遍在6～9級(jí)；采用多道次、大變形量的熱軋和冷軋加工，可以有效的使軋制帶材的晶粒度更加均勻，避免晶粒級(jí)差過大，同一批次的產(chǎn)品晶粒度級(jí)差在1.5級(jí)以內(nèi)，得到的帶材適應(yīng)性更好，滿足了ACP1000抗振條組件的使用要求。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的ACP1000抗振條組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的A-A局部放大圖；

圖4是安裝后端帽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

見圖1-2，本實(shí)施例的一種ACP1000抗振條組件，包括：V字型結(jié)構(gòu)的抗振條1，分別固定套設(shè)于抗振條1兩端的兩個(gè)端帽2，所述各端帽2通過多個(gè)定位銷3或螺釘固定在所述抗振條1的端部。

所述端帽2及抗振條1上設(shè)有適于與定位銷3配合的通孔。

或所述端帽2和抗振條1的端部設(shè)有與所述螺釘螺紋配合的螺紋孔。

所述抗振條1兩端末端處呈矩形，其余處呈管狀，所述矩形部的四邊設(shè)有倒角，所述端 帽2內(nèi)設(shè)有與該矩形部配合的矩形槽，使端帽2在套設(shè)時(shí)只會(huì)局限在端部，便于安裝，所述端帽2的端部設(shè)有倒角，所述定位銷3的端部設(shè)有倒角。

所述端帽和定位銷選用690鎳基合金材料，機(jī)組蒸汽發(fā)生器中的U型熱傳管也是鎳基合金材料，三者材料相同，可以方便將定位銷、U型熱傳管與所述端帽焊接固定。690鎳基合金材料同時(shí)具有耐腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)。

本實(shí)施例試制了3批抗振條，分別加入不同比例的稀土元素，且均經(jīng)過配料→抽真空→充氬氣→通電→熔煉→加稀土元素→停電→澆注，冷卻后得到鋼錠；在制備對(duì)比例的過程中，除在熔煉過程中未加入稀土元素外其余均和實(shí)施例的生產(chǎn)工藝相同，對(duì)得到的坯料使用能譜儀進(jìn)行化學(xué)元素成分檢測(cè)，其結(jié)果和冶煉過程中添加的稀土元素成分含量見表1，其中余量Fe元素含量未列出。

將冶煉得到的實(shí)施例鋼錠和對(duì)比例鋼錠進(jìn)行鍛制，始鍛溫度1280℃、終鍛溫度1150℃，得到厚度為28mm左右的帶坯。

將帶坯進(jìn)行再加熱后進(jìn)行熱軋，入爐溫度控制在600～800℃，加熱溫度1180～1200℃，預(yù)熱時(shí)間30～40min，保溫時(shí)間＜10min，開軋溫度＞1160℃，終軋溫度＞1050℃，終軋后空冷；軋制工藝為28→23→18→14→11→8.5→7→6→5→4.2mm，總變形量85.0％，9個(gè)熱軋道次，得到壁厚為4.2mm的半成坯。

將得到的半成坯進(jìn)行中間熱處理，然后經(jīng)堿浸、水淬、三酸洗、高壓水沖洗、中和去除熱加工氧化皮，然后進(jìn)行使用水磨機(jī)對(duì)半成坯表面進(jìn)行修磨；半成坯每面水磨次數(shù)應(yīng)≥4次，直至鋼帶表面粗糙度達(dá)到2～3μm，表面沒有劃傷、裂紋、起皮等缺陷。

將修磨后的半成坯進(jìn)行冷軋，冷軋軋制道次越多，帶材表面粗糙度越小，表面越光潔；將厚度為4.2mm的實(shí)施例1、2、3和對(duì)比例的帶材通過不同的冷軋道次均軋制到厚度為1.5mm，總的變形量均為64.3％，其中實(shí)施例1軋制5道次，實(shí)施例2軋制6道次，實(shí)施例3軋制7道次，對(duì)比例軋制5道次。相鄰冷軋道次之間進(jìn)行中間熱處理，溫度為1080～1100℃。

然后，將帶材折彎呈V字型；最后，將冷軋得到的1.5mm后的帶材350mm使用保護(hù)氣氛光亮退火機(jī)組分別進(jìn)行成品熱處理，溫度為940～960℃；光亮退火工作氣氛為75％的氫氣和25％氮?dú)饣旌蠚怏w，避免帶材表面氧化。

對(duì)熱處理后的成品分別進(jìn)行取樣，標(biāo)注編號(hào)，按照YBT5231-2005標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在真空或氫氣氣氛中將試樣加熱至900℃士20℃，保溫lh，再加熱至1100℃士20℃，保溫15min,以不大于5℃/min的速度冷至200℃以下出爐。對(duì)得到的試樣進(jìn)行晶粒度檢測(cè)，得到結(jié)果見表2。

表1實(shí)施例及對(duì)比例化學(xué)元素成分和冶煉過程中加入的稀土元素含量

表2各試樣晶粒度檢測(cè)結(jié)果

由表2可知，在冷軋同樣道次的情況下，在冶煉過程中加入了稀土元素的實(shí)施例1制得的抗振條的晶粒度在6.5級(jí)至8級(jí)之間，與未在冶煉過程中加入稀土元素的對(duì)比例制得的抗振條的晶粒度相比明顯更細(xì)，且級(jí)差更小；且由對(duì)比例2和對(duì)比例3可知，在一定范圍內(nèi)隨著稀土元素的增加和冷軋道次的增加，得到的帶材晶粒度更細(xì)且級(jí)差更小；通過在冶煉過程中加入稀土元素并在后續(xù)的冷卻中去除，可以有效增加坯料的純凈度，同時(shí)細(xì)化坯料鑄態(tài)晶粒，為后續(xù)加工過程中避免出現(xiàn)粗大晶粒奠定基礎(chǔ)；采用多道次、大變形量的熱軋和冷軋加工，可以有效的使軋制帶材的晶粒度更加均勻，避免晶粒級(jí)差過大，同一批次的產(chǎn)品晶粒度級(jí)差在1.5級(jí)以內(nèi)，得到的帶材適應(yīng)性更好。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。