耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条的制造方法与流程

本发明涉及一种链条的制造方法，尤其涉及一种耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条的制造方法，属于金属材料加工制造技术领域。

背景技术：

第四代先进核反应堆—熔盐堆的运行温度为600℃~700℃，采用腐蚀性强的熔盐作为冷却剂，具有良好的固有安全性和热效率等特点。该反应堆以抗熔盐腐蚀的镍基高温合金（asme牌号unsn10003合金，或称hastelloyn合金或gh3535合金）作为主要结构材料。

控制棒系统驱动机构是控制反应堆核反应的关键部件，控制棒是通过链条与驱动机构相连接，链条的质量直接决定着反应堆的安全可行性。

现有unsn10003（hastelloyn或gh3535）这类耐熔盐腐蚀镍基高温合金中含有较高含量的mo元素，该元素的加入会使得合金在变形后具有严重的加工硬化现象。特别是链条编链弯制后，链条内侧产生约70%的变形，大变形带来严重的加工硬化问题和表面损伤问题。常规链条的制造方法为自动编链—自动电阻焊—热处理—矫形，然而由于耐熔盐腐蚀镍基高温合金自身加工硬化的特殊性，使得采用常规链条制造方法会导致链条出现严重的裂纹。

因此，针对耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条，如何提供一种合理的链条制造方法是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条的制造方法，能够有效的消除链条开裂问题。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条的制造方法，在编链完成后，先对各链节开焊接坡口，并对各链节两端弯曲段内侧进行不少于0.05mm深度的打磨；然后使用钨极氩弧焊交替焊接方式对各链节进行全焊透的对接焊，焊接时的层间温度不大于90℃；对焊接完成后的链条依次进行固溶热处理、抛光处理和矫形处理。

优选地，所述矫形处理的变形量不大于5%。

优选地，所述交替焊接具体为：对当前链节焊接一层后，间隔至少一个链节再焊接另一个链节的一层，每一层的焊接采用断续焊接方式。

优选地，所述焊接坡口为坡口角度不小于90°的x型坡口。

优选地，编链完成后的链条节距在[-1.0mm，-0.2mm]的公差范围内。

优选地，所述固溶热处理的处理工具体如下：加热至850-900℃，保温30-60min，再升温至1150-1200℃，保温10-30min后冷却。

进一步地，所述制造方法还包括：对链条表面进行液体渗透检测，对焊缝进行射线检测。

基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

一种耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条，使用上述任一制造方法制造得到。

进一步地，所述耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条用于熔盐堆控制棒系统驱动机构。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明针对编链产生的材料硬化损伤，基于耐熔盐腐蚀镍基高温合金的材料特点，通过优化链条的制造工艺，综合解决此类材料链条制造开裂的难题，成功制造出质量可靠的耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条。

附图说明

图1为具体实施例的链节弯曲处截面的微观形貌；

图2为对比例1的电阻焊焊缝熔合不良微观形貌；

图3为对比例2链条弯曲处截面裂纹微观形貌。

具体实施方式

针对耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条制造过程易出现裂纹等问题，本发明的解决思路是基于耐熔盐腐蚀镍基高温合金的材料特点，通过优化链条的制造工艺，解决链条制造过程中的硬化开裂问题，以保证链条的质量。

发明人经长期研究发现，耐熔盐腐蚀镍基高温合金直棒材料在编链后，链条内侧因产生巨大的变形（变形量≥70%）而使得内侧出现微裂纹和硬化层，该微裂纹如不去除完全，在后续焊接和热处理过程中极易出现严重裂纹。为此，本发明在完成编链后，对链条内侧进行打磨处理，去除微裂纹和硬化层；在焊接时，采用手工氩弧焊的方式替代传统自动电阻焊方式，并通过交替焊接方式控制链条硬化层处温度；焊接完成后进行固溶热处理消除加工硬化，随后进行链条的矫形及无损检测。

本发明所提出的耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条的制造方法，具体如下：在编链完成后，先对各链节开焊接坡口，并对各链节两端弯曲段内侧进行不少于0.05mm深度的打磨；然后使用钨极氩弧焊交替焊接方式对各链节进行全焊透的对接焊，焊接时的层间温度不大于90℃；对焊接完成后的链条依次进行固溶热处理、抛光处理和矫形处理。

优选地，所述矫形处理的变形量不大于5%。

优选地，所述交替焊接具体为：对当前链节焊接一层后，间隔至少一个链节再焊接另一个链节的一层，每一层的焊接采用断续焊接方式。

优选地，所述焊接坡口为坡口角度不小于90°的x型坡口。

优选地，编链完成后的链条节距在[-1.0mm，-0.2mm]的公差范围内。

优选地，所述固溶热处理的处理工具体如下：加热至850-900℃，保温30-60min，再升温至1150-1200℃，保温10-30min后冷却。

进一步地，所述制造方法还包括：对链条表面进行液体渗透检测，对焊缝进行射线检测。

为了便于公众理解，下面通过一个具体实施例和两个对比例来对本发明的技术方案进行进一步详细说明：

实施例：

本实施例以熔盐堆控制棒驱动机构链条制造为例，链条所使用的材料为直径10mm的unsn10003合金棒材，该合金属于耐熔盐腐蚀镍基高温ni-mo-cr合金，其化学成分按重量百分比为：c：0.04~0.08%，mn≤1.0%，si≤1.0%，cu≤0.35%，co≤0.20%，p≤0.015%，s≤0.020%，fe≤5.0%，cr：6.0~8.0%，mo：15.0~18.0%，al+ti≤0.50%，w≤0.50%，v≤0.50%，b≤0.01%，余量为ni。本实施例中链条的制造过程具体如下：

步骤1、对直径10mm的unsn10003合金直棒采用自动编链机进行自动编链，编链后链条节距公差应为[-1.0mm，-0.2mm]，即[29.0mm,29.8mm]之间；

步骤2、链条编链完成后，对各链节进行焊接坡口的加工（本实施例所采用的焊接坡口形式为坡口角度90°的x型坡口），并对各链节两端弯曲段内侧进行打磨，打磨深度≥0.05mm，打磨面需圆滑，不允许有棱角；

步骤3、采用手工钨极氩弧焊交替焊接方式对链条进行全焊透的对接焊，层间温度需≤90℃，其中对链条进行交替焊接的具体方式为：对当前链节焊接一层后，间隔至少一个链节再焊接另一个链节的一层，每一层的焊接采用断续焊接方式；

步骤4、对焊接后的链条进行固溶热处理，本实施例采用的热处理参数为：加热至850-900℃，保温30-60min，再升温至1150-1200℃，保温10-30min后冷却；

步骤5、热处理后对链条进行抛光，并对链条进行矫形处理，控制链条的变形量≤5%；

步骤6、对链条表面进行液体渗透检测，结果无任何缺陷显示；对链条的焊缝进行射线检测，结果asmenb核一级部件的验收要求。

按照以上制造工艺，耐熔盐腐蚀镍基高温合金成功实现了链条的制造，焊接熔合良好，在焊接后、热处理后等关键工艺环节中链条弯曲硬化层处均未出现裂纹（如图1所示）。

对比例1：

本对比例1以熔盐堆控制棒驱动机构链条制造为例，短环链所使用的材料为直径10mm的unsn10003合金棒材，该合金属于耐熔盐腐蚀镍基高温ni-mo-cr合金，其化学成分按重量百分比为：c：0.04~0.08%，mn≤1.0%，si≤1.0%，cu≤0.35%，co≤0.20%，p≤0.015%，s≤0.020%，fe≤5.0%，cr：6.0~8.0%，mo：15.0~18.0%，al+ti≤0.50%，w≤0.50%，v≤0.50%，b≤0.01%，余量为ni。本对比例1中链条的制造采用传统的制造方式，具体如下：将链条采用自动编链机进行编链，编链完成后采用自动电阻焊机进行焊接。由于材料在编链时产生了严重的加工硬化，因此自动电阻焊焊接时，因顶锻力不足使得焊接接头无法熔合良好，如图2所示，焊缝中心难以熔合，成形困难，该传统的制造方法无法制造质量合格的链条。

对比例2：

本对比例2以熔盐堆控制棒驱动机构链条制造为例，短环链所使用的材料为直径10mm的unsn10003合金棒材，该合金属于耐熔盐腐蚀镍基高温ni-mo-cr合金，其化学成分按重量百分比为：c：0.04~0.08%，mn≤1.0%，si≤1.0%，cu≤0.35%，co≤0.20%，p≤0.015%，s≤0.020%，fe≤5.0%，cr：6.0~8.0%，mo：15.0~18.0%，al+ti≤0.50%，w≤0.50%，v≤0.50%，b≤0.01%，余量为ni。本对比例2基于对比例1中焊接熔合不良的问题进行焊接方法的重新选择。具体如下：将链条采用自动编链机进行编链，编链完成后采用手工钨极氩弧焊对链条进行焊接。焊接完成后发现在链条弯曲硬化层处出现了大量的裂纹，如图3所示，该制造方法虽然能保证焊接接头熔合良好，然而会引起链条的开裂，故该制造方法亦不能制造质量合格的链条。

以上实施例和对比例1、对比例2充分说明本发明方法完全可满足耐熔盐腐蚀镍基高温合金链条的制造，对于先进核反应堆的发展具有重要意义。