制备核电站中主泵的推力盘的方法_2

文档序号:9443894阅读:来源:国知局
体I置于圆柱形筒体21内后通过焊接与圆柱形筒体21连接并贴靠在推力盘基体I上的定位凸柱12的端面上,以避免推力盘基体I在推力盘包套2内偏移。在圆柱形筒体21上安装有与圆柱形筒体21连通的装粉通道23,以将制备推力盘用的耐磨粉末填装到推力盘包套2内,并在装粉通道23背离圆柱形筒体21的顶端配设有顶盖24,且该顶盖24上设置有抽真空孔241,以便于在耐磨粉末填装完成后对推力盘包套2进行抽真空操作。优选地,装粉通道23的横截面呈矩形,制作简单方便。优选地,在抽真空孔241处设置有抽真空管25,抽真空方便。
[0028]步骤二,先将步骤一中制备的推力盘基体I立起置于推力盘包套2的圆柱形筒体21内,如图4所示,且装粉通道23位于推力盘基体I的上方,此时,推力盘基体I的中心轴线与圆柱形筒体21的中心轴线共线。然后,将盖板22焊接在圆柱形筒体21的端口并平行贴靠在推力盘基体I上的定位凸柱12的端面上,并在盖板22与推力盘基体I上的挡粉凸环13之间设置有垫圈3,且该垫圈3靠近装粉通道23处设置有装粉口 31。这样,既可以使耐磨粉末通过装粉口 31进入盖板22与推力盘基体I之间的空隙内,进行后续操作,又可以避免推力盘基体I在置于推力盘包套2内后发生位置偏移,导致制成的推力盘上的耐磨层的厚度不均匀,影响制备得到的推力盘质量。
[0029]步骤三,通过装粉通道23向推力盘包套2内填装耐磨粉末,并在填装完成后,将顶盖24安装到装粉通道23顶部并通过焊接密封连接,然后利用抽真空装置通过抽真空管25对推力盘包套2抽真空并进行脱气保温。填装的耐磨粉末通常为粉末粒度为45?180 μπι的ST12合金粉末、Ν?45合金粉末或Ni60合金粉末,且上述不同种类的耐磨粉末均可采用公知方法制备得到。其中,ST12合金粉末中各化学成分的重量百分比为碳1.5%?1.7%,铬30%?32%、钨9%?9.5%、钴50%?60%、硅0.4%?1.5%,锰及其他不可避免的杂质小于等于0.25% ;Ni45合金粉末中各化学成分的重量百分比为:碳0.2%?0.4%、硅 3.0 %?3.7%、硼 1.5%?2.4%、铬 6.5%?7.7 %、铁彡 7.8 %、镍 72.8 % ?83.1 %、氮及其他不可避免杂质小于等于0.2% ;Ni60合金粉末中各化学成分的重量百分比为:碳0.6%?0.8%、硅 3.5%?4.7%、硼 3.0%?4.0%、铬 15%?17%、铁 3.5%?5.0%、镍68.5%?74%、氧其他不可避免杂质小于等于0.2%。在利用抽真空装置对推力盘包套2进行抽真空时,使推力盘包套2内的真空度保持在2 X 13Pa,以便于进行脱气保温。优选地,在对推力盘包套2进行抽真空之前,先采用氦检质谱仪对推力盘包套2上的焊缝部位进行检漏,并在发现漏点时对漏点所在部位的焊缝进行补焊或重新制作推力盘包套2,以避免在对推力盘包套2抽真空时因存在漏点而无法使推力盘包套内的真空度保持稳定,影响脱气保温效果。
[0030]步骤四,采用热等静压工艺(hot isostatic pressing,简称HIP)使耐磨粉末在推力盘包套2内扩散并与推力盘基体I的两端的端面及推力盘包套2的内壁连接。这样,在推力盘基体I的基体本体11的两端的端面形成耐磨层时,只需使推力盘基体I的基体本体11上的端面与推力盘包套2上的盖板22之间的间距略大于待制备推力盘的耐磨层的设计厚度即可,节约耐磨粉末,避免耐磨粉末浪费,同时降低焊接所需的能耗。
[0031]步骤五,采用机加工或酸洗方法去除推力盘包套以得到推力盘胚料,并对得到的推力盘胚料进行精加工,比如,在推力盘胚料的中心部位打中心孔去除定位凸柱12,在中心孔周圈设置安装孔等,从而得到核电站中主栗的推力盘,制备完成。
[0032]下面,以采用不同材料制成的推力盘基体为例,对上述制备核电站中主栗的推力盘的方法作进一步的说明。
[0033]实施例1:制备外径为1080mm,厚度为460mm,耐磨层厚度为5mm的推力盘
[0034]首先,根据待制备推力盘的尺寸,采用镍基高温合金N06600材料制备推力盘基体,该推力盘基体的基体本体的直径为1080mm,厚度为450mm,推力盘基体中定位凸柱的高度为10.5_,将该推力盘基体立起置于推力盘包套中的圆柱形筒体内,并固定推力盘包套使装粉通道位于推力盘基体的正上方。然后,采用钨极氩弧焊将推力盘包套的盖板焊接到圆柱形筒体的端部,将圆柱形筒体两端的端口密封。接着,通过装粉通道向推力盘包套内填装ST12合金粉末,并在填装完成后,将装粉通道的顶盖安装在装粉通道的顶端并通过钨极氩弧焊将该顶盖与装粉通道的顶端密封连接。然后,采用氦检质谱仪对推力盘包套上的焊缝进行检漏,一旦发现焊缝上存在漏点,需对该漏点所在部位的焊缝进行补漏或重新制作推力盘包套,以保证推力盘包套上无漏点存在。接着,将抽真空装置的抽气口与推力盘包套上的抽真空管连接,对推力盘包套抽真空并使推力盘包套内的真空度保持在2 X 10 3Pa,并使推力盘包套内的温度保持在380°C,且保温时间为48小时,完成脱气保温操作。然后,采用热等静压工艺使ST12合金粉末在推力盘包套内扩散并与推力盘基体的两端的端面连接,且温度为1130°C,推力盘包套内的压力为llOMPa,保温时间4小时。最后,采用酸洗法去除推力盘包套得到推力盘胚料,并采用机加工对推力盘胚料进行精加工得到推力盘,且酸洗时采用的酸性溶液为硝酸溶液,该硝酸溶液中硝酸的重量百分比为65%。
[0035]经检验可知,该实施例制备得到的推力盘上的耐磨层的硬度为55HRC,界面结合强度为 440MPa。
[0036]实施例2:制备外径为550mm,厚度为500mm,耐磨层的厚度为5mm的推力盘
[0037]首先,根据待制备的推力盘的尺寸,采用镍基高温合金N06600材料制备推力盘基体,且该推力盘基体的基体本体的直径为550mm,厚度为480mm,定位凸柱的高度为11mm,将该推力盘基体立起置于推力盘包套中的圆柱形筒体内,并固定推力盘包套使装粉通道位于推力盘基体的正上方。然后,采用钨极氩弧焊将推力盘包套的盖板焊接到圆柱形筒体的端部,将圆柱形筒体两端的端口密封。接着,通过装粉通道向推力盘包套内填装Ni45合金粉末,并在填装完成后,将装粉通道的顶盖安装在装粉通道顶端并通过钨极氩弧焊将该顶盖与装粉通道的顶端密封连接。然后,采用氦检质谱仪对推力盘包套上的焊缝进行检漏,一旦发现焊缝上存在漏点,需对该漏点所在部位的焊缝进行补漏或重新制作推力盘包套,以保证推力盘包套上无漏点存在。接着,将抽真空装置的抽气口与推力盘包套上的抽真空管连接,对推力盘包套抽真空并使推力盘包套内的真空度保持在2 X 13Pa,并使推力盘包套内的温度保持在400°C,且保温时间为30小时,完成脱气保温操作。然后,采用热等静压工艺使Ni45合金粉末在推力盘包套内扩散并与推力盘基体的两端的端面连接,且温度为920°C,推力盘包套内的压力为lOOMPa,保温时间3.8小时。最后,采用机加工去除推力盘包套得到推力盘胚料,并采用机加工对推力盘胚料进行精加工得到推力盘。
[0038]经检验可知,该实施例制备得到的推力盘上的耐磨层的硬度为50HRC,界面结合强度为 420MPa。
[0039]实施例3:制备外径为960mm,厚度为65mm,耐磨层的厚度为2.5mm的推力盘
[0040]首先,根据待制备的推力盘的尺寸,采用347不锈钢材料制备推力盘基体,且该推力盘基体的基体本体的直径为960_,厚度为60_,定位凸柱的高度为6_,靠近定位凸柱处设置有环形的内沟槽,靠近挡粉凸环处设置有环形的外沟槽,并采用半自动钨极氩弧焊分别在内沟槽和外沟槽中堆焊690镍基合金将内沟槽和外沟槽填平,并在定位凸柱12的侧壁上和挡粉凸环13的内侧壁上分别形成一层合金层,且进行堆焊焊接时,焊接电流为160?170A,焊接电压为14?16V,送丝速度为lm/min,焊接速度15cm/min,氩气流量为15L/min,层间温度在160°C以下,且堆焊完成后,采用超声波及X射线对堆焊部位进行检测时,检测结果满足ASME中QW-195的要求。然后,将制得的推力盘基体立起置于推力盘包套中的圆柱形筒体内,并固定推力盘包套使装粉通道位于推力盘基体的正上方。接着,采用钨极氩弧焊将推力盘包套的盖板焊接到圆柱形筒体的端部,将圆柱形筒体两端的端口密封。然后,通过装粉通道向推力盘包套内填装ST12合金粉末,并在填装完成后,将装粉通道的顶盖安装在装粉通道顶部并通过钨极氩弧焊将该顶盖与装粉通道的顶端密封连接。接着,采用氦检质谱仪对推力盘包套上的焊缝进行检漏,一旦发现焊缝上存在漏点,需对该漏点所在部位的焊缝进行补漏或重新制作推力盘包套,以保证推力盘包套上无漏点存在。然后,将抽真空装置的抽气口与推力盘包套上的抽真空管连接,对推力盘包套抽真空并使推力盘包套内的真空度保持在2X10 3Pa,并使推力盘包套内的温度保持在450°C,且保温时间为20小时,完成脱气保温操作。接着,采用热等静压工艺使ST12合金粉末在推力盘包套内扩散并与推力盘基体的两端的端面连接,且温度为1134°C,推力盘包套内的压力为lOOMPa,保
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