一种长寿命钩爪组件及其制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核反应堆控制系统组件及组件制造领域，特别是涉及一种长寿命钩爪组件及其制造工艺。
【背景技术】
[0002]压水堆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或快速插入堆芯，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，控制棒驱动机构的钩爪组件是完成上述指令的动作执行部件，是控制棒驱动机构的易损部件。
[0003]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型控制棒驱动机构易损件的使用寿命要求为280万步，B型控制棒驱动机构易损件的使用寿命要求为600万步。现阶段核电站都是作为基荷电站，即反应堆均为满负荷运行，无需根据用电负荷进行调峰，所以控制棒驱动机构的运行动作并不频繁，因此上述A型和B型控制棒驱动机构的设计寿命均只能满足不调峰工况下的使用寿命要求。
[0004]随着核电供电比例的不断提高，核电调峰逐步成为实际需要。若采用核电调峰，则控制棒驱动机构在反应堆上需要不断运行来调节反应堆功率，这样以钩爪组件的设计寿命60年为例，就需要大幅提升到2000万步以上才行，而当前在运行的二代和三代压水堆控制棒驱动机构钩爪组件的使用寿命均不能满足这一要求。因此，设计出一种长寿命的钩爪组件具有实际工程价值。
【发明内容】
[0005]针对上述钩爪组件的设计寿命60年为例，就需要大幅提升到2000万步以上才行，而当前在运行的二代和三代压水堆控制棒驱动机构钩爪组件的使用寿命均不能满足这一要求的问题，本发明提供了一种长寿命钩爪组件及其制造工艺。
[0006]为解决上述问题，本发明提供的一种长寿命钩爪组件及其制造工艺通过以下技术要点来解决问题:一种长寿命钩爪组件及其制造工艺，用于核反应堆控制棒驱动机构的钩爪组件在运行过程中相互之间存在摩擦的零件的制造，包括顺序进行的下料、粗加工和表面加工耐磨层步骤，所述下料步骤为按照设计要求加工出各个零件的毛坯；
所述表面加工耐磨层步骤为在各个毛坯的表面氧乙炔喷焊或堆焊耐磨层，其中，喷焊耐磨层包括顺序进行的以下步骤:
A、预热，所述预热为将各个毛坯加热至300-400°C；
B、喷粉及重熔，所述喷粉采用氧气乙炔火焰进行，所述喷粉包括次数至少为一次且次数相等的焊料粉末喷射工序和热熔工序，所述焊料粉末喷射工序和热熔工序间隔进行，所述焊料粉末喷射为在毛坯或熔敷层的待喷表面喷射厚度在0.2-0.3mm范围内的耐磨层焊料粉末，所述热熔为通过氧气乙炔火焰将上述焊料粉末加热，使之形成熔敷层，所述氧气乙炔火焰采用中性焰、弱碳化焰或碳化焰，所述氧气乙炔火焰的焰心与内焰两者的长度比例在1:1至1:2之间；
所述重熔为采用热源对喷粉得到的一层或多层熔敷层进行再加热，直至熔敷层呈熔融状态；
C、冷却，所述冷却为将B步骤得到的毛坯进行冷却，所述冷却包括炉冷或在毛坯表面设置保温层后使之自然冷却。
[0007]同时，本发明还提供了一种长寿命钩爪组件，包括套管轴、钩爪支承套、缓冲轴、钩爪支承架、移动衔铁、钩爪和连杆，所述套管轴的外壁面上、钩爪支承套与钩爪支承架的配合面上、缓冲轴与套管轴的配合面上、缓冲轴与移动衔铁的配合面上、钩爪铰接孔内壁面及齿面上、连杆的铰接孔内壁面上均设置有喷焊耐磨层或堆焊耐磨层。
[0008]更进一步的技术方案为:
所述重熔步骤采用的热源为氧气乙炔火焰，且重熔步骤采用的氧气乙炔火焰为中性焰、弱碳化焰或碳化焰，所述氧气乙炔火焰的焰心与内焰两者的长度比例在1:1至1:2之间。
[0009]在重熔步骤中，重熔步骤采用的氧气乙炔火焰与熔敷层的表面夹角范围在60°?75°之间。
[0010]若喷粉次数为多次，所述重熔分多次进行，即再每次喷粉完成后均进行一次重熔。
[0011]每次重熔完成后还包括除渣工序，所述除渣工序为待熔敷层冷却至670°C -715°c范围时，去除熔敷层表面析出的熔渣。
[0012]所述焊料粉末为钴基合金粉末或镍基合金粉末。
[0013]所述喷焊耐磨层的厚度均在0.1-3mm之间。
[0014]所述钩爪上的齿条不止一个。
[0015]所述齿条的齿面宽度介于2.2mm~5.35mm之间。
[0016]本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种长寿命钩爪组件结构即该结构的制造工艺，该工艺路线中采用氧乙炔喷焊或氧乙炔堆焊的方式，本工艺路线中母材熔化很少，表面焊接层的稀释率地，甚至没有稀释；氧气乙炔喷焊使用的焊料粉末为合金粉末，所述合金粉末具有自熔性合金，合金粉末在喷焊熔化过程中，其成分能还原自身及基材的氧化膜，形成低熔点的硼硅酸盐熔渣覆盖在焊层表面，防止合金的氧化并改善润湿性，使合金与基材能得到良好的冶金结合，结合强度一般可大于350-700MPa。
[0017]这样，本工艺路线和采用本发明提供的结构中:
氧乙炔喷焊耐磨层的结合力更好，不容易产生脱落，热喷焊组织致密，冶金缺陷很少，与基材结合强度高；
喷焊速度高，并能顺利地进行难熔材料的喷焊，表面喷涂层的合金选择余地大；
喷焊层成分、组织均匀，喷焊层平整光滑，尺寸可以得到较精确地控制，可获得较厚的喷焊层；
承受载荷的能力好，喷焊层却能承受较大的冲击力，挤压应力或接触应力等。
[0018]这样，以上技术结构和实现工艺不仅可实现快速耐磨层设置，还可使得的零件满足控制棒驱动机构2000万步甚至更高的使用寿命要求。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述的一种长寿命钩爪组件的制造工艺一个具体实施例的工艺流程图；
图2为实施例1中，使用硬质合金焊料粉末喷焊，不同的火焰比例形成的焊缝截面形状示意图；
图3为实施例1中采用含碳量为1.13%的焊料粉末进行喷焊，采用不同火焰比例得到的熔敷金属含碳量对比表；
图4为本发明所述的一种长寿命钩爪组件一个具体实施例的结构示意图；
图5为本发明所述的一种长寿命钩爪组件一个具体实施例中，钩爪的结构示意图。
[0020]其中图中的标记分别为:1、套管轴，2、钩爪支承套，3、缓冲轴，4、钩爪支承架，5、移动珩铁，6、钩爪，7、连杆。
【具体实施方式】
[0021]本发明提供了一种长寿命钩爪组件及其制造工艺，用于解决:随着核电供电比例的不断提高，核电调峰逐步成为实际需要。若采用核电调峰，则控制棒驱动机构在反应堆上需要不断运行来调节反应堆功率，这样以钩爪组件的设计寿命60年为例，就需要大幅提升到2000万步以上才行，而当前在运行的二代和三代压水堆控制棒驱动机构钩爪组件的使用寿命均不能满足这一要求的问题。以上技术效果的实现依赖于在钩爪组件运行过程中相互之间有摩擦损伤的零件上喷焊耐磨层的方法加以实现，以上发明目的的实现基于一种长寿命钩爪组件制造工艺或特定表面形式的零件。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至图4所示，一种长寿命钩爪组件的制造工艺，用于核反应堆控制棒驱动机构的钩爪组件在运行过程中相互之间存在摩擦的零件的制造，包括顺序进行的下料、粗加工和表面加工耐磨层步骤，所述下料步骤为按照设计要求加工出各个零件的毛坯；
所述表面加工耐磨层步骤为在各个毛坯的表面喷