Cap1400核电机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法

专利名称：Cap1400核电机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种CAP1400核电机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法。
背景技术：
CAP1400是压水堆重大专项示范工程的代号，是指我国装机容量达140万千瓦级以上的先进非能动核电技术。核电站中的U形热传管是一回路系统压力边界中最关键也是最薄弱的环节。一旦传热管振动破坏，就得更换蒸汽发生器，这势必造成人力、财力和事件的巨大浪费，也增加了检修人员受放射性辐照的危险。因此，解决蒸汽发生器破管事故是关系到核电站的安全性以及使核电站具有竞争力和生命力的关键问题。要尽量消除振动产生的根源，一般需要在蒸汽发生器中U形传热管弯头处加装抗振条，如何提供一种抗振性能好的抗振条组件，及方便简单、精密度高的制备方法，是本领域的技术难题。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗振性能好的CAP1400核电机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种CAP1400核电机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法。所述的抗振条组件包括v字型结构的抗振条及分别设于抗振条两端的端帽；抗振条的截面呈矩形，端帽的截面呈回字形，以利于抗振条与端帽通过镦压固定，以利于抗振条与端帽通过镦压固定；所述抗振条选用405不锈钢材料；所述端帽选用690镍基合金材料，机组蒸汽发生器中的U型热传管也是镍基合金材料，二者材料相同，可以方便将U型热传管与所述端帽焊接固定。690镍基合金材料同时具有耐腐蚀性强的特点。所述制备方法，包括抗振条棒材弯制成型工序将抗振条棒材按要求尺寸总长加50mm留量进行切断，设定角度弯制抗振条，弯制后的抗振条置于平面磨床上，对弯角增厚区进行修磨。所述抗振条组件的制备方法还包括端帽装配的工序将端帽用酒精轻擦洗端帽表面和线切割成型的内孔，同时用酒精将不锈钢棒材进行清洗，清洗干净后，清除毛刺、咬痕、凸出金属或尖角；再将不锈钢棒的端部插入帽端，对准角度进行装配。所述抗振条组件的制备方法还包括镦压工序，包括(1)拉脱力工艺评定对装配完成且进行镦压后的端帽进行拉脱力评定，使套帽在最小拉力下，位置不发生移动；在不同压力下的端部拉脱力做好记录，选取最合适的压力，作为镦压工序中的压力工艺参数；
(2)镦压把帽端放入镦压模具中，用液压机分别对端帽的中央位置及抗振条上的邻近端帽两端的位置进行镦压，压下定位后保持压力10秒后卸荷。抗振条上的镦压位置有四处，邻近端帽端部各两处，用于对帽端进行限位，防止端帽在抗振条上发生位移。一种上述抗振条棒材的制备方法，依次包括以下工序感应炉冶炼、锻造、热轧、第一热处理、冷拔、第二热处理、成品加工。
所述感应炉冶炼合金材料冶炼时在感应炉底部放置镍板、纯铁、金属铬，并混装密实，熔化70%后，加入总投料重量的2%的渣料进行炼钢，测得钢液温度达到出钢温度后把钢水倒下钢包内，镇静1-2分钟后浇注成钢锭，有效地提高了合金钢的纯净度、组织均匀性，改善了钢锭的表面、内在质量，提高合金钢的性能。抗振条合金材料要求纯净；化学成分准确、均匀；并有指定的组织状态。采用感应炉具有一系列无可争辩的优点。由于它没有其他设备中所存在的污染源，可以保证获得对碳和其他杂质来说最纯的金属材料；由于具有电动力搅拌金属熔池从而保证合金的均匀性；保证准确地获得并保持金属所需要的温度以及使温度沿整个熔池温度均匀分布；消除局部过热；由于它的融化速度快，金属烧损少，从而为准确的获得规定合金成分，最少的元素烧损创造有利条件；在改炼化学成分与前炉不同的金属时它具有很高的机动性。所述锻造将通过感应炉冶炼后的抗振条合金材料的钢锭在1150_1220°C加热及保温后锻造成50*50mm尺寸的钢坯；通过表面精整修磨后送到下步热轧毛坯工序。锻造是一种利用锻压 机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。一般来说锻造是属于材料加工的第一步叫做“开坯”。所述热轧将抗振条合金材料50X 50mm毛坯，置于1050-1100°C温度下加热、保温后进行热轧，轧制成Φ 16mm的棒材。抗振条合金材料通过锻造开还成为50 X 50mm毛还用加热的方式将毛还轧成的各种几何断面形状的钢材。根据型钢断面形状不同，分为简单断面、复杂断面或异型断面和周期断面等三种型钢。(I)热轧能显著降低能耗，降低成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗。(2)热轧能改善金属及合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为细化的变形组织，提高合金的加工性倉泛。(3)抗振条合金材料通过采用的热轧大铸锭，大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件。(4)热轧工序实际上属于中间加工工序是形成成品毛坯的重要一步。所述第一热处理为保证抗振条合金材料的表面质量对热轧后的棒材再次进行表面精整、修磨后进行真空退火处理，Φ 16抗振条合金材料棒料在温度800°C ±10°C下进行加热、保温。中间热处理又叫预先热处理，是为消除上一道工序的缺陷或使后面工序好进行加工而设置的热处理。是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的一种金属热处理工艺。退火热处理分为完全退火，不完全退火和去应力退火。退火材料的力学性能可以用拉伸试验来检测，也可以用硬度试验来检测。
应力退火的目的①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。②软化工件以便进行切削加工。③细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。④为最终热处理(淬火、回火)作好组织准备。所述冷拔先进行软化退火处理，在720_750°C温度下保温40分钟；按变形要求用聚晶模依次拉拔，并对表面微裂纹处进行修磨，修磨至无缺陷后可进行下道拉拔。冷拔是将热轧加工后的抗振条合金棒料经软化退火后在冷状态进行再加工，以得到各类精密、高精度产品或中间产品的生产方法。所述第二热处理将抗振条合金棒料拉至成品的材料平铺在钟罩式热处理炉中，在氢气保护状态下进行热处理，退火保温期间温度为788-815°C，保温3小时以上，然后，以不超过28°C /小时的冷却速度缓慢冷却至610°C以下，再空冷至室温。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另夕卜，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。所述成品加工对处理后的棒材进行矫直、磨光。矫直对金属塑性加工产品的形状缺陷进行的矫正，是重要的精整工序之一，冷拔材在生产过程或在以后的冷却和运输过程中经常会产生种种形状缺陷，诸如型材管材的弯曲、波浪、瓢曲等，通过各种矫直设备可使弯曲等缺陷在外力作用下得以消除，使产品达到合格理想状态。磨光(1)粗磨产品的磨光除了要使表面光滑平整外，更重要的是应尽可能减少表层损伤。每一道磨光工序必须除去前一道工序造成的变形层(至少应使前一道工序产生的变形层减少到本道工序产生的变形层深度)，而不是仅仅把前一道工序的磨痕除去；同时，该道工序本身应做到尽可能减少损伤，以便于进行下一道工序。最后一道磨光工序产生的变形层深度应非常浅，保证能在下一道抛光工序中除去。此过程要注意防止金属过分发热。(2)精磨精磨的目的是消除粗磨时留下的较深的磨痕，为下一步抛光打好基础。精磨通常是在砂纸上进行，砂纸分水砂纸和金相砂纸。通常水砂纸为SiC磨料不溶于水，金相砂纸的磨料有人造刚玉、碳化硅、氧化铁等，性均极硬，呈多边棱角，具有良好的切削性能，精磨时可用水作润滑剂进行手工湿磨或机械湿磨，通常使用粒度为240、320、400、600四种水砂纸进行磨光后即可进行抛光，对于较软金属，应用更细的金相砂纸磨光后再抛光。砂纸朝外向下倾斜(从操作者方向看)，粘贴在平板玻璃上磨制时，将试样磨面平后在砂纸上，直线向前推退回时离开砂纸，这种反复进行，直到旧的磨痕全部消失，在整个磨面上得到方向一致均匀的新磨痕边止，每换一道砂纸之前，必须先用水洗去样品和手上的砂粒，并擦干，然后将试样旋转90°在次级砂纸上磨制。使用时流动的水不停地从砂纸表面流过，及时地把绝大部分磨屑和脱落的磨粒冲走。这样在整个磨光操作过程中，磨粒的尖锐棱角始终与试样的表面接触，保持其良好的磨削作用。湿磨法的另一优点是，水的冷却作用可以减少磨光时在试样表面产生的摩擦热，避免显微组织发生变化。整个磨光工序可以在同设备上完成。上述端帽的制备方法，依次包括以下工序感应炉冶炼、锻造、热轧、热处理、端帽车加工。所述感应炉冶炼合金材料冶炼时在感应炉底部放置镍板、纯铁、金属铬，并混装密实，熔化70%后，加入总投料重量的2%的渣料进行炼钢，测得钢液温度达到出钢温度后把钢水倒下钢包内，镇静1-2分钟后浇注成钢锭。抗振条合金材料要求纯净；化学成分准确、均匀；并有指定的组织状态。采用感应炉具有一系列无可争辩的优点。由于它没有其他设备中所存在的污染源，可以保证获得对碳和其他杂质来说最纯的金属材料；由于具有电动力搅拌金属熔池从而保证合金的均匀性；保证准确地获得并保持金属所需要的温度以及使温度沿整个熔池温度均匀分布；消除局部过热；由于它的融化速度快，金属烧损少，从而为准确的获得规定合金成分，最少的元素烧损创造有利条件；在改炼化学成分与前炉不同的金属时它具有很高的机动性。所述锻造将通过感应炉冶炼后的抗振条合金材料的钢锭在1150_1220°C加热及保温后锻造成50*50mm尺寸的钢坯；通过表面精整修磨后送到下步热轧毛坯工序。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。一般来说锻造是属于材料加工的第一步叫做“开坯”。所述热轧将抗振条合金材料50X 50mm毛坯，置于1200± 10°C温度下加热、保温后进行热轧，轧制成13 X 25mm的长方棒材。抗振条合金材料通过锻造开还成为50X50mm毛还用加热的方式将毛还轧成的各种几何断面形状的钢材。根据型钢断面形状不同，分为简单断面、复杂断面或异型断面和周期断面等三种型钢。(I)热轧能显著降低能耗，降低成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗。(2)热轧能改善金属及合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为细化的变形组织，提高合金的加工性倉泛。(3)抗振条合金材料通过采用的热轧大铸锭，大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件。(4)热轧工序实际上属于中间加工工序是形成成品毛坯的重要一步。
所述热处理先后包括(I)固溶处理将热轧后的端帽材料13*25mm材料平铺在钟罩式氢气保护炉中固溶处理；(2)时效处理将固溶处理后的棒材也置于氢气保护炉中进行时效处理。固溶处理是为了溶解基体内碳化物、Y ’相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和Y ’等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕变性能。固溶处理的温度范围大约在98(Tl250°C之间，主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。对于长期高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金，可采用较低的固溶温度，保证较小的晶粒度。高温固溶处理时，各种析出相都逐步溶解，同时晶粒长大；低温固溶处理时，不仅有主要强化相的溶解，而且可能有某些相的析出。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常为空气中冷却。时效处理是指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。第三种方式是振动时效从80年代初起逐步进入实用阶段，振动时效处理则在不加热也不像自然时效那样费时的情况下，用给工作施加一定频率的振动使其内应力得以释放，从而达到时效的目的。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。在材料生产中，为了稳定铸件尺寸，常将铸件在室温下长期放置，然后才进行切削加工。这种措施也被称为时效。但这种时效不属于金属热处理工艺。所述端帽车加工对时效处理后的13*25mm材料进行车加工，加工成所需尺寸的端帽。本发明的技术效果本发明所述的CAP1400机组蒸汽发生器的抗振条组件，包括V字型结构的抗振条及分别设于抗振条两端的两个端帽。所述抗振条选用405不锈钢材料；所述端帽选用690镍基合金材料，以方便与CAP1400核电机组蒸汽发生器中的U型管焊接固定，U型管也是690镍基合金材料。所述端帽镦压固定抗振条上，防止端帽在抗振条组件与所述U型管的装配、焊接过程中出现拉脱。上述抗振条组件结构简单，产品质量符合核电站中蒸汽发生器对抗振条的精密要求，使用时更加安全。本抗振条的制备方法，经严格的制备工序，保证了核电站中对蒸汽发生器的抗振条组件的工艺要求，保证了质量，提高了安全性。所述端帽镦压固定在所述抗振条上，防止端帽在抗振条组件与所述U型管的装配、焊接过程中出现拉脱。具体实施时，所述端帽的中央、以及在抗振条上邻近端帽两端的部分压扁O


图1是本发明所述的CAP1400机组蒸汽发生器的抗振条组件的结构示意图，附图标记I—抗振条，2—端帽；
图2是图1的俯视图；图3为图1中的端帽的截面图，其中标记2-1为安装孔。
具体实施例方式实施例1如图1，本实施例的CAP1400机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法，包括抗振条棒材的制备、端帽的制备、抗振条棒材弯制成型、端帽装配、镦压、检查、清洁与包装工序。所述的抗振条棒材弯制成型将抗振条棒材按要求尺寸总长加50mm留量进行切断，设定角度弯制抗振条，弯制后的抗振条置于平面磨床上，对弯角增厚区进行修磨至图纸要求。所述的端帽装配将根据端帽制作方法制作出的端帽，用酒精轻擦洗端帽表面和线切割成型的内孔，同时用酒精将不锈钢棒材进行清洗，清洗干净后，清除毛刺、咬痕、凸出金属或尖角；再将不锈钢棒插入帽端，对准角度进行装配。所述的镦压包括(1)拉脱力工艺评定对装配完成且进行镦压后的端帽进行拉脱力评定，使套帽在最小4448N的拉力下，位置不发生移动；在不同压力下的端部拉脱力做好记录，选取最合适的压力，作为镦压工序中的压力工艺参数；(2)镦压把帽端放入镦压模具中，用液压机分别对端帽的中央位置及抗振条上的邻近端帽两端的位置进行镦压，压下定位后保持压力10秒后卸荷，保证帽端镦压后满足图纸要求。抗振条上的镦压位置有四处，邻近端帽端部各两处，用于对帽端进行限位，防止端帽在抗振条上发生位移。所述检查(1)平整度检测，在检测平台上用塞尺测量；(2)尺寸检测，用数显千分尺测量产品；(3)角度检测，用数显角度测量仪测量；(4)目视检测，对工件逐件进行目视检测，确保表面无缺陷，表面粗糙度用粗糙度测量仪进行爬行测量；(5)表面粗糙度测量，用粗糙度检测仪或对比样块进行测量；所有尺寸检测结果应符合图纸要求。所述清洁按相关规定对棒材进行清洁，确保成品表面没有锈斑、灰尘和其他污染物，(I)硫、铅、汞、镉和其他低熔点的金属，以及它们的合金和化合物，含卤素的物质均禁止用于抗振条的制备、试验、检验及包装等过程；(2)润滑剂、切屑液和清洗剂也不含有上述物质；二硫化钥润滑剂、聚四氯乙烯及其他聚氟材料也禁止使用。实施例2上述实施例1中的抗振条棒材的制备方法，依次包括以下工序感应炉冶炼、熔炼分析、锻造、热轧、第一热处理、性能试验(拉伸、硬度)及金相检验、产品分析、冷拔、第二热处理、冷加工、性能试验(拉伸、硬度)及晶粒度检验、尺寸检验、标记、清洁、报告。a.感应炉冶炼合金材料冶炼时在感应炉底部放置镍板、纯铁、金属铬混装密实，熔化70%后，加入总投料的2%的渣料进行炼钢，测得钢液温度达到出钢温度后把钢水倒下钢包内，镇静1-2分钟后烧注成钢锭棒材。钢锭重量每只40-50kg,钢锭直径小头140mm,大头 155mm。b.熔炼分析(1)取样距锭头、锭尾20mm范围以外车或刨取化学分析样品；(2)对每一个炉号取一个化学分析样品测定每炉钢的化学成份，并按含量标准数据进行筛选。熔炼化学成份应符合下表要求
权利要求
1.一种核电机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法，其特征在于所述的抗振条组件包括V字型结构的抗振条及分别设于抗振条两端的端帽；抗振条的截面呈矩形，端帽的截面呈回字形；所述抗振条选用405不锈钢材料；所述端帽选用690镍基合金材料； 所述的制备方法包括抗振条棒材弯制成型的工序，其包括将抗振条棒材按要求尺寸总长加50mm留量进行切断，设定角度弯制抗振条，弯制后的抗振条置于平面磨床上，对弯角增厚区进行修磨。
2.根据权利要求1所述的抗振条组件的制备方法，其特征在于还包括端帽装配的工序，其包括将端帽用酒精轻擦洗端帽表面和线切割内孔，同时用酒精将不锈钢棒材进行清洗，清洗干净后，清除毛刺、咬痕、凸出金属或尖角；再将不锈钢棒的端部插入帽端，对准角度进行装配。
3.根据权利要求2所述的抗振条组件的制备方法，其特征在于还包括镦压的工序，其包括把帽端放入镦压模具中，用液压机分别对端帽的中央位置及抗振条上的邻近端帽两端的部分进行镦压，压下定位后保持压力10秒后卸荷。
4.一种权利要求1所述的抗振条棒材的制备方法，其特征在于依次包括如下工序感应炉冶炼、锻造、热轧、第一热处理、冷拔、第二热处理、成品加工； 所述感应炉冶炼合金材料冶炼时在感应炉底部放置镍板、纯铁、金属铬，并混装密实，熔化70%后，加入总投料重量的2%的渣料进行炼钢，测得钢液温度达到出钢温度后把钢水倒下钢包内，镇静1-2分钟后烧注成钢锭； 所述锻造将通过感应炉冶炼后的抗振条合金材料的钢锭在1150-1220°C加热及保温后锻造成50*50mm尺寸的钢坯，并对表面精整修磨； 所述热轧将抗振条合金材料50X50mm毛坯，置于1050-110(TC温度下加热、保温后进行热轧，轧制成Φ 16mm的棒材； 所述第一热处理对热轧后的棒材再次进行表面精整、修磨后进行真空退火处理，Φ 16抗振条合金材料棒料在温度800°C 土 10°C下进行加热、保温； 所述冷拔先进行软化退火处理，在720-750°C温度下保温40分钟；按变形要求用聚晶模依次拉拔，并对表面微裂纹处进行修磨，修磨至无缺陷后可进行下道拉拔； 所述第二热处理将抗振条合金棒拉至成品的材料平铺在钟罩式热处理炉中，在氢气保护状态下进行热处理，退火保温期间温度为788-815°C，保温3小时以上，然后，以不超过280C /小时的冷却速度缓慢冷却至610°C以下，再空冷至室温； 所述成品加工对处理后的棒材进行矫直、磨光。
5.一种权利要求1所述的端帽的制备方法，其特征在于依次包括如下工序感应炉冶炼、锻造、热轧、热处理、端帽车加工； 所述感应炉冶炼合金材料冶炼时在感应炉底部放置镍板、纯铁、金属铬，并混装密实，熔化70%后，加入总投料重量的2%的渣料进行炼钢，测得钢液温度达到出钢温度后把钢水倒下钢包内，镇静1-2分钟后烧注成钢锭； 所述锻造将通过感应炉冶炼后的抗振条合金材料的钢锭在1150-1220°C加热及保温后锻造成50*50mm尺寸的钢坯，并对表面精整修磨； 所述热轧将抗振条合金材料50 X 50mm毛坯，置于1200± 10°C温度下加热、保温后进行热轧，轧制成13 X 25mm的长方棒材；所述热·处理先后包括(I)固溶处理将热轧后的端帽材料13*25mm材料平铺在钟罩式氢气保护炉中固溶处理；(2)时效处理将固溶处理后的棒材也置于氢气保护炉中进行时效处理； 所述端帽车加工对时效处理后的13*25mm材料进行车加工，加工成所需尺寸的端帽。
全文摘要
一种CAP1400机组蒸汽发生器的抗振条组件的制备方法，包括抗振条的制备、端帽的制备、弯制成型、端帽装配、镦压、检查、清洁与包装工序。本发明所述的CAP1400机组蒸汽发生器的抗振条组件，结构简单，产品质量符合核电站中蒸汽发生器对抗振条的精密要求，使用时更加安全。本抗振条的制备方法，经严格的制备工序，保证了核电站中对蒸汽发生器的抗振条组件的工艺要求，保证了质量，提高了安全性。
文档编号B23P15/00GK103056603SQ20121035677
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月23日 优先权日2012年9月23日
发明者王国年, 姜建东, 束志华, 张勋 申请人:丹阳市龙鑫合金有限公司