專利名稱：一種核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種規(guī)格為①12. 8X0. 25mm的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方 法領(lǐng)域，尤其是用于制作核反應(yīng)堆燃料組件中格架環(huán)管的專用鋯合金薄壁管領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前對(duì)核反應(yīng)堆中的核燃料棒進(jìn)行組裝時(shí)，需要將管座、控制棒、導(dǎo)向管等部件裝 配焊接成燃料組件格架，再將燃料棒拉入格架中便成了燃料組件成品，其中燃料棒的固定 及定位對(duì)于保證反應(yīng)堆的精確運(yùn)作和安全運(yùn)行作用非常重大，一般采用格架環(huán)管用于燃料 棒的固定及定位，規(guī)格為①12. 8X0. 25mm的專用鋯合金薄壁管可用于制作其中一種格架 環(huán)管，其加工精度的具體要求不低于外徑。12. 8±0. 05mm，壁厚偏差0. 25±0. 04，橢圓度 小于0.05mm，直線度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m。但是目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的薄壁管材 制造技術(shù)精度低，難以滿足核反應(yīng)堆所要求的上述規(guī)格的鋯合金薄壁管的加工精度要求， 導(dǎo)致國(guó)內(nèi)對(duì)上述規(guī)格及加工精度要求的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管仍然依賴于進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的是提供一種核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，用其制造 的鋯合金薄壁管能達(dá)到核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管所要求的外徑。12. 8±0. 05mm，壁厚偏 差0. 25±0. 04，橢圓度小于0. 05mm，直線度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m的加工 精度要求，可滿足國(guó)內(nèi)外對(duì)該規(guī)格及加工精度要求的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的使用要 求，改變了國(guó)內(nèi)對(duì)上述規(guī)格及加工精度要求的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管依賴于進(jìn)口的不 利局面。 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是 核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法的具體制造步驟為 核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的具體制造過程按下列步驟依順序進(jìn)行 a)坯料準(zhǔn)備，選用一定長(zhǎng)度的。44. 5X7. 65mm的鋯合金管(1)作為坯料； b)第一道次冷軋，冷軋鋯合金管(1)后切斷制成一定長(zhǎng)度的鋯合金管(4)，然
后對(duì)鋯合金管(4)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，其中鋯合金管(4)的加工精度要求為
①31. 75±0.10X2. 5"Wmm、外徑橢圓度小于0. 20mm且壁厚不均小于0. 06mm ; 其中所述的冷軋鋯合金管(1)的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液，
加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(1)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi)表面
潤(rùn)滑液，確保軋制時(shí)鋯合金管(1 的內(nèi)管壁(2)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面
潤(rùn)滑劑，冷軋時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(1)的外壁(3)上，確保軋制鋯合金的外壁
(3)完全潤(rùn)滑; 其中所采用的內(nèi)表面潤(rùn)滑劑是由Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后
制成的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=1 3 : 1 ; 其中使用的外表面潤(rùn)滑劑是Castrol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=8 12 : 1 ; 其中所述的冷軋是采用KPW75軋機(jī)進(jìn)行軋制，車速為80 120次/分，送進(jìn)量為 2. 0 3. 5mm/次； 其中所述的對(duì)鋯合金管(4)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，依次具體分為步驟1) 、2)、 3)及步驟4): 步驟1)浸泡，將鋯合金管(4)放置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(4)置入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為 60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘; 步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(4)置入清水中浸泡后取出用 勻速的清水水流沖洗鋯合金管(4)干凈； 步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(4)的內(nèi)外表面；
c)第一道中間退火，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行真空退火，具體退火過程按順序依次分 為保溫階段(14)、升溫階段(15)、保溫階段(16)及降溫階段(17)，其中鋯合金管(4)在真 空狀態(tài)下快速升溫至550士5t:后進(jìn)入保溫階段(14)，在該階段的溫度保持在550士5t:，保 溫時(shí)間為60分鐘；隨后進(jìn)入升溫階段(15)，鋯合金管(4)在45分鐘內(nèi)由550士5t:緩慢升 溫至580士5t:，隨后進(jìn)入保溫階段(16)，在該階段中鋯合金管(4)在580士5t:保溫210分 鐘后進(jìn)入降溫階段(17)，在降溫階段(17)中，鋯合金管(4)在真空狀態(tài)中由580士5t:空冷 至常溫后取出。其中鋯合金管(4)進(jìn)行真空退火是在真空退火爐內(nèi)進(jìn)行；其中，真空退火 爐的加熱室和冷卻室的爐內(nèi)氣體壓力應(yīng)小于2. 67X10—3pa，放氣階段爐內(nèi)氣體壓力應(yīng)小于 1. 0X10—2Pa ; d)第一道酸洗，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行酸洗，鋯合金管(4)的酸洗去除量為10 20ym，酸洗后用清水將鋯合金管(4)沖洗干凈，再用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(4)的 內(nèi)外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的組分配比為15 30%硝酸0. 5 1.5%氫氟 酸余量為軟化水； e)第二道次冷軋，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行冷軋后切斷成一定長(zhǎng)度的鋯合金管(7)，隨 后對(duì)鋯合金管(7)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗；其中制成的鋯合金管(7)的加工精度要求為 ①17. 78±Q°5X 1. 0—。V。。Smm、外徑橢圓度小于0. 05mm且壁厚不均小于0. 04mm ;
其中所述的對(duì)鋯合金管(4)冷軋的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑 液，加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(4)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi) 表面潤(rùn)滑液，確保軋制時(shí)鋯合金管(4)的內(nèi)壁(5)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面 潤(rùn)滑劑，冷軋時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(4)的外壁(6)上，確保軋制鋯合金的外壁 (6)完全潤(rùn)滑; 其中所述的冷軋是采用KPW50軋機(jī)進(jìn)行軋制，車速為100 200次/分，送進(jìn)量為 0. 5 2. Omm/次； 其中所述的對(duì)鋯合金管(7)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，除油清洗依次具體分為步 驟1)、2)、3)及步驟4): 步驟1)浸泡，將鋯合金管(7)放置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(7)置入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為 60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘; 步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(7)置入清水中浸泡后取出用 勻速的清水水流沖洗鋯合金管(7)干凈； 步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(7)的內(nèi)外表面；
f)第二道中間退火，采用與步驟c)所述的第一道中間退火相同的具體退火過程 及具體要求對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行真空退火，完成鋯合金管(7)的直空退火；
g)第二道酸洗，對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行酸洗，鋯合金管(7)的酸洗去除量為10 20ym，酸洗后用清水將鋯合金管(7)沖洗干凈，再用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(7)的 內(nèi)外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的組分配比為15 30%硝酸0. 5 1.5%氫氟 酸余量為軟化水； h)成品冷軋，冷軋鋯合金管(7)后切斷成一定長(zhǎng)度的鋯合金管(12)，然后對(duì) 鋯合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，制成的鋯合金管(12)的加工精度要求為 ①12. 82±a°3X0. 27w^mm、外徑橢圓度小于0. 03mm且壁厚不均小于0. 02mm ;
其中所述的冷軋鋯合金管(7)的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液， 加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(7)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi)表面 潤(rùn)滑液，確保軋制時(shí)鋯合金管(7)的內(nèi)壁(9)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面潤(rùn)滑 劑，冷軋時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(1)的外壁(8)上，確保軋制鋯合金的外壁(8) 完全潤(rùn)滑； 其中所采用的內(nèi)表面潤(rùn)滑劑是由Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后 制成的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面潤(rùn) 滑劑是Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL 型潤(rùn)滑劑軟化水=8 12 : 1 ; 其中所述的冷軋鋯合金管(7)是采用KPW25軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制時(shí)的道次變形率 為79. 8%，車速為80 180次/分，送進(jìn)量為1.5 2. 5mm/次； 其中所述的對(duì)鋯合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，除油清洗依次具體分為 步驟1)、2)、3)及步驟4): 步驟1)浸泡，將鋯合金管(12)置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(12)入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為 60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘; 步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(12入清水中浸泡后取出后用 勻速的清水水流沖洗鋯合金管(12)干凈； 步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(12)的內(nèi)外表面；
I)成品退火，在。12. lmm的不銹鋼芯棒(10)上套裝鋯合金管(12)后進(jìn)行真空退 火，采用與步驟c)所述的第一道中間退火相同的具體退火過程及具體要求對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行真空退火，完成鋯合金管(12)的直空退火； j)矯直，矯直后拋光，對(duì)鋯合金管(12)采用VRM20/30矯直機(jī)進(jìn)行機(jī)器矯直，矯直 過程中調(diào)整矯直輥角度使外徑變化量小于5 m，在隨后的拋光過程是使用四頭拋光機(jī)對(duì)鋯 合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行拋光，使得鋯合金管(12)的外徑的去除量為7 14ym，鋯合 金管(12)表面粗糙度小于0. 8 m ; k)酸洗+絡(luò)合處理，首先用酸液對(duì)拋光后的鋯合金管(12)進(jìn)行酸洗處理，鋯合金 管(12)的酸洗去除量為4 lOym，酸洗后用絡(luò)合液對(duì)鋯合金管(12)進(jìn)行絡(luò)合處理，絡(luò)合 后的鋯合金管(12)使用無(wú)色布或海綿塊吹擦管材內(nèi)外表面； 其中采用的酸液由15 30%硝酸、0. 5 1. 5%氫氟酸及余量軟化水配成；
其中采用的絡(luò)合液由15%硝酸鋁及余量軟化水配成； 其中所述的酸洗后對(duì)鋯合金管(12)進(jìn)行絡(luò)合處理，其中酸洗后將鋯合金管(12) 從酸液中移入絡(luò)合液中開始進(jìn)行絡(luò)合處理的時(shí)間不能超過5秒，絡(luò)合時(shí)間為2 3min ;
L)檢測(cè)后切定尺，對(duì)絡(luò)合處理后的鋯合金管(12)進(jìn)行超聲檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)出的鋯合 金管(12)的管傷位置進(jìn)行標(biāo)記，套裝鋯合金管(12)后切定尺，完成對(duì)鋯合金管(12)的成 品檢驗(yàn)； 其中，套裝鋯合金管(12)后切定尺是將塑料導(dǎo)套(11)套裝在鋯合金管(12)上， 隨后將套有鋯合金管(12)的塑料導(dǎo)套(11)夾持在車床上將鋯合金管(12)切斷成所需長(zhǎng) 度，切斷時(shí)還應(yīng)將檢測(cè)出的管傷標(biāo)記處切除，得到所需的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管，其中 得到的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的加工精度要求不低于外徑。12.8±0. 05mm，壁厚偏 差0. 25±0. 04，橢圓度小于0. 05mm，直線度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m。；
本發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明制造的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管能達(dá)到了所 要求的加工精度要求，滿足核反應(yīng)堆的使用要求，改變了國(guó)內(nèi)對(duì)上述規(guī)格及加工精度要求 的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管依賴于進(jìn)口的不利局面。


圖1鋯合金管剖面圖(1) 圖2鋯合金管剖面圖(2) 圖3鋯合金管剖面圖(3) 圖4鋯合金管套裝不銹鋼棒芯的裝配剖面圖 圖5塑料導(dǎo)套裝鋯合金管裝配剖面圖 圖6塑料導(dǎo)套裝鋯合金管裝配剖面圖的左視圖 圖7真空退火升溫曲線工藝圖 圖中，1.鋯合金管；2.內(nèi)壁；3.外壁；4.鋯合金管；5.內(nèi)壁；6.外壁；7.鋯合金管； 8.外壁；9.內(nèi)壁；10.不銹鋼棒芯；11.塑料導(dǎo)套；12.鋯合金管；13.塑料導(dǎo)套槽口 ；14.保 溫階段；15.升溫階段；16.保溫階段；17.降溫階段；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造過程的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一 步的詳細(xì)描述，核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法的具體制造步驟為
a)坯料準(zhǔn)備，如圖1所示，選用一定長(zhǎng)度的。44. 5X7. 65mm的鋯合金管(1)作為 坯料； b)第一道次冷軋，如圖2所示，采用KPW75軋機(jī)冷軋鋯合金管(1)后切斷制成一定 長(zhǎng)度的鋯合金管(4)，其中軋機(jī)車速為80 120次/分，送進(jìn)量為2. 0 3. 5mm/次，調(diào)整 軋機(jī)使軋出的鋯合金管(4)滿足鋯合金管工藝參數(shù)，嚴(yán)格控制冷軋中道次壁厚偏差，得到 。31. 75±Q1°X2. 5"Wmm，外徑橢圓度小于0. 20mm且壁厚不均小于0. 06mm的鋯合金管所要 求的壁厚偏差；然后對(duì)鋯合金管(4)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗； 其中所述的冷軋鋯合金管(1)的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液， 加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(1)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi)表面 潤(rùn)滑液，確保軋制時(shí)鋯合金管(1)的內(nèi)管壁(2)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面 潤(rùn)滑劑，冷軋時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(1)的外壁(3)上，確保軋制鋯合金的外壁 (3)完全潤(rùn)滑; 其中所采用的內(nèi)表面潤(rùn)滑劑是由Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后 制成的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=1 3 : 1 ;
其中使用的外表面潤(rùn)滑劑是Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成 的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=8 12 : 1 ; 其中所述的冷軋是其中所述的對(duì)鋯合金管(4)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，依次具 體分為步驟1)、2)、3)及步驟4): 步驟1)浸泡，將鋯合金管(4)放置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(4)置入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為 60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘; 步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(4)置入清水中浸泡后取出用 勻速的清水水流沖洗鋯合金管(4)干凈； 步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(4)的內(nèi)外表面；
其中，切斷可在軋機(jī)自帶的切管機(jī)上進(jìn)行； c)第一道中間退火，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行真空退火，具體退火過程按順序依次分 為保溫階段(14)、升溫階段(15)、保溫階段(16)及降溫階段(17)，其中鋯合金管(4)在真 空狀態(tài)下快速升溫至550士5t:后進(jìn)入保溫階段(14)，在該階段的溫度保持在550士5t:，保 溫時(shí)間為60分鐘；隨后進(jìn)入升溫階段(15)，鋯合金管(4)在45分鐘內(nèi)由550士5t:緩慢升 溫至580士5t:，隨后進(jìn)入保溫階段(16)，在該階段中鋯合金管(4)在580士5t:保溫210分 鐘后進(jìn)入降溫階段(17)，在降溫階段(17)中，鋯合金管(4)在真空狀態(tài)中由580士5t:空冷 至常溫后取出。其中鋯合金管(4)進(jìn)行真空退火是在真空退火爐內(nèi)進(jìn)行；其中，真空退火 爐的加熱室和冷卻室的爐內(nèi)氣體壓力應(yīng)小于2. 67X10—3pa，放氣階段爐內(nèi)氣體壓力應(yīng)小于 1. 0X10—2Pa ; d)第一道酸洗，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行酸洗，鋯合金管(4)的酸洗去除量為10 20ym，酸洗后用清水將鋯合金管(4)沖洗干凈，再用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(4)的 內(nèi)外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的組分配比為15 30%硝酸0. 5 1.5%氫氟酸余量為軟化水； e)第二道次冷軋，如附圖2及附圖3所示，鋯合金管(4)進(jìn)行冷軋后切斷成一定 長(zhǎng)度的鋯合金管(7)，隨后對(duì)鋯合金管(7)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗；其中制成的鋯合金管 (7)的加工精度要求為①17. 78±a°5Xl. 0—。.。,QSmm、外徑橢圓度小于0. 05mm且壁厚不均小 于0. 04mm ; 其中所述的對(duì)鋯合金管(4)冷軋的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑 液，加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(4)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi) 表面潤(rùn)滑液，確保軋制時(shí)鋯合金管(4)的內(nèi)壁(5)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面 潤(rùn)滑劑，冷軋時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(4)的外壁(6)上，確保軋制鋯合金的外壁 (6)完全潤(rùn)滑; 其中所述的冷軋是采用KPW50軋機(jī)進(jìn)行軋制，車速為100 200次/分，送進(jìn)量為 0. 5 2. Omm/次，調(diào)整軋機(jī)使軋出的鋯合金管滿足本步驟所要求的鋯合金管工藝參數(shù)，嚴(yán) 格控制冷軋中道次壁厚偏差，得到本步驟。17. 78±Q°5X1.0—。.。,Q5mm鋯合金管(7)所要求 的壁厚偏差； 其中所述的對(duì)鋯合金管(7)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，除油清洗依次具體分為步 驟1)、2)、3)及步驟4): 步驟1)浸泡，將鋯合金管(7)放置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(7)置入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為 60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘; 步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(7)置入清水中浸泡后取出用 勻速的清水水流沖洗鋯合金管(7)干凈； 步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(7)的內(nèi)外表面；
f)第二道中間退火，如圖7所示，采用與步驟c)所述的第一道中間退火相同的具 體退火過程及具體要求對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行真空退火，完成鋯合金管(7)的直空退火；
g)第二道酸洗，對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行酸洗，鋯合金管(7)的酸洗去除量為10 20ym，酸洗后用清水將鋯合金管(7)沖洗干凈，再用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(7)的 內(nèi)外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的組分配比為15 30%硝酸0. 5 1.5%氫氟 酸余量為軟化水； h)成品冷軋，如附圖3及附圖4所示，冷軋鋯合金管(7)后切斷成一定長(zhǎng)度的鋯合 金管(12)，然后對(duì)鋯合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，制成的鋯合金管(12)的加工精 度要求為①12. 82±Q°3X0. 27^^mm、外徑橢圓度小于0. 03mm且壁厚不均小于0. 02mm ;
其中所述的冷軋鋯合金管(7)的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液， 加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(7)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi)表面 潤(rùn)滑液，確保軋制時(shí)鋯合金管(7)的內(nèi)壁(9)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面潤(rùn)滑 劑，冷軋時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(1)的外壁(8)上，確保軋制鋯合金的外壁(8) 完全潤(rùn)滑； 其中所采用的內(nèi)表面潤(rùn)滑劑是由Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面潤(rùn) 滑劑是Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL 型潤(rùn)滑劑軟化水=8 12 :1 ; 其中所述的冷軋鋯合金管(7)是采用KPW25軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制時(shí)的道次 變形率為79. 8 %，車速為80 180次/分，送進(jìn)量為1. 5 2. 5mm/次，軋制取得 ①12.82^Q3X0.27^』2mm鋯合金管所要求的壁厚偏差；； 其中所述的對(duì)鋯合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，除油清洗依次具體分為 步驟1)、2)、3)及步驟4): 步驟1)浸泡，將鋯合金管(12)置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(12)入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為 60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘; 步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(12入清水中浸泡后取出后用 勻速的清水水流沖洗鋯合金管(12)干凈； 步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(12)的內(nèi)外表面；
I)成品退火，因成品鋯合金管(12)退火時(shí)由于應(yīng)力釋放會(huì)造成鋯合金管(12)變 扁，使得鋯合金管(12)的橢圓度增大，無(wú)法達(dá)到成品的尺寸精度要求，為了保證鋯合金管 (12)退火時(shí)不變形，如附圖4所示，在。12. lmm的不銹鋼芯棒(10)上套裝鋯合金管(12) 后進(jìn)行真空退火； 其中，采用與步驟c)所述的第一道中間退火相同的具體退火過程及具體要求對(duì)
鋯合金管(12)進(jìn)行真空退火，完成鋯合金管(12)的直空退火； 其中，不銹鋼芯棒直線度要求小于0. 55/1000，表面粗糙度小于0. 8 ii m ; j)矯直，矯直后拋光，對(duì)鋯合金管(12)采用VRM20/30矯直機(jī)進(jìn)行機(jī)器矯直，矯直
過程中調(diào)整矯直輥角度使外徑變化量小于5ym，通過矯直改善鋯合金管的橢圓度，可以得
到滿足要求的直線度；在隨后的拋光過程是使用四頭拋光機(jī)對(duì)鋯合金管(12)的內(nèi)外表面
進(jìn)行拋光，使得鋯合金管(12)的外徑的去除量為7 14iim，鋯合金管(12)表面粗糙度小
于0.8iim; k)酸洗+絡(luò)合處理，首先用酸液對(duì)拋光后的鋯合金管(12)進(jìn)行酸洗處理，鋯合金 管(12)的酸洗去除量為4 lOym，酸洗后用絡(luò)合液對(duì)鋯合金管(12)進(jìn)行絡(luò)合處理，絡(luò)合 后的鋯合金管(12)使用無(wú)色布或海綿塊吹擦管材內(nèi)外表面； 其中采用的酸液由15 30%硝酸、0. 5 1. 5%氫氟酸及余量軟化水配成；
其中采用的絡(luò)合液由15%硝酸鋁及余量軟化水配成； 其中所述的酸洗后對(duì)鋯合金管(12)進(jìn)行絡(luò)合處理，其中酸洗后將鋯合金管(12) 從酸液中移入絡(luò)合液中開始進(jìn)行絡(luò)合處理的時(shí)間不能超過5秒，絡(luò)合時(shí)間為2 3min ;
L)檢測(cè)后切定尺，對(duì)絡(luò)合處理后的鋯合金管(12)進(jìn)行超聲檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)出的鋯合 金管(12)的管傷位置進(jìn)行標(biāo)記，套裝鋯合金管(12)后切定尺，完成對(duì)鋯合金管(12)的成 品檢驗(yàn)； 其中，由于鋯合金管的管壁很薄，車床直接夾持鋯合金管會(huì)夾扁鋯合金管，套裝鋯合金管(12)后切定尺是將塑料導(dǎo)套(11)套裝在鋯合金管(12)上，隨后將套有鋯合金管 (12)的塑料導(dǎo)套(11)夾持在車床上將鋯合金管(12)切斷成所需長(zhǎng)度，切斷時(shí)還應(yīng)將檢 測(cè)出的管傷標(biāo)記處切除，得到所需的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管，其中得到的核反應(yīng)堆專 用鋯合金薄壁管的加工精度為外徑①12. 8±0. 05mm，壁厚偏差0. 25±0. 04，橢圓度小于 0. 05mm，直線度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m。；
其中，超聲檢測(cè)依照超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E213執(zhí)行。
權(quán)利要求
一種核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的具體制造過程按下列步驟依順序進(jìn)行a)坯料準(zhǔn)備，選用一定長(zhǎng)度的Ф44.5×7.65mm的鋯合金管(1)作為坯料；b)第一道次冷軋，冷軋鋯合金管(1)后切斷制成一定長(zhǎng)度的鋯合金管(4)，然后對(duì)鋯合金管(4)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，其中鋯合金管(4)的加工精度要求為Ф31.75±0.10×2.5±0.07mm、外徑橢圓度小于0.20mm且壁厚不均小于0.06mm；c)第一道中間退火，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行真空退火，具體退火過程按順序依次分為保溫階段(14)、升溫階段(15)、保溫階段(16)及降溫階段(17)，其中鋯合金管(4)在真空狀態(tài)下快速升溫至550±5℃后進(jìn)入保溫階段(14)，在該階段的溫度保持在550±5℃，保溫時(shí)間為60分鐘；隨后進(jìn)入升溫階段(15)，鋯合金管(4)在45分鐘內(nèi)由550±5℃緩慢升溫至580±5℃，隨后進(jìn)入保溫階段(16)，在該階段中鋯合金管(4)在580±5℃保溫210分鐘后進(jìn)入降溫階段(17)，在降溫階段(17)中，鋯合金管(4)在真空狀態(tài)中由580±5℃空冷至常溫后取出。其中鋯合金管(4)進(jìn)行真空退火是在真空退火爐內(nèi)進(jìn)行；其中，真空退火爐的加熱室和冷卻室的爐內(nèi)氣體壓力應(yīng)小于2.67×10-3Pa，放氣階段爐內(nèi)氣體壓力應(yīng)小于1.0×10-2Pa；d)第一道酸洗，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行酸洗，鋯合金管(4)的酸洗去除量為10～20μm，酸洗后用清水將鋯合金管(4)沖洗干凈，再用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(4)的內(nèi)外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的組分配比為15～30％硝酸∶0.5～1.5％氫氟酸∶余量為軟化水；e)第二道次冷軋，對(duì)鋯合金管(4)進(jìn)行冷軋后切斷成一定長(zhǎng)度的鋯合金管(7)，隨后對(duì)鋯合金管(7)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗；其中制成的鋯合金管(7)的加工精度要求為Ф17.78±0.05×1.0-0.01+0.05mm、外徑橢圓度小于0.05mm且壁厚不均小于0.04mm；f)第二道中間退火，采用與步驟c)所述的第一道中間退火相同的具體退火過程及具體要求對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行真空退火，完成鋯合金管(7)的直空退火；g)第二道酸洗，對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行酸洗，鋯合金管(7)的酸洗去除量為10～20μm，酸洗后用清水將鋯合金管(7)沖洗干凈，再用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(7)的內(nèi)外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的組分配比為15～30％硝酸∶0.5～1.5％氫氟酸∶余量為軟化水；h)成品冷軋，冷軋鋯合金管(7)后切斷成一定長(zhǎng)度的鋯合金管(12)，然后對(duì)鋯合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，制成的鋯合金管(12)的加工精度要求為Ф12.82±0.03×0.27±0.02mm、外徑橢圓度小于0.03mm且壁厚不均小于0.02mm；其中所述的冷軋鋯合金管(7)是采用KPW25軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制時(shí)的道次變形率為79.8％，車速為80～180次/分，送進(jìn)量為1.5～2.5mm/次；I)成品退火，在Ф12.1mm的不銹鋼芯棒(10)上套裝鋯合金管(12)后進(jìn)行真空退火，采用與步驟c)所述的第一道中間退火相同的具體退火過程及具體要求對(duì)鋯合金管(7)進(jìn)行真空退火，完成鋯合金管(12)的直空退火；j)矯直，矯直后拋光，對(duì)鋯合金管(12)采用VRM20/30矯直機(jī)進(jìn)行機(jī)器矯直，矯直過程中調(diào)整矯直輥角度使外徑變化量小于5μm，在隨后的拋光過程是使用四頭拋光機(jī)對(duì)鋯合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行拋光，使得鋯合金管(12)的外徑的去除量為7～14μm，鋯合金管(12)表面粗糙度小于0.8μm；k)酸洗+絡(luò)合處理，首先用酸液對(duì)拋光后的鋯合金管(12)進(jìn)行酸洗處理，鋯合金管(12)的酸洗去除量為4～10μm，酸洗后用絡(luò)合液對(duì)鋯合金管(12)進(jìn)行絡(luò)合處理，絡(luò)合后的鋯合金管(12)使用無(wú)色布或海綿塊吹擦管材內(nèi)外表面；其中采用的酸液由15～30％硝酸、0.5～1.5％氫氟酸及余量軟化水配成；其中采用的絡(luò)合液由15％硝酸鋁及余量軟化水配成；L)檢測(cè)后切定尺，對(duì)絡(luò)合處理后的鋯合金管(12)進(jìn)行超聲檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)出的鋯合金管(12)的管傷位置進(jìn)行標(biāo)記，套裝鋯合金管(12)后切定尺，完成對(duì)鋯合金管(12)的成品檢驗(yàn)；其中，套裝鋯合金管(12)后切定尺是將塑料導(dǎo)套(11)套裝在鋯合金管(12)上，隨后將套有鋯合金管(12)的塑料導(dǎo)套(11)夾持在車床上將鋯合金管(12)切斷成所需長(zhǎng)度，切斷時(shí)還應(yīng)將檢測(cè)出的管傷標(biāo)記處切除，得到所需的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管，其中得到的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的加工精度為外徑Ф12.8±0.05mm，壁厚偏差0.25±0.04，橢圓度小于0.05mm，直線度小于1/1000，表面粗糙度小于0.8μm；
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步驟b) 所述的冷軋鋯合金管(1)的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液，加入內(nèi)表面潤(rùn) 滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(1)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi)表面潤(rùn)滑液，確保 軋制時(shí)鋯合金管(1)的內(nèi)管壁(2)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面潤(rùn)滑劑，冷軋 時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(1)的外壁(3)上，確保軋制鋯合金的外壁(3)完全潤(rùn) 滑；其中所采用的內(nèi)表面潤(rùn)滑劑是由Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成 的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面潤(rùn)滑劑 是Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型 潤(rùn)滑劑軟化水=8 12 : 1 ;
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步驟b) 所述的冷軋是采用KPW75軋機(jī)進(jìn)行軋制，車速為80 120次/分，送進(jìn)量為2. 0 3. 5mm/ 次；
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步驟b) 所述的對(duì)鋯合金管(4)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗依次具體分為步驟1)、2)、3)及步驟4):步驟l)浸泡，將鋯合金管(4)放置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ;步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(4)置入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘;步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(4)置入清水中浸泡后取出用勻速 的清水水流沖洗鋯合金管(4)干凈；步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(4)的內(nèi)外表面；
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 驟e)所述的冷軋鋯合金管(4)的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液，加入內(nèi)表 面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(4)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi)表面潤(rùn)滑液，確保軋制時(shí)鋯合金管(4)的內(nèi)壁(5)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面潤(rùn)滑劑，冷軋 時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(4)的外壁(6)上，確保軋制鋯合金的外壁(6)完全潤(rùn) 滑；
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 驟e)所述的冷軋是采用KPW50軋機(jī)進(jìn)行軋制，車速為100 200次/分，送進(jìn)量為0. 5 2. 0mm/次；
7. 據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步驟 e)所述的對(duì)鋯合金管(7)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，除油清洗依次具體分為步驟1)、2)、3) 及步驟4):步驟l)浸泡，將鋯合金管(7)放置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 =6 10 : 1 ;步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(7)置入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘;步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(7)置入清水中浸泡后取出用勻速 的清水水流沖洗鋯合金管(7)干凈；步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(7)的內(nèi)外表面；
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 驟h)所述的冷軋鋯合金管(7)的過程中還應(yīng)加入內(nèi)表面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液，加入內(nèi)表 面潤(rùn)滑液和外表面潤(rùn)滑液的方法是在鋯合金管(7)的管內(nèi)灌入一定量的內(nèi)表面潤(rùn)滑液， 確保軋制時(shí)鋯合金管(7)的內(nèi)壁(9)完全潤(rùn)滑；在軋機(jī)的乳液箱中灌裝外表面潤(rùn)滑劑，冷軋 時(shí)將外表面潤(rùn)滑劑噴射到鋯合金管(1)的外壁(8)上，確保軋制鋯合金的外壁(8)完全潤(rùn) 滑；其中所采用的內(nèi)表面潤(rùn)滑劑是由Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成 的，其中Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑軟化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面潤(rùn)滑劑 是Castrol Catmosol FL型潤(rùn)滑劑中加入軟化水后制成的，其中Castrol CatmosolFL型潤(rùn) 滑劑軟化水=8 12 : 1 ;
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 驟h)所述的對(duì)鋯合金管(12)的內(nèi)外表面進(jìn)行除油清洗，除油清洗依次具體分為步驟l)、 2) 、3)及步驟4):步驟1)浸泡，將鋯合金管(12置入超聲波除油槽內(nèi)浸泡，浸泡加熱溫度為60 90°C， 浸泡時(shí)間為90 120分鐘，其中除油槽內(nèi)的除油劑為C229，除油劑配比為H20 : C229 = 6 10 : 1 ;步驟2)熱水槽內(nèi)浸泡，將浸泡后的鋯合金管(12入熱水槽內(nèi)浸泡，浸泡溫度為60 9(TC，浸泡時(shí)間為20分鐘;步驟3)清水沖洗，將置入熱水槽內(nèi)浸泡后鋯合金管(12入清水中浸泡后取出后用勻速 的清水水流沖洗鋯合金管(12)干凈；步驟4)吹擦內(nèi)外表面，使用無(wú)色布或海綿塊吹擦鋯合金管(12)的內(nèi)外表面；
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步驟k) 所述的酸洗后對(duì)鋯合金管(12)進(jìn)行絡(luò)合處理，其中酸洗后將鋯合金管(12)從酸液中移入絡(luò)合液中開始進(jìn)行絡(luò)合處理的時(shí)間不能超過5秒，絡(luò)合時(shí)間為2 3mim
全文摘要
本發(fā)明涉及一種規(guī)格為Φ12.8×0.25mm的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造方法領(lǐng)域，采用的技術(shù)方案是選用一定長(zhǎng)度的Φ44.5×7.65mm的鋯合金管(1)后依次經(jīng)過冷軋、第一道中間退火、第一道酸洗、第二道次冷軋、第二道中間退火、第二道酸洗、成品冷軋、成品退火、矯直后拋光、酸洗絡(luò)合處理及檢測(cè)后切定尺等步驟后完成核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管的制造，采用本發(fā)明制造的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管能達(dá)到了所要求的加工精度要求，滿足核反應(yīng)堆的使用要求，改變了國(guó)內(nèi)對(duì)上述規(guī)格及加工精度要求的核反應(yīng)堆專用鋯合金薄壁管依賴于進(jìn)口的不利局面。
文檔編號(hào)B23P15/00GK101704178SQ20091021856
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者孫陽(yáng)平, 李小寧, 李恒羽, 王增民, 王建國(guó), 袁改煥, 趙林科 申請(qǐng)人:西北鋯管有限責(zé)任公司