一種高性能磁控連接件的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能磁控連接件的制造方法，包括如下步驟：A、按壓水堆核島用磁控連接件所含成分的重量百分比計(jì)算進(jìn)行原料配制：C：0.12；Ti：0.61；Mn：1.10；Si：0.35；P≤0.015；S≤0.005；Cr：0.26；Mo：0.33；Ni：1.16；Nb：0.020；Al≤0.02；N≤0.008；H≤0.0002；O≤0.003；As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總計(jì)100％；B、將按前述配制的原料按冶煉順序加入感應(yīng)爐中冶煉；C、電渣重熔；D、鍛造；E、熱軋；F、淬火；G、回火；H、剝除鋼棒表面氧化層。根據(jù)該方法制得的磁控連接件具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能。
【專利說(shuō)明】一種高性能磁控連接件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于核反應(yīng)堆的緊急保護(hù)裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電站一回路和二回路的樞紐，是分割一回路和二回路的介質(zhì)的屏障，是核電站關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要作用是將一回路中水的熱量傳給二回路的水，使其汽化。由于一回路水流經(jīng)堆芯而帶有放射性，因而蒸汽發(fā)生器與壓力容器和一回路管道共同構(gòu)成防止放射性外溢的第二道屏障。在壓水堆核電廠正常運(yùn)行時(shí)，二回路應(yīng)不受到一回路水的污染，是不具有放射性的。給水分配由一個(gè)環(huán)形孔管完成。借助于蒸汽發(fā)生器U形管束的隔板來(lái)保持管束的間距，而在隔板之間又通過(guò)拉桿固定。在8個(gè)抗震隔板上開有一些孔以讓管子及水一蒸汽混合物通過(guò)。此外，隔板通過(guò)一些防止管束整體振動(dòng)的楔子固定在管束圍板上。同樣，在管束的弧形段也設(shè)置了防振定位桿。 [0003]一臺(tái)核電站需設(shè)置幾臺(tái)蒸汽發(fā)生器，內(nèi)含數(shù)以萬(wàn)計(jì)的傳熱管，高溫度壓水在管束中流動(dòng)，供給水沿著管子以垂直的方向流動(dòng)，同時(shí)被加熱，然后被汽化，蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)發(fā)電，與這些管子接觸的流體會(huì)引起震動(dòng)，需要用抗震隔板隔開防止管子損壞破裂，直致蒸汽發(fā)生器損壞。為有效防止隔離管板的震動(dòng)，設(shè)置管板之間的磁控連接桿對(duì)核電站安全可靠運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。
[0004]蒸汽發(fā)生器的磁控連接桿是在高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下使用，對(duì)制造連接桿的耐高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性提出了嚴(yán)格要求，我廠生產(chǎn)的磁控連接件已用于國(guó)內(nèi)多家核電站，得到用戶的普遍好評(píng)，但性能仍不能完全滿足生產(chǎn)需要，因此研發(fā)制造具有更優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性的磁控連接桿，對(duì)有效提高核電站的經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于壓水堆核島異常升溫時(shí)緊急落棒、實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)停堆的磁控連接件，其可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能。
[0006]本發(fā)明的磁控連接件，其抗拉強(qiáng)度890_1080MPa，屈服強(qiáng)度大于690MPa，伸長(zhǎng)率大于25%，斷面收縮率大于60%，布氏硬度268-335HB，0°C KV沖擊值大于50J。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種高性能磁控連接件的制備方法，包括如下步驟:
[0008]A、按壓水堆核島用磁控連接件所含成分的重量百分比計(jì)算進(jìn)行原料配制:
[0009]C:0.12 ；Ti:0.61 ；Mn:1.10 ；S1:0.35 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr:0.26 ；Mo:0.33 ；Ni:1.16 ；Nb:0.020 ；A1 ( 0.02 ；N ( 0.008 ；H ( 0.0002 ；0 ( 0.003 ；
As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.020 ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總計(jì)100% ；
[0010]B、將按前述配制的原料按冶煉順序加入感應(yīng)爐中冶煉，熔清后溫度1500°C~1580°C;其中脫氧造渣時(shí)的精煉溫度:1570°C~1580°C，精煉時(shí)間大于40分鐘，造白渣保持15分鐘；
[0011]C、電渣重熔，電渣重熔溫度:1550°C~1560°C、熔煉電壓:55/60V ;熔煉電流:5000/6000A ；
[0012]D、鍛造，開鍛溫度:1150°C，終鍛溫度≥9500C ；
[0013]E、熱軋，熱軋溫度1150°C，終軋溫度≥9500C ；
[0014]F、淬火，正火溫度1000°C~1010°C，淬水冷卻；
[0015]G、回火，回火溫度620°C~630°C，水冷卻或空冷卻；
[0016]H、剝除鋼棒表面氧化層得到蒸汽發(fā)生器用連接桿成品。Ti是一種在提高強(qiáng)度的同時(shí)不造成脆化的合金元素，Ti在鋼中利用固溶強(qiáng)化和沉淀析出兩種強(qiáng)化機(jī)制，提高了鋼的耐蝕性和強(qiáng)度，同時(shí)也改善了焊接性、成型性與機(jī)加工性等。但含銅鋼由于銅易在鋼表面富集，使其在熱軋或連鑄過(guò)程中表面易形成裂紋。添加Ni可以提高鋼中Ti在奧氏體中的溶解度，減少Ti在晶界析出，亦可提高在氧化皮/鋼界面Ti析出物的熔化溫度。這樣可使鋼表面的Ti富集層變?yōu)槿埸c(diǎn)超過(guò)1200°C的T1-Ni富集層，達(dá)到避免含Ti鋼表面裂紋的目的。在本鋼種體系內(nèi)，Ni/Ti≥1.6時(shí)，可以有效的避免Ti熱脆的發(fā)生。因此T1、Ni含量分別選擇在0.55~0.65%、1.10~1.25%比較適宜。Cr會(huì)抑制FAC現(xiàn)象的發(fā)生，但Cr增加Ti熱脆性傾向，因此其含量控制在0.20~0.30%較合適。核電用鋼要達(dá)到高純凈度、低氣體、低夾雜物含量的冶金質(zhì)量要求，因此S、P、H、O、N含量較低。鋼中五害兀素As、Sn、Pb.Sb.Bi含量超過(guò)一定限度時(shí)，都會(huì)明顯降低高溫機(jī)械性能，增加鋼的高溫脆性，降低鋼的強(qiáng)度和韌性，使鋼變脆，而且As、Sn可以明顯增加Ti熱脆性傾向，因此需對(duì)As、Sn及五害元素含量進(jìn)行限制。
[0017]采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的壓水堆核島用磁控連接件與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1.成分設(shè)計(jì)合理、成本低、使用安全可靠；
[0019]2.本蒸汽發(fā)生器用連接拉桿條材料其抗拉強(qiáng)度780_815MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)598MPa，伸長(zhǎng)率18%，硬度230-260，收縮率52_75%，布氏硬度228-285HB，0°C沖擊值大于42-80J。在1000°C高溫下長(zhǎng)期工作具有較高強(qiáng)度與耐腐蝕能力，其高溫應(yīng)力強(qiáng)度穩(wěn)定；
[0020]3.因?yàn)榧尤肓宋⒘康南⊥猎睾筒捎昧穗p聯(lián)熔煉的特殊的制備工藝，確保材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能；
[0021]4.本壓水堆核島用磁控連接件可替代進(jìn)口，確保蒸汽發(fā)生器用連接拉桿運(yùn)行的安全可靠性，有效延長(zhǎng)核電站蒸汽發(fā)生器的使用壽命，降低成本，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。為推進(jìn)核電裝備國(guó)產(chǎn)化有著十分重要意義。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0023]一種壓水堆核島用磁控連接件，按重量百分比計(jì)算，所含成分如下:
[0024]C:0.10 ~0.15 ；T1:0.55 ~0.65 ；Mn:0.90 ~1.20 ；S1:0.20 ~0.45 ；P ≤ 0.015 ；S ≤ 0.005 ；Cr:0.20 ~0.30 ；Mo:0.25 ~0.40 ；N1:1.10 ~1.25 ；Nb:0.015 ~0.025 ；Al ≤ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤ 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤ 0.020，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總計(jì)100% ；[0025]其中所述S1、Mn、Cr、N1、T1、Fe的純度均大于99%，粒度均為20_50um;所述稀土Re為混合稀土金屬，其純度大于99%，塊狀60*100mm。
[0026]一種高性能磁控連接件的制備方法，包括如下步驟:
[0027]A、按壓水堆核島用磁控連接件所含成分的重量百分比計(jì)算進(jìn)行原料配制:C:0.10 ~0.15 ；Ti:0.55 ~0.65 ；Mn:0.90 ~1.20 ；S1:0.20 ~0.45 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr:0.20 ~0.30 ；Mo:0.25 ~0.40 ；N1:1.10 ~1.25 ；Nb:0.015 ~0.025 ；A1 ^ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ( 0.0002 ；0 ( 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.020，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總計(jì)100% ；
[0028]B、將按前述配制的原料按冶煉順序加入感應(yīng)爐中冶煉，熔清后溫度；其中脫氧造渣時(shí)的精煉溫度:1550°C~1600°C，精煉時(shí)間大于40分鐘，造白渣保持15分鐘；
[0029]C、電渣重熔，電渣重熔溫度:1520°C~1580°C、熔煉電壓:55/60V ;熔煉電流:5000/6000A ；
[0030]D、鍛造，開鍛溫度:1150認(rèn)終鍛溫度> 9500C ；
[0031]E、熱軋，熱軋溫度1150°C，終軋溫度≥9500C ；
[0032]F、淬火，正火溫度980°C~1050°C，淬水冷卻；
[0033]G、回火，回火溫度600°C~650°C，水冷卻或空冷卻；
[0034]H、剝除鋼棒表面氧化層得到蒸汽發(fā)生器連接桿成品。
[0035]改進(jìn)制造方法中步驟B~H為:
[0036]B、將按前述配制的原料按冶煉順序加入感應(yīng)爐中冶煉，熔清后溫度1500°C~1580°C;其中脫氧造渣時(shí)的精煉溫度:1570°C~1580°C，精煉時(shí)間大于40分鐘，造白渣保持15分鐘；
[0037]C、電渣重熔，電渣重熔溫度:1550°C~1560°C、熔煉電壓:55/60V ;熔煉電流:5000/6000A ；
[0038]D、鍛造，開鍛溫度:1150認(rèn)終鍛溫度> 9500C ；
[0039]E、熱軋，熱軋溫度1150°C，終軋溫度≥9500C ；
[0040]F、淬火，正火溫度1000°C~1010°C，淬水冷卻；
[0041]G、回火，回火溫度620°C~630°C，水冷卻或空冷卻；
[0042]H、剝除鋼棒表面氧化層得到蒸汽發(fā)生器用連接桿成品。
[0043]本發(fā)明壓水堆核島用磁控連接件制備了 16爐實(shí)施例，下面列出其中8個(gè)實(shí)施例的拉桿材料所含成分，其中含量按重量％計(jì)算:
[0044]第一爐:
[0045]C:0.12 ；Ti:0.61 ；Mn:1.10 ；S1:0.35 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr:0.26 ；Mo:0.33 ；Ni:1.16 ；Nb:0.020 ；A1 ( 0.02 ；N ( 0.008 ；H ( 0.0002 ；0 ( 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.020 ；
[0046]第二爐:
[0047]C:0.12 ；Ti:0.62 ；Mn:1.10 ；S1:0.35 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr:0.27 ；Mo:0.32 ；Ni:1.16 ；Nb:0.020 ；A1 ( 0.02 ；N ( 0.008 ；H ( 0.0002 ；0 ( 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.020 ；
[0048]第三爐:[0049]C:0.125 ；T1:0.61 ；Mn:1.15 ；S1:0.325 ；P ≤ 0.015 ；S ≤ 0.005 ；Cr:0.26 ；Mo:0.33 ；Ni:1.17 ；Nb:0.019 ；A1 ≤ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤ 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤ 0.020 ；
[0050]第四爐:
[0051]C:0.125 ；Ti:0.62 ；Mn:1.15 ；S1:0.325 ；P ≤ 0.015 ；S ≤ 0.005 ；Cr:0.26 ；Mo:0.34 ；Ni:1.16 ；Nb:0.021 ；A1 ≤ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤ 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤ 0.020 ；
[0052]第五爐:
[0053]C:0.13 ；Ti:0.59 ；Mn:1.15 ；S1:0.31 ；P ≤ 0.015 ；S ≤ 0.005 ；Cr:0.25 ；Mo:0.34 ；Ni:1.17 ；Nb:0.021 ；A1 ≤ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤ 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤ 0.020 ；
[0054]第六爐:
[0055]C:0.13 ；Ti:0.60 ；Mn:1.05 ；S1:0.32 ；P ≤ 0.015 ；S ≤ 0.005 ；Cr:0.25 ；Mo:0.34 ；Ni:1.17 ；Nb:0.021 ；A1 ≤ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤ 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤ 0.020 ；
[0056]第七爐:
[0057]C:0.12 ；Ti:0.59 ；Mn:1.05 ；S1:0.30 ；P ≤ 0.015 ；S ≤ 0.005 ；Cr:0.25 ；Mo:0.325 ；N1:1.17 ；Nb:0.02 ；A1 ≤ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤ 0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤ 0.020 ；
[0058]第八爐:
[0059]C:0.12 ；Ti:0.60 ；Mn:1.05 ；S1:0.33 ；P ≤ 0.015 ；S ≤ 0.005 ；Cr:0.25 ；Mo:0.325 ；N1:1.16 ；Nb:0.02 ；A1 ≤ 0.02 ；N ≤ 0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤ 0.003 ；
As+Sn+Pb+Sb+Bi ≤ 0.020。
[0060]上述八爐實(shí)施例其制備方法均為:選用超低碳的純鐵，按照本發(fā)明八爐實(shí)施例設(shè)計(jì)成分配料，采用雙聯(lián)冶煉方法工藝，其中感應(yīng)爐冶煉脫氧造渣時(shí)的精煉溫度:1575°C，精煉時(shí)間為60分鐘，白渣保持15分鐘一電渣重熔，精煉溫度:1575°C、熔煉電壓:55/60V ；熔煉電流:5000/6000A —鍛造，開鍛溫度:1150°C，終鍛溫度:1000°C —熱軋，熱軋溫度:1150°C、終軋溫度:1000°C —淬火，正火溫度:1005°C，淬水冷卻一回火，回火溫度625°C，水冷卻或空氣冷卻。
[0061]以上1-8爐的實(shí)施例所設(shè)計(jì)制備的核電站蒸汽發(fā)生器用拉桿條材料已經(jīng)批量供給使用并得到認(rèn)可，經(jīng)有關(guān)部門對(duì)其成分、綜合力學(xué)性能進(jìn)行了檢測(cè)、試驗(yàn)，檢測(cè)報(bào)告如下:
[0062]一.東方電氣(南京)重型機(jī)器有限公司質(zhì)量理化計(jì)量室
[0063]材料類別:壓水堆核島用磁控連接件材料。
[0064]樣品名稱:本發(fā)明
[0065]實(shí)施例1-8爐，每爐I支，退火，規(guī)格:Φ IOmm,
[0066]檢驗(yàn)依據(jù):NPC-44300-JTlI6Rev:C ；
[0067]技術(shù)條件:NPC-44300-JTlI6Rev:C ；
[0068]試驗(yàn)溫度:室溫，[0069]1.力學(xué)性能試驗(yàn)
【權(quán)利要求】
1.一種高性能磁控連接件的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: A、按壓水堆核島用磁控連接件所含成分的重量百分比計(jì)算進(jìn)行原料配制:
C:0.12 ；Ti:0.61 ；Mn:1.10 ；S1:0.35 ；P ≤0.015 ；S ≤0.005 ；Cr:0.26 ；Mo:0.33 ；Ni:1.16 ；Nb:0.020 ；A1 ≤0.02 ；N ≤0.008 ；H ≤ 0.0002 ；0 ≤0.003 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020 ；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)； B、將按前述配制的原料按冶煉順序加入感應(yīng)爐中冶煉，熔清后溫度1500°C~1580°C；其中脫氧造渣時(shí)的精煉溫度:1570°C~1580°C，精煉時(shí)間大于40分鐘，造白渣保持15分鐘； C、電渣重熔，電渣重熔溫度:1550°C~1560°C、熔煉電壓:55/60V ;熔煉電流:5000/6000A ； D、鍛造，開鍛溫度:1150°C，終鍛溫度≥950°C； E、熱軋，熱軋溫度1150°C，終軋溫度≥9500C； F、淬火，正火溫度1000°C~1010°C，淬水冷卻； G、回火，回火溫度620°C~630°C，水冷卻或空冷卻； H、剝除鋼棒表面氧化層得到蒸汽發(fā)生器用連接桿成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓水堆核島用磁控連接件，其特征在于:其中所述Mn、S1、Cr、N1、Fe的純度均大于99%，粒度均為20-50um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓水堆核島用磁控連接件，其特征在于:其抗拉強(qiáng)度890-1080MPa,屈服強(qiáng)度大于 690MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓水堆核島用磁控連接件，其特征在于:其伸長(zhǎng)率大于25%,斷面收縮率大于60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓水堆核島用磁控連接件，其特征在于:其布氏硬度268-335HB,0°C KV 沖擊值大于 50J。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103725981SQ201310515731
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月26日
【發(fā)明者】梅欣 申請(qǐng)人:溧陽(yáng)市浙大產(chǎn)學(xué)研服務(wù)中心有限公司