本發(fā)明設計一種水堆核電站ACP1000用抗振條組件及其生產(chǎn)方法。

背景技術：

國產(chǎn)第三代壓水堆核電站ACP1000中的U形熱傳管是一回路系統(tǒng)壓力邊界中最關鍵也是最薄弱的環(huán)節(jié)。一旦傳熱管振動破壞，就得更換蒸汽發(fā)生器，這勢必造成人力、財力和事件的巨大浪費，也增加了檢修人員受放射性輻照的危險。因此，解決蒸汽發(fā)生器破管事故是關系到核電站的安全性以及使核電站具有競爭力和生命力的關鍵問題。

要盡量消除振動產(chǎn)生的根源，一般需要在蒸汽發(fā)生器中U形傳熱管的彎頭處加裝抗振條組件(即ACP1000抗振條組件)，如何提供一種抗振性能好的抗振條組件，是本領域的技術難題。

ACP1000抗振條組件生產(chǎn)用合金，經(jīng)多次冷軋得到的冷軋帶材960℃退火后制作帶環(huán)狀封接件時出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，金相分析表明出現(xiàn)開裂問題的合金晶粒度是3.5～6.5級，為異常粗大晶粒，且同批次產(chǎn)品的晶粒度差異過大，若不針對晶粒度級差較大的產(chǎn)品進行差異化處理，得到的產(chǎn)品性能不一致，直接影響材料深沖性能和封接性能，關系ACP1000抗振條組件的質量和壽命。

如何避免膨脹合金冷軋帶材在制造過程中出現(xiàn)粗大晶粒、得到晶粒度級差較小的冷軋帶材是本領域技術人員需要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、抗振性能好的ACP1000抗振條組件及其生產(chǎn)方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種ACP1000抗振條組件，包括：V字型結構的抗振條，分別固定套設于抗振條兩端的兩個端帽，所述各端帽通過多個定位銷或螺釘固定在所述抗振條的端部。

所述端帽及抗振條上設有適于與定位銷配合的通孔。

或所述端帽和抗振條的端部設有與所述螺釘螺紋配合的螺紋孔。

所述抗振條兩端末端處呈矩形，其余處呈管狀，所述矩形部的四邊設有倒角，所述端帽內(nèi)設有與該矩形部配合的矩形槽，使端帽在套設時只會局限在端部，便于安裝。

所述端帽和定位銷選用690鎳基合金材料，機組蒸汽發(fā)生器中的U型熱傳管也是鎳基合金材料，三者材料相同，可以方便將定位銷、U型熱傳管與所述端帽焊接固定。690鎳基合金材料同時具有耐腐蝕性強的特點。所述螺釘和定位銷表面設有一層耐磨層，以避免螺釘和定位銷因磨損而松動，確?？拐裥阅?，所述耐磨層由氧化鋯陶瓷材料制成。

所述抗振條包括的各成分及其重量百分比包括：

C≤0.03％；

P≤0.020％；

S≤0.020％；

Mn≤0.50％；

Si≤0.30％；

Cu≤0.20％；

Cr≤0.20％；

Mo≤0.20％；

Ni：34.2～35.2％；

Co：8.5～9.5％；余量為鐵；該抗振條晶粒度為6～9級且級差在1.5級以內(nèi)。

一種上述抗振條的生產(chǎn)方法，包括：

配料→抽真空→充氬氣→通電→熔煉→加稀土元素→停電→澆注，冷卻后得到鋼錠；

然后進行鍛鋼、熱軋、多次冷軋和中間熱處理、成品熱處理：

a.鍛鋼：始鍛溫度1280℃、終鍛溫度不低于1150℃，隨后進行空冷得到帶坯；

b.熱軋：將帶坯進行多道次熱軋，終軋溫度不低于1050℃，得到半成坯；

c.多次冷軋和中間熱處理：經(jīng)多次冷軋和中間退火將半成坯精軋成厚度符合要求的帶材，中間退火溫度控制在1050～1100℃；

d.帶材折彎呈V字型；

e.成品熱處理：將帶材在940～960℃范圍內(nèi)進行光亮退火，即獲得上述抗振條。

在鐵鈷鎳合金冶煉制得鋼錠的過程中，熔煉溫度控制在1500℃以上，在熔煉中出鋼前加入稀土元素Ce、La中的至少一種作為催化劑，加入的稀土元素的重量占其配料總質量的百分比為0.05～0.20％；由于稀土的平衡分配系數(shù)很小，在凝固過程中，稀土富集于結晶前沿的液相，阻止晶體的發(fā)育長大，使高溫金屬液在凝固過程中形成更多的核心，從而達到細化晶粒的目的，并使得該抗振條晶粒度為6～9級且級差在1.5級以內(nèi)。對于同種材料而言，合金的鑄態(tài)晶粒越細，軋制產(chǎn)品的晶粒也越細。且加入的稀土元素，在冶煉過程中與O、S等其它元素反應稀土的氧硫化物，其熔點非常高且穩(wěn)定，鋼液經(jīng)過鎮(zhèn)靜后，稀土氧化物、硫化物將從鋼中排除，從而凈化了鋼液，得到的合金純度更高。

進一步，熱軋帶坯進爐時溫度控制在600～800℃，避免進爐時溫度過高造成產(chǎn)品過燒，同時有效利用熱鍛加工后的余熱，減少能源浪費。

進一步，多次熱軋時將總變形量控制在70％～85％，有效改善晶粒的均勻性。

進一步，多次冷軋時將總變形量控制在50％～65％，可以避免材料處于臨界變形狀態(tài)，導致退火后生成粗大再結晶晶粒；多道次軋制可以有效的使軋制帶材的晶粒度更加均勻。

進一步，在冷軋前對表面進行修磨處理，去除表面裂紋。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明的ACP1000抗振條組件，結構簡單，產(chǎn)品質量符合核電站中蒸汽發(fā)生器對抗振條的精密要求，使用時更加安全。本抗振條的制備方法，經(jīng)嚴格的制備工序，保證了核電站中對蒸汽發(fā)生器的抗振條組件的工藝要求，保證了質量，提高了安全性，采用在端帽上增加定位銷，使端帽在抗振條組件與U型管的裝配過程中不會產(chǎn)生拉脫。(2)本發(fā)明的抗振條生產(chǎn)方法工序簡單，易于控制，均勻性更高，可以避免在后續(xù)的加工中因同批材料晶粒度級差較大造成加工工藝不同，造成資源的浪費和生產(chǎn)的難度加大；通過在冶煉過程中加入稀土元素并在后續(xù)的冷卻中去除，可以有效增加坯料的純凈度，同時細化坯料鑄態(tài)晶粒，為后續(xù)加工過程中避免出現(xiàn)粗大晶粒奠定基礎，得到的帶材晶粒度普遍在6～9級；采用多道次、大變形量的熱軋和冷軋加工，可以有效的使軋制帶材的晶粒度更加均勻，避免晶粒級差過大，同一批次的產(chǎn)品晶粒度級差在1.5級以內(nèi)，得到的帶材適應性更好，滿足了ACP1000抗振條組件的使用要求。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的ACP1000抗振條組件的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的A-A局部放大圖；

圖4是安裝后端帽的結構示意圖；

圖5是圖4的剖面示意圖。

具體實施方式

見圖1-2，本實施例的一種ACP1000抗振條組件，包括：V字型結構的抗振條1，分別固定套設于抗振條1兩端的兩個端帽2，所述各端帽2通過多個定位銷3或螺釘固定在所述抗振條1的端部。

所述端帽2及抗振條1上設有適于與定位銷3配合的通孔。

或所述端帽2和抗振條1的端部設有與所述螺釘螺紋配合的螺紋孔。

所述抗振條1兩端末端處呈矩形，其余處呈管狀，所述矩形部的四邊設有倒角，所述端 帽2內(nèi)設有與該矩形部配合的矩形槽，使端帽2在套設時只會局限在端部，便于安裝，所述端帽2的端部設有倒角，所述定位銷3的端部設有倒角。

所述端帽和定位銷選用690鎳基合金材料，機組蒸汽發(fā)生器中的U型熱傳管也是鎳基合金材料，三者材料相同，可以方便將定位銷、U型熱傳管與所述端帽焊接固定。690鎳基合金材料同時具有耐腐蝕性強的特點。

本實施例試制了3批抗振條，分別加入不同比例的稀土元素，且均經(jīng)過配料→抽真空→充氬氣→通電→熔煉→加稀土元素→停電→澆注，冷卻后得到鋼錠；在制備對比例的過程中，除在熔煉過程中未加入稀土元素外其余均和實施例的生產(chǎn)工藝相同，對得到的坯料使用能譜儀進行化學元素成分檢測，其結果和冶煉過程中添加的稀土元素成分含量見表1，其中余量Fe元素含量未列出。

將冶煉得到的實施例鋼錠和對比例鋼錠進行鍛制，始鍛溫度1280℃、終鍛溫度1150℃，得到厚度為32mm的帶坯。

將帶坯進行再加熱后進行熱軋，入爐溫度控制在600～800℃，加熱溫度1180～1200℃，預熱時間30～40min，保溫時間＜10min，開軋溫度＞1160℃，終軋溫度＞1050℃，終軋后空冷；軋制工藝為32→25→19→15→12→9→7.5→6.5→5.5→4.8mm，總變形量85.0％，9個熱軋道次，得到壁厚為4.8mm的半成坯。

將得到的半成坯進行中間熱處理，然后經(jīng)堿浸、水淬、三酸洗、高壓水沖洗、中和去除熱加工氧化皮，然后進行使用水磨機對半成坯表面進行修磨；半成坯每面水磨次數(shù)應≥4次，直至鋼帶表面粗糙度達到2～3μm，表面沒有劃傷、裂紋、起皮等缺陷。

將修磨后的半成坯進行冷軋，冷軋軋制道次越多，帶材表面粗糙度越小，表面越光潔；將厚度為4.8mm的實施例1、2、3和對比例的帶材通過不同的冷軋道次均軋制到厚度為1.7mm，總的變形量均為64.6％，其中實施例1軋制5道次，實施例2軋制6道次，實施例3軋制7道次，對比例軋制5道次。相鄰冷軋道次之間進行中間熱處理，溫度為1080～1100℃。

帶材折彎呈V字型后，將冷軋得到的1.7mm后的帶材350mm使用保護氣氛光亮退火機組分別進行成品熱處理，溫度為940～960℃；光亮退火工作氣氛為75％的氫氣和25％氮氣混合氣體，避免帶材表面氧化。

對熱處理后的成品分別進行取樣，標注編號，按照YBT5231-2005標準的規(guī)定，在真空或氫氣氣氛中將試樣加熱至900℃士20℃，保溫lh，再加熱至1100℃士20℃，保溫15min,以不大于5℃/min的速度冷至200℃以下出爐。對得到的試樣進行晶粒度檢測，得到結果見表2。

表1實施例及對比例化學元素成分和冶煉過程中加入的稀土元素含量

表2各試樣晶粒度檢測結果

由表2可知，在冷軋同樣道次的情況下，在冶煉過程中加入了稀土元素的實施例1制得的鐵鈷鎳合金4J44冷軋帶材的晶粒度在6.5級至7.5級之間，與未在冶煉過程中加入稀土元素的對比例制得的鐵鈷鎳合金冷軋帶材的晶粒度相比明顯更細，且級差更小；且由對比例2和對比例3可知，在一定范圍內(nèi)隨著稀土元素的增加和冷軋道次的增加，得到的帶材晶粒度更細且級差更??；通過在冶煉過程中加入稀土元素并在后續(xù)的冷卻中去除，可以有效增加坯料的純凈度，同時細化坯料鑄態(tài)晶粒，為后續(xù)加工過程中避免出現(xiàn)粗大晶粒奠定基礎；采用多道次、大變形量的熱軋和冷軋加工，可以有效的使軋制帶材的晶粒度更加均勻，避免晶粒級差過大，同一批次的產(chǎn)品晶粒度級差在1.5級以內(nèi)，得到的帶材適應性更好。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。