專利名稱：核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新材料技術(shù)領(lǐng)域的防震條端板材料，特別是一種核電站蒸汽發(fā) 生器防震條端板材料及其制備方法。具體涉及一種NC15Fe材料，主要用于壓水堆核島 CPR1000蒸汽發(fā)生器防震條端板材料，還可以用作防震條連接銷和防震條固定環(huán)材料。
背景技術(shù)：
能源產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是制約國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，隨著國 民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對生活水平和環(huán)保的要求越來越高，因此，大力發(fā)展核電事業(yè)已成為當(dāng) 今能源開發(fā)的主導(dǎo)方向。核電與火力發(fā)電及其它新能源相比其優(yōu)勢是顯而易見的。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，也是核電站裝置中發(fā)生故障最多的設(shè)備之一，蒸汽發(fā)生器的工作性能 及安全可靠性對于整個(gè)糸統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。一臺核電站需設(shè)置幾臺蒸汽發(fā) 生器，內(nèi)含數(shù)以萬計(jì)的傳熱管，高溫度壓水在管束中流動，供給水沿著管子以垂直的方向流 動，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弓丨起震動， 因震動會導(dǎo)致管子損壞破裂，直致蒸汽發(fā)生器損壞，要更換一臺蒸汽發(fā)生器需2億美元左 右費(fèi)用，需停堆幾個(gè)月，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。為有效防止管子震動，設(shè)置防震條對核電站 安全可靠運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。蒸汽發(fā)生器防震條部件包括防震條、防震條端板、防震條連接銷及防震條固定環(huán)， 防震條部件是在高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下使用，對制造防震條部件材料的耐高溫強(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。目前我國用于制造防震條端板材料 仍依賴進(jìn)口，因此研發(fā)制造具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性的防震條端 板材料，以替代進(jìn)口，減少蒸汽發(fā)生器故障的發(fā)生，對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
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有防震條端板材料技術(shù)中的不足，提供一種“核電站蒸汽 發(fā)生器防震條端板材料及其制備方法”。該防震條端板材料用于制造核電站蒸汽發(fā)生器防 震條端板，該材料價(jià)格低、組分設(shè)計(jì)合理、制造工藝簡單，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗 蠕變性及可加工性能。其抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)350MPa，伸長率A為45%。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種核電站蒸汽發(fā)生 器防震條端板材料，按重量百分比計(jì)算，所含成分如下C 0. 003-0. 08% ； Si 0. 1-0. 4% ； Mn 0. 3-0. 8% ；P ^ 0. 015% ； S ^ 0. 01% ； Cr 14-17% ；N i 72-78% ； Cu 0. 05-0. 5% ； Ti 0. 05-0. 5% ；A 1 0. 05-0. 5% ； Fe 6-10% ； Xt 0. 01-1. 0% ；余量為不可避免的雜質(zhì)。
Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Ti、Al、Fe 的純度大于 98%，粒度為 20_50um。所述稀土 Xt為氟化鈰、氟化鑭的混合物，其純度大于98%，粒度為l-10um。本發(fā)明核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料的制備方法，包括如下步驟1)按防震條端板材料所含成分的重量百分比計(jì)算進(jìn)行原料配制C 0. 03-0. 08% ； Si 0. 1-0. 4% ； Mn 0. 3-0. 8% ；P ^ 0. 015% ； S ^ 0. 01% ； Cr 14-17% ；N i 72-78% ； Cu 0. 05-0. 5% ； Ti 0. 05-0. 5% ；A1 0. 05-0. 5% ； Fe 6-10% ； Xt 0. 01-1. 0% ；余量為不可避免的雜質(zhì)；2)將按前述配制的原料裝入真空精煉爐中冶煉，精煉期溫度控制在1520°C 1580°C，精煉時(shí)間40分鐘；3)電渣精煉，精煉期溫度控制在1520°C 1580°C，熔煉電壓45-50V，熔煉電流 2600-2800A ；4)鍛造，鍛造溫度1180°C -950°C，開鍛溫度1180°C ；5)熱軋，熱軋溫度1190°C _900°C，開軋溫度1190°C ；6)正火，正火溫度950°C -1060°C，空冷時(shí)間1. 5小時(shí)；7)多道次進(jìn)行拉拔一退火一拉拔，得到防震條端板材料成品。步驟7)中所述的拉拔采用單車進(jìn)行。步驟7)中所述的退火，其退火溫度為950°C -1050°C，退火保溫1小時(shí)。。步驟2)中所述的配制的原料裝入真空精煉爐中冶煉，其裝料順序?yàn)樘糃-純鐵 Fe-金屬鉻JCr-鎳板Ni-硅Si-錳Mn-銅Cu-鋁AL-鈦Ti，所述稀土 Xt在出爐前5分鐘 內(nèi)一次加入鋼液中充分?jǐn)嚢杈鶆?。該發(fā)明制備方法主要技術(shù)特點(diǎn)是采用真空精煉爐冶煉，使得脫氣充分，再經(jīng)電渣 精煉，使鋼液潔凈，稀土 Xt在真空冶煉過程中加入進(jìn)一步提高防震條端板材料質(zhì)量和力學(xué) 性能，拉拔過程的中間退火，拉拔采用單車慢速進(jìn)行，以減少磨擦?xí)r所產(chǎn)生的熱量積聚，最 終得到其抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)350MPa，伸長率A為45%的防震條端板材料。本發(fā)明核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料所設(shè)計(jì)成分的原理如下C:非常有效的硬化和固溶強(qiáng)化組元，穩(wěn)定馬氏體結(jié)構(gòu)，保證強(qiáng)度。但常常作 為裂紋源出現(xiàn)，如含量過高容易形成脆硬組織而引發(fā)延遲裂紋，其成分重量％限制在 0. 003-0. 08% ；Mn:脫氧和脫硫作用，確?？寡趸缘闹匾兀蛔?.01%不能得到充分脫氧， 超過1. 5%強(qiáng)度降低，其成分重量％限制在0. 3-0. 8% ；Si 脫氧、提高屈服強(qiáng)度、耐高溫腐蝕性，不足0.01%，不能得到充分抗氧化性，超 過0. 90%韌性降低，其成分重量％限制在0. 1-0.4% ；Ni 提高材料韌性，對強(qiáng)度的提高也有貢獻(xiàn)，其成分重量％限制在72-78% ；Cr 確保抗氧化性、耐高溫腐蝕性、提高高溫強(qiáng)度不可缺少的元素，含量過低，不能 顯現(xiàn)效果，含量過高，強(qiáng)度和韌性顯著降低，其成分重量％限制在14-17% ；Cu 在材料中提高對非氧化性酸的耐蝕性，其成分重量％限制在0. 05-0. 5% ；AL 作為脫氧劑而被添加，其成分重量％限制在0. 05-0. 5% ；
Ti 在材料中提高抗腐蝕性能，其成分重量％限制在0. 05-0. 5% ；S、P:是材料中不可避免的有害雜質(zhì)元素，其含量越低越好，其成分重量％，P: 彡 0. 015% ；S 彡 0. 01% ；Xt 材料中加入稀土，與Cr、Si的復(fù)合作用下具有良好的抗氧化性，稀土是強(qiáng)還原 性元素，稀土與硫有很大的親和力，在溶池中不僅具有脫氧作用，還具有明顯脫硫改善硫化 物夾雜的尺寸、形態(tài)和分布作用，減少材料中的夾雜物含量，可以改變夾雜物的組成、形態(tài)、 分布和性質(zhì)，抑制這些夾雜物在晶界中的偏析，從而改善了材料的各種性能，如韌性、焊接 性，本發(fā)明中成分重量％限制在0. 01-1. 0%。采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如 下優(yōu)點(diǎn)1.成分設(shè)計(jì)合理、成本低、使用安全可靠；2.本防震條材料其抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)350MPa，伸長率A為 45%，在110(TC高溫下長期工作具有較高強(qiáng)度與耐腐蝕能力，其高溫應(yīng)力強(qiáng)度穩(wěn)定；3.又因加入了微量的稀土元素和采用了特殊的制備工藝，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；4.本防震條端板材料可替代進(jìn)口，確保防震條使用的安全可靠性，有效延長核電 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。
具體實(shí)施例方式下面通過非限制性實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，理解本發(fā)明。本發(fā)明核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料制備了四爐實(shí)施例，爐號為105_5570、 5571、5572、5573，實(shí)施例1_4爐防震條端板材料所含成分及含量按重量％計(jì)算，祥見如下第一爐C0. 03%, Si 0. 3%, Mn 0. 7%, P :0. 01%, S :0. 006 %, Cr 15%, Ni 73%, Cu :0. 07%, Ti :0. 06%, A1 :0. 4% Fe :6. 5%, Xt :0. 07%,第二爐C:0. 05%, Si :0. 2%, Mn :0. 6%, P :0. 009%, S :0. 008%, Cr :16%, Ni 74%, Cu :0. 12%, Ti :0. 12%, A1 :0. 3% Fe :7. 5%, Xt :0. 08%,第三爐C:0. 04%, Si :0. 25%, Mn :0. 5%, P :0. 008%, S :0. 007%, Cr :15. 5%, Ni :76%, Cu :0. 12%, Ti :0. 2%, A1 :0. 2% Fe :8. 0%, Xt :0. 06%,第四爐:C:0. 07%, Si :0. 35%, Mn :0. 4%,P :0. 07%, S :0. 001%, Cr :16. 5%,Ni 75%, Cu :0. 3%, Ti :0. 3%, A1 :0. 1% Fe :7. 0%, Xt :0. 05%,上述四爐實(shí)施例其制備方法為1).選用純鐵，按照本發(fā)明四爐實(shí)施例設(shè)計(jì)成分配料；2).真空精煉爐冶煉，按其裝料順序進(jìn)行裝料碳C-純鐵Fe-金屬鉻JCr_鎳板 Ni-硅Si-錳Mn-銅Cu-鋁AL-鈦Ti，所述稀土 Xt在出爐前5分鐘內(nèi)一次加入鋼液中充分 攪拌均勻，精煉期溫度控制在1520°C 1580°C，精煉時(shí)間40分鐘；3).電渣精煉，精煉期溫度控制在1520°C 1580°C，熔煉電壓45-50V，熔煉電流 2600-2800A ；4)鍛造，鍛造溫度1180°C -950°C，開鍛溫度1180°C ；5)熱軋，熱軋溫度1190°C _900°C，開軋溫度1190°C ；
6).正火，正火溫度950°C -1060°C，空冷時(shí)間1. 5小時(shí)；7)多道次進(jìn)行(拉拔-退火-拉拔)，中間退火采用退火溫度為950°C-1050°C退 火，退火保溫1小時(shí)，拉拔采用單車慢速(速度10米/分鐘)進(jìn)行，例如根據(jù)用戶需求，拉 拔道次為 4 道次，4 16-14. 5*14. 5-13*13. 5-12*12-11*11。以上實(shí)施例所設(shè)計(jì)、制備的核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料已經(jīng)有關(guān)部門對其 成分、綜合力學(xué)性能進(jìn)行了檢測、試驗(yàn)，檢測報(bào)告如下一.機(jī)械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心材料類別防震條端板。樣品名稱NC15Fe(本發(fā)明)；樣品特征塊樣檢測依據(jù)和/ 判定依據(jù)GB/T223. 11-2008GB/T8647. 4-2006 ISO 4938-1988檢測數(shù)據(jù)/結(jié)果C 0. 003% Cr 15. 50% Mn 0. 71%S 0. 001% P < 0. 002% Ni 75. 94%Ti 0. 059% Cu 0. 076% Al 0. 10%二 .江蘇省不銹鋼制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心材料類別防震條端板；樣品名稱方棒；規(guī)格型號11*11mmNC15Fe(本發(fā)明)；樣品數(shù)量1根*300mm ；樣品狀態(tài)符合檢驗(yàn)要求；檢驗(yàn)設(shè)備CMT5305 (0. 5級)微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)；檢驗(yàn)依據(jù)GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》。檢驗(yàn)結(jié)果 三.東方電氣(廣州)重型機(jī)器有限公司質(zhì)量理化計(jì)量室材料類別防震條端板，樣品名稱:NC15Fe(本發(fā)明)；實(shí)施例1-4爐，每爐2支，退火，規(guī)格4 10mm,檢驗(yàn)依據(jù)DF-SG/PS_011Rev :A ；NPS-DSD-SG022 Rev :A ；技術(shù)條件NPS-DSD_SG022；
試驗(yàn)溫度室溫。1.力學(xué)性能試驗(yàn) 2.金相檢驗(yàn) 3.蒸汽發(fā)生器用防震條端板NC15Fe (本發(fā)明)檢驗(yàn)評定報(bào)告1).試件狀態(tài)防震條組件裝配之前2).檢驗(yàn)類型化學(xué)分析、力學(xué)性能、超聲波探傷、熱處理、目視檢查、尺寸檢查。檢驗(yàn)結(jié)果
1.目視檢查、尺寸檢查、角度和平面度檢查。結(jié)果合格。2.熔煉分析1).超聲波探傷(熱軋漂白后)。結(jié)果無缺陷。2).熱處理。結(jié)果合格。3.機(jī)械性能檢測分析(熱處理酸洗后)。結(jié)果合格。4.產(chǎn)品分析。結(jié)果合格。評定結(jié)果根據(jù)防震條試制件評定情況分析，上述防震條NC15Fe端板(本發(fā)明) 滿足蒸汽發(fā)生器用防震條的各項(xiàng)要求，產(chǎn)品的制造工藝穩(wěn)定。通過以上的實(shí)施例及力學(xué)性能檢測，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的核電站蒸汽發(fā)生器防震條端 板材料具有成分設(shè)計(jì)合理、成本低、制造工藝穩(wěn)定，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性 及可加工性能，滿足蒸汽發(fā)生器用防震條的各項(xiàng)使用要求，確保使用安全可靠。對提高生產(chǎn) 效率，有效延長核電站蒸汽發(fā)生器的使用壽命，降低生產(chǎn)成本具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義。
權(quán)利要求
一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料，其特征在于，按重量百分比計(jì)算，所含成分如下C0.003-0.08％；Si0.1-0.4％； Mn0.3-0.8％；P≤0.015％； S≤0.01％； Cr14-17％；Ni72-78％；Cu0.05-0.5％；Ti0.05-0.5％；Al0.05-0.5％； Fe6-10％；Xt0.01-1.0％；余量為不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料，其特征在于，Si、 Mn、Cr、Ni、Cu、Ti、Al、Fe 的純度大于 98%，粒度為 20_50um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料，其特征在于，所述 稀土 Xt為氟化鈰、氟化鑭的混合物，其純度大于98%，粒度為l-10um。
4.一種如權(quán)利要求1所述的一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料的制備方法，其特 征在于包括如下步驟1)按防震條端板材料所含成分的重量百分比計(jì)算進(jìn)行原料配制 C 0. 003-0. 08% ；Si 0. 1-0. 4% ； Mn 0. 3-0. 8% ；P ^ 0. 015% ； S ^ 0. 01% ； Cr 14-17% ； Ni 72-78% ； Cu 0. 05-0. 5% ；Ti 0. 05-0. 5% ； A1 0. 05-0. 5% ； Fe 6-10% ； Xt 0. 01-1. 0% ； 余量為不可避免的雜質(zhì)；2)將按前述配制的原料裝入真空精煉爐中冶煉，精煉期溫度控制在1520°C 1580°C， 精煉時(shí)間40分鐘；3)電渣精煉，精煉期溫度控制在1520V 1580°C，熔煉電壓45-50V，熔煉電流 2600-2800A ；4)鍛造，鍛造溫度1180°C-950°C，開鍛溫度1180°C ；5)熱軋，熱軋溫度1190°C_900°C，開軋溫度1190°C ；6)正火，正火溫度950°C_1060°C，空冷時(shí)間1. 5小時(shí)；7)多道次進(jìn)行拉拔一退火一拉拔，得到防震條端板材料成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料的制備方法，其特征 在于，步驟7)中所述的拉拔采用單車進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料的制備方法，其特征 在于，步驟7)中所述的退火，其退火溫度為950°C -1050°C，退火保溫1小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料的制備方法，其特 征在于，步驟2)中所述的配制的原料裝入真空精煉爐中冶煉，其裝料順序?yàn)樘糃-純鐵 Fe-金屬鉻Cr-鎳板Ni-硅Si-錳Mn-銅Cu-鋁AL-鈦Ti，所述稀土 Xt在出爐前5分鐘內(nèi) 一次加入鋼液中充分?jǐn)嚢杈鶆颉?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料及其制備方法，涉及壓水堆核島CPR1000蒸汽發(fā)生器防震條端板材料。按重量百分比計(jì)算，所含成分為C0.003-0.08％；Si0.1-0.4％；Mn0.3-0.8％；P≤0.015％；S≤0.01％；Cr14-17％；Ni72-78％；Cu0.05-0.5％；Ti0.05-0.5％；Al0.05-0.5％；Fe6-10％；Xt0.01-1.0％；余量為不可避免的雜質(zhì)。該防震條端板材料的制備方法原料配制、真空精煉爐冶煉、電渣精煉、鍛造、熱軋、正火、多道次進(jìn)行(拉拔→退火→拉拔)，得到防震條端板材料成品。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的核電站蒸汽發(fā)生器防震條端板材料成分設(shè)計(jì)合理，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能；對提高生產(chǎn)效率，有效延長核電站蒸汽發(fā)生器的使用壽命，降低生產(chǎn)成本具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義。
文檔編號C22C1/02GK101851714SQ201010183930
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者華大鳳, 王樹平 申請人:江蘇新華合金電器有限公司