[發明專利]一種提高鋯合金管抗高溫腐蝕性的方法

有效

• 申請號: 201310316571.1
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103361592A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王榮山;束國剛;楊膠溪;咸春宇;翁立奎;劉彥章;王欣;張晏瑋;劉二偉;柏廣海
• 申請（專利權）人: 蘇州熱工研究院有限公司;北京工業大學;中廣核工程有限公司
• 主分類號: C23C8/12
• 分類號: C23C8/12
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;汪青

技術領域

本發明涉及鋯合金材料制備技術領域，尤其涉及一種提高鋯合金管抗高溫腐蝕性的方法。?

背景技術

在核電領域，鋯合金具有顯著的抗高溫腐蝕性能并且其熱中子吸收截面低，因此被廣泛用于核反應堆的壓力管和燃料包殼?；趯穗娔茉醇夹g的需求，核動力技術向高燃耗、長燃料循環周期的發展，為了提高燃料元件的燃耗，為了達到核反應堆60年的壽命期，這便要求作為燃料元件的包殼材料應當具有更加優異的耐腐蝕性。延長鋯合金的工作壽命很大程度上受限于高溫耐蝕性能的改善，這便要求鋯合金在服役環境條件下具有更加優異的耐腐蝕性。另外，隨著我國核電事業的發展,?反應堆結構材料和燃料及其相應處理技術的國產化是必然趨勢。

現有技術主要通過調節構成鋯合金管材的合金元素的化學組成及含量，通過優化材質本身來提高鋯合金管材在高溫條件下的抗腐蝕性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種新的提高鋯合金管抗高溫腐蝕性的方法?。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種提高鋯合金管抗高溫腐蝕性的方法，其是使鋯合金管的外表面發生氧化反應產生致密的氧化鋯預氧化膜層，氧化鋯預氧化膜層的厚度為5~10μm。?

優選地，使所述氧化反應在氬氣和氧氣的混合氣體中進行。更優選地，氧氣占所述混合氣體的體積比為80％~95％。

優選地，所述氬氣和氧氣的純度分別大于99.95wt%。

優選地，使氧化反應在氧化反應專用裝置內進行，該氧化反應專用裝置包括石英管，與石英管的兩端分別密封連接的第一端蓋和第二端蓋，設置在第一端蓋、第二端蓋兩個中的一個上的第一進氣管和第二進氣管，設置在第一端蓋、第二端蓋兩個中的另一個上的排氣管，以及高頻感應加熱設備，高頻感應加熱設備的感應線圈設置在石英管的外周，所述方法實施如下：將鋯合金管置入石英管內，且鋯合金管的兩端部分別與第一端蓋和第二端蓋連接，利用高頻感應加熱設備對鋯合金管進行加熱，同時，通過第一進氣管和第二進氣管分別向石英管內通入氧氣和氬氣，通過排氣管將石英管內的氣體排出。采取所述裝置和方法，工藝相對簡單、可控。

優選地，在進行氧化反應前，使用例如丙酮對鋯合金管的外表面進行清洗。

進一步地，所述氧氣和氬氣的總流量為10~15?L?/min。

優選地，所述方法還使在進行氧化反應時，以5~10L/min的流量向鋯合金管內通入保護氣體。保護氣體優選為氬氣。保護氣體可有效對鋯合金管進行保護和冷卻。

優選地，所述高頻感應加熱設備的頻率范圍為20000Hz~23000Hz，輸出功率為2000~4000瓦。

所述氧化反應的時間為15~70min。

所述鋯合金管可以為已知的各種鋯合金管材例如Zr-1.0Nb。

本發明還提供一種經過上述方法處理所得鋯合金管。

由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有如下優勢：

本發明通過在鋯合金管外表面形成致密的氧化鋯預氧化薄膜，該預氧化薄膜可有效阻擋鋯合金管服役時氧氫的擴散，從而有效提高了鋯合金管在高溫條件下的抗腐蝕性能。

附圖說明

圖1為本發明所采用的氧化反應專用裝置的結構示意圖；

其中：1、第一端蓋；2、第一進氣管；3、鋯合金管；4、鋯合金管內孔；5、第二進氣管；6、密封圈；7、石英管；8、感應線圈；9、排氣管；10、第二端蓋。?

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發明做進一步詳細的描述。以下實施例的方法均采用圖1所示的氧化反應專用裝置。

實施例1

（1）選取直徑9.8?mm、厚度0.6?mm的Zr-1.0Nb鋯合金管3，用丙酮清洗鋯合金管3外表面，將其固定于反應室第二端蓋10及第一端蓋1上，高頻感應加熱設備的感應線圈8放置在石英管7外圍的中部，石英管7、第二端蓋10、第一端蓋1以及密封圈6之間構成反應室11；

（2）分別通過第一進氣管2和第二進氣管5向反應室11內輸送氬氣和氧氣，由氬氣和氧氣構成的混合氣體的總流量為10?L/min，氧氣在混合氣體中的體積比為80％，通過鋯合金管內孔4將氬氣送入鋯合金管內孔內，氬氣流量5L/min，起到保護和冷卻鋯合金管3的作用，所使用的氬氣和氧氣均為99.95％的高純氣體；