[發(fā)明專利]一種新型核反應(yīng)堆壓力容器材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310424516.4
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103632735A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段綿俊;魏玲;李小全;王淮慶;陳俊;汪育;敬奇峰;王錄雁
• 申請（專利權(quán)）人: 魏玲;段綿俊;李小全
• 主分類號: G21C13/087
• 分類號: G21C13/087
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種新型核反應(yīng)堆壓力容器材料，屬于金屬復(fù)合材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

反應(yīng)堆壓力容器是反應(yīng)堆重要的結(jié)構(gòu)元件，其結(jié)構(gòu)強度對核反應(yīng)堆安全至關(guān)重要。目前常用的制造反應(yīng)堆壓力容器的方法是采用Mn-Ni-Mo低合金鋼經(jīng)鍛造后焊接而成。研究發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)堆高壓環(huán)境下，應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞對壓力容器完整性危害較大。為了防止高壓高溫水腐蝕帶來的危害，在壓力容器內(nèi)壁堆焊了7～8mm的不銹鋼或鎳基合金襯里。但是后續(xù)使用發(fā)現(xiàn)，內(nèi)壁不銹鋼堆焊層與壓力容器基體結(jié)合不緊密，易發(fā)生開裂，使得基體材料遭受劇烈的腐蝕，容易給反應(yīng)堆帶來危害和損失。而且堆焊層平整度差，結(jié)合質(zhì)量難以保證，工作強度大。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種低成本、高效的雙金屬反應(yīng)堆壓力容器復(fù)合材料，使得可以直接使用該材料建造壓力容器，無需再堆焊其它材料，提高了壓力容器內(nèi)表面質(zhì)量和整體結(jié)構(gòu)強度，降低成本。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

(1)該雙金屬反應(yīng)堆壓力容器材料由兩層金屬材料組成：基體材料和耐腐蝕材料。基體材料為低合金鋼A508，其成分中Mn：1.5％，Ni：0.4％～1.0％，Mo：0.6％，Si：0.18％，Cr：0.11％，Si≦0.18％，P≦0.005％，S≦0.009％，C≦0.18％，其余為Fe；耐腐蝕材料為308L，其成分為：Mn：2％，Ni：10.5％，Cr：20％，Si≦0.6％，P≦0.02％，S≦0.02％，C≦0.25％，其余為Fe。低合金鋼A508的強度高、塑性好，晶粒細(xì)、組織穩(wěn)定，成本低廉且使用經(jīng)驗豐富。308L具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和力學(xué)性能，在國內(nèi)外核電站已具有成熟的使用經(jīng)驗。

(2)用砂輪和拋光機將兩層金屬板的表面拋光打磨至表面粗糙度Ra＜6nm。

(3)將兩層金屬板依次放置于密實的沙石地基(1)上，其下層為Mn-Ni-Mo低合金鋼板(2)，上層為308L不銹鋼板(4)，中間放間隙物(3)將308L不銹鋼(4)板支撐起來，并在最上層布放炸藥(5)，上插雷管(6)，點燃雷管(6)，引爆炸藥(5)產(chǎn)生爆轟波，推動各層依次撞擊，使得兩層金屬板結(jié)合為復(fù)合金屬板，其裝配示意圖如圖2。

(4)為了消除爆炸復(fù)合時爆轟波對金屬板沖擊留下的應(yīng)力，優(yōu)選適當(dāng)?shù)耐嘶饻囟龋瑢⒃搹?fù)合金屬板放入熱處理爐中進行退火。

(5)將該金屬復(fù)合板修邊、校形、酸洗和拋光，即可制得核反應(yīng)堆壓力容器復(fù)合材料。

本發(fā)明有益效果：本發(fā)明最大的特點是生產(chǎn)一種全新的核反應(yīng)堆壓力容器復(fù)合材料，該材料的兩種金屬材料結(jié)合強度高，內(nèi)部晶粒細(xì)密，可經(jīng)受后續(xù)機加工而不脫離。應(yīng)用該材料建造壓力容器后，無需再使用堆焊工藝，減少了工作強度，提高了壓力容器內(nèi)表面質(zhì)量和結(jié)合強度，大大提高了壓力容器的耐腐蝕性能并降低成本。

附圖說明

圖1是新型核反應(yīng)堆壓力容器材料結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是新型核反應(yīng)堆壓力容器材料制備裝置示意圖。

具體實施方式

實施例1：

基體材料為低合金鋼A508，其成分基體材料為低合金鋼A508，其成分中Mn：1.5％，Ni：0.4％～1.0％，Mo：0.6％，Si：0.18％，Cr：0.11％，Si≦0.18％，P≦0.005％，S≦0.009％，C≦0.18％，其余為Fe；耐腐蝕材料為308L，其成分為：Mn：2％，Ni：10.5％，Cr：20％，Si≦0.6％，P≦0.02％，S≦0.02％，C≦0.25％，其余為Fe。A508鋼板的厚度為60mm；308L不銹鋼板的厚度為8mm。

(1)用砂輪和拋光機將兩層金屬板的表面拋光打磨至表面粗糙度Ra＜6nm。

(2)將兩層金屬板依次放置于密實的沙石地基(1)上，其下層為Mn-Ni-Mo低合金鋼板(2)，上層為308L不銹鋼板(4)，中間放間隙物(3)將308L不銹鋼(4)板支撐起來，并在最上層布放炸藥(5)，上插雷管(6)，點燃雷管(6)，引爆炸藥(5)產(chǎn)生爆轟波，推動各層依次撞擊，使得兩層金屬板結(jié)合為復(fù)合金屬板。

(3)為了消除爆炸焊接時爆轟波對金屬板沖擊留下的應(yīng)力，優(yōu)選適當(dāng)?shù)耐嘶饻囟龋瑢⒃搹?fù)合金屬板放入熱處理爐中進行退火。

(4)將該金屬復(fù)合板修邊、校形、酸洗和拋光，即可制得核反應(yīng)堆壓力容器復(fù)合材料。

經(jīng)檢驗，該復(fù)合核反應(yīng)堆壓力容器材料的焊合率為100％，雙金屬結(jié)合強度達(dá)到了596MPa，經(jīng)受剪切破壞時，破壞不發(fā)生在結(jié)合界面上，完全可以承受后續(xù)鍛造、軋制等機加工序，是一種優(yōu)良的核反應(yīng)堆壓力容器材料。