[發明專利]核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法

有效

• 申請號: 201310690644.3
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN103695810A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 楊春樂;楊孟嘉;陳志強;冉小兵;鄧小云;戴長年;劉寶亭;米大為;唐茂;吳昊
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;中國廣核集團有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/52;C22C38/54;C22C38/48;C22C38/42;B23P15/00;G21C7/14
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才;王冬華

技術領域

本發明屬于核電技術領域，更具體地說，本發明涉及一種核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法。

背景技術

核電站核安全級設備--控制棒驅動機構(CRDM)是核電站反應堆系統中重要的機械設備，作為反應堆控制和保護系統的一部份，CRDM是極其重要的執行機構，其主要功能是驅動控制棒在堆芯中上、下運動，實現反應堆啟動、提升功率、保持功率、負荷跟蹤、正常停堆和事故停堆。

壓水堆核電站CRDM套管軸是一根細長的空心管，坯料尺寸為80x47.2x1100mm。CRDM套管軸具有導向作用，驅動桿從管中心穿過。CRDM套管軸是由低碳奧氏體不銹鋼材料制造，需要通過晶間腐蝕實驗。

但是，CRDM套管軸長期被國外少數幾個國家壟斷，他們長期控制著全球核電項目的CRDM套管軸供貨市場。完全依賴于國外少數CRDM設備生產廠家供貨，我國不僅需要多付出昂貴的采購成本，而且供貨周期不確定，風險大，曾經不同程度影響到我國在建核電新項目的工期進度。

有鑒于此，確有必要提供一種核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法，其包括以下步驟：

1)選取原料并通過電爐冶煉+AOD精煉+LF爐精煉，獲得鋼水；

2)將鋼水澆注成鋼錠，其中，以重量百分比計，鋼錠含有≤0.05-0.06%C、≤0.75%Si、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.015%S、≤0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、10.50-11.00%Ni、≤0.10%Co、≤0.001%B、≤0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N和余量Fe；

3)將鋼錠鍛造成管坯，對管坯進行熱穿孔以獲得荒管；以及

4)將荒管加工成核電站控制棒驅動機構套管軸。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟1)中，采用高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低P原料、金屬錳、硅鐵作為原料。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟2)中的澆注鋼錠在氬氣保護氣氛中進行。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟3)中，所述鋼錠加熱保溫后采用快鍛開坯和徑鍛制成管坯。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟3)中，所述鋼錠加熱保溫工藝為自≤700℃緩慢加熱至900-1000℃，在900-1000℃保溫2小時后再緩慢加熱至1000-1100℃，在1000-1100℃保溫2小時之后，出爐鍛造。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟3)中，鍛造時鋼錠鐓粗二次，鐓粗保溫后鋼坯出爐進行拔長鍛造，經多次鍛造后鋼坯鍛到所需中間坯尺寸，開坯后切除鋼錠頭、尾。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟3)中，所述鋼坯在徑鍛加熱爐中加熱，加熱溫度＞1120℃，加熱4.5小時，保溫2.5個小時，鋼坯出爐后在徑鍛機上鍛造到毛坯尺寸。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟4)中，將荒管加工成核電站控制棒驅動機構套管軸包括：荒管酸洗、冷軋、酸洗、矯直、潤滑、冷軋、成品加工和固溶熱處理。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟4)中，所述酸洗采用硝酸或氫氟酸。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟4)中，所述矯直采用機械方式矯直，彎曲度≤1mm/m。

作為本發明制備方法的一種改進，步驟1)中，AOD精煉+LF爐精煉時通過添加合金料來獲得鋼錠的成份。

此外，本發明還提供了一種核電站控制棒驅動機構套管軸，以重量百分比計，其含有≤0.05-0.06%C、≤0.75%Si、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.015%S、≤0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、10.50-11.00%Ni、≤0.10%Co、≤0.001%B、≤0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N和余量Fe。

作為本發明核電站控制棒驅動機構套管軸的一種改進，所述核電站控制棒驅動機構套管軸是通過前述制備方法獲得。

相對于現有技術，本發明核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法具有以下技術效果：通過化學成份的優化組合和制造工藝過程中成份的控制，CRDM套管軸達到RCCM規定的力學性能和功能的要求，在運行條件下不發生晶間腐蝕，壽命滿足CRDM的設計規范和國家標準要求，質量達到國外同類產品的先進水平，實現了CRDM套管軸不銹鋼管制造的國產化。

附圖說明