[發明專利]一種鋯合金管材高精度矯直方法

有效

• 申請號: 201410182967.6
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN103920753A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 譚葉林;呂艷蘭;王丹陽;候會文;崔甫;崔志昌;王建民;張帆;方正義
• 申請（專利權）人: 遼寧銀捷裝備科技股份有限公司
• 主分類號: B21D3/02
• 分類號: B21D3/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于管材矯直技術領域，特別是涉及一種鋯合金管材高精度矯直方法。

背景技術

目前，核發電設備所使用的鋯合金燃料管(Zr-4)壁厚僅為0.53mm，屬于極薄壁管，由于燃料管需要在高壓水冷環境中工作，而該環境中氫離子的含量又很高，如果燃料管的表面存在微裂，微裂處極易吸附氫離子，從而產生“氫脆”現象，使燃料管的氫化物取向超標，增加了核泄漏的風險。

鋯合金燃料管需要經過矯直處理后方可使用，而矯直后的燃料管需要達到無微裂、無劃痕、無反彈、無盲區和無橢圓的表面技術指標要求，且燃料管直線度不能大于0.3mm/m。采用傳統矯直機進行矯直的方法，暫時還都無法避免燃料管表面產生微裂，雖然國外出現了一種無對壓矯直技術，能夠實現燃料管表面無微裂的技術指標要求，但是對于燃料管無橢圓、無反彈的技術指標仍不夠理想。現有的矯直技術依然無法滿足燃料管表面技術指標的全面要求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種鋯合金管材高精度矯直方法，通過該矯直方法，能夠滿足燃料管表面無微裂的技術指標要求，同時能夠滿足燃料管無反彈、無盲區、無橢圓、表面無劃痕的技術指標要求。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種鋯合金管材高精度矯直方法，包括如下步驟：

步驟一：確定鋯合金管材的尺寸參數

步驟二：確定矯直機的結構參數

①確定矯直機輥系結構；

②確定矯直輥的輥形，矯直輥采用三段等曲率反彎輥形；

③確定矯直輥與主機機臺夾角；

④確定矯直導程，矯直導程的計算公式為

t＝πdtanα

其中，t為矯直導程，即鋯合金管材的某一相位在輥縫內螺旋式旋轉一周為一個矯直導程，π為圓周率，d為鋯合金管材外徑，α為矯直輥與主機機臺夾角；

步驟三：確定矯直輥的輥形參數，具體為確定矯直輥反彎半徑，使輥縫內的矯直力呈均布狀態；

①確定輥縫內最大彎矩M₁，其計算公式為

M₁＝0.8r³δ_s/1000

其中，r為鋯合金管材的半徑，δ_s為鋯合金管材的屈服強度；

②按分段距離計算均布壓力對應的彎矩，第一段距離內均布壓力對應的彎矩為M₂，第二段距離內均布壓力對應的彎矩為M₃，第三段距離內均布壓力對應的彎矩為M₄；

其中

M₂＝0.563M₁

M₃＝0.25M₁

M₄＝0.0625M₁

各分段距離均為a，其中a＝t/2，t為矯直導程；

③在各分段距離為a的區間內，輥縫中各點的壓力值分別為F₁、F₂、F₃及F₄，則F₁＝F₂＝F₃＝F₄＝aq，q為均布壓力值，其中

M₄＝qa²/2

由M₄＝0.0625M₁，可得

q＝0.125M₁/a²

則，F₁＝F₂＝F₃＝F₄＝0.125M₁/a；

④確定M₁段的矯直輥反彎半徑ρ₁，ρ₁具體為矯直輥輥腰處的反彎半徑，且矯直輥反彎半徑ρ₁作為標定值；

M₂段的矯直輥反彎半徑ρ₂的計算公式為

ρ₂＝1.78ρ₁

M₃段的矯直輥反彎半徑ρ₃的計算公式為

ρ₃＝4ρ₁

M₄段的矯直輥反彎半徑ρ₄的計算公式為