高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺，该工艺中，在换热管热处理前进行预处理，即喷砂处理，在换热管热处理以后进行表面氧化处理，再进行油封处理，从而确保其不被腐蚀。

Anticorrosion technology of T22 heat exchange tube for steam generator of high temperature gas cooled reactor

The invention discloses a high temperature gas cooled reactor corrosion process T22 steam generator heat exchange tube, the process of pretreatment in the heat exchanger before heat treatment, namely blasting treatment, surface oxidation treatment after heat pipe heat treatment, then seal treatment, so as to ensure their corrosion will be.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温气冷堆蒸汽发生器中换热管的防腐工艺，具体涉及一种通过氧化处理及矿物油封闭方法实现的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺。
技术介绍
高温气冷堆是国际核能界公认的目前安全性最高的新型核反应堆，热效率高，系统简单，用途广泛，是最有希望成为适应未来能源市场安全和经济需要的先进堆型之一，被称为第四代核电技术。高温气冷堆蒸汽发生器换热管设计采用了SA213T22(以下简称T22)小口径薄壁无缝铁素体耐热钢管，此钢管在空气中极易产生锈蚀，根据T22换热管清洁度和壁厚设计要求不允许锈蚀，如果不对管子进行有效防护将给设备运行环境和寿命带来影响，最终可能对整个核电系统带来安全隐患。因此T22换热管需进行防腐处理，也是高温气冷堆蒸汽发生器制造的必不可少的工序。在一般大气条件下可采用的防腐手段包括涂层、防锈油、氧化(钝化、发蓝)、磷化、镀层、气相缓蚀剂封装等或这些方法的复合使用。但用于高温堆蒸汽发生器这样使用温度高，产品结构复杂(Φ19*3mm、长度大60m、螺旋状)，清洁度控制严格，且设备制造周期长等条件下，没有直接可采用的防腐手段，需开发一种新的防腐技术。另外，制得注意的是，在反应堆工作过程中，换热管处于氦气环境下，不容易被腐蚀，但是从换热管加工制造完成到反应堆工作运行往往需要经过几年的时间，在这期间需要经历保存、运输装备等作业，极易被腐蚀，所以所谓的防腐主要是确保换热管在这段时间内不被腐蚀，并且不能引入新的杂质。由于上述原因，本专利技术人对现有的防腐手段，尤其是换热管的防腐手段做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺，该工艺中，在换热管热处理前进行预处理，即喷丸/砂处理，在换热管热处理以后进行表面氧化处理，再进行油封处理，从而确保其不被腐蚀，从而完成本专利技术。具体来说，本专利技术的目的在于提供以一种高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺，该工艺依次包括如下步骤：步骤1：对高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管做喷丸/砂处理；步骤2：对所述换热管做真空热处理；步骤3：对所述换热管做高温氧化处理；步骤4：对述换热管做矿物油封闭处理。其中，在步骤1中，采用200目以上玻璃/陶瓷丸/砂对所述换热管做喷丸/砂处理。其中，步骤2中的真空热处理包括如下子步骤：子步骤1：将所述换热管装入真空热处理炉中，子步骤2：对真空热处理炉做抽真空处理，子步骤3：升温至630℃保温30min。其中，步骤3中的高温氧化处理包括如下子步骤：子步骤a：降温至520℃～580℃；子步骤b：通入纯氧气至炉内压强为-0.04Mpa～0.04Mpa；子步骤c：保温30min～60min后冷却至室温，取出所述换热管。其中，在所述子步骤a中，降温至550～570℃；和/或在所述子步骤b中，通入纯氧气至炉内压强为-0.01Mpa～0.01Mpa；和/或在所述子步骤c中，保温40min～50min后冷却至室温。其中，步骤4中的矿物油封闭处理过程为：将换热管升温至150℃～200℃后浸入在矿物油中，持续20min以上。其中，将换热管升温至170℃～190℃。其中，所述矿物油在200℃条件下能够完全汽化。其中，在矿物油封闭处理完成后，试验评估所述换热管表面生成的氧化膜的防腐性能。本专利技术所具有的有益效果包括：(1)根据本专利技术提供的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺能够Fe3O4作为尖晶石结构的磁性氧化物，由于Fe3O4结构比缺陷浓度少，离子难以在其中穿过，阻止了进一步氧化反应的进行；(2)根据专利技术提供的防腐工艺喷丸/砂处理解决了复杂结构T22换热管表面清洁，增大表面积，提高氧化层的附着力；同时分散结构体内在残余应力，达到硬化工件表面，增换热管表面对塑型变形和断裂的抵抗能力，使工件表层产生压应力，提高其疲劳强度，降低应力集中。(3)根据本专利技术提供的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺不改变T22换热管整体制造工艺流程，实现换热管防腐成本的最低化；(4)根据本专利技术提供的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺采取涂矿物油的方式对形成的高温氧化膜进行封闭，大大提高了防腐能力。附图说明图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺整体流程图；图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管经过防腐处理后XRD能谱结果图。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。根据本专利技术提供的高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺，该工艺依次包括如下步骤：步骤1：对高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管做喷丸/砂处理；步骤2：对所述换热管做真空热处理；步骤3：对所述换热管做高温氧化处理；步骤4：对述换热管做矿物油封闭处理。优选地，在步骤1中，采用200目以上玻璃/陶瓷丸/砂对所述换热管做喷丸/砂处理，其中，200目以上玻璃/陶瓷丸/砂能够使得换热管表面清洁度和粗糙度要求，所述清洁度为:完全去除氧化皮等污染物，表面无缺陷、划痕，粗糙度:外表面Ra≤1.6um，内表面Ra≤3.2um。优选地，步骤2中的真空热处理包括如下子步骤：子步骤1：将所述换热管装入真空热处理炉中，子步骤2：对真空热处理炉做抽真空处理，使得换热管处于真空状态；子步骤3：升温至630℃保温30min。该过程为换热管正常的热处理消应力过程，如果没有本专利技术的防腐工艺，换热管的加工制造到此完结；优选地，步骤3中的高温氧化处理包括如下子步骤：子步骤a：将换热管从630℃降温至520℃～580℃，优选地降温至550～570℃，更优选地为560℃；子步骤b：通入纯氧气至炉内压强为-0.04Mpa～0.04Mpa，优选的为-0.01Mpa～0.01Mpa，更优选地为-0.01Mpa；子步骤c：保温30min～60min后冷却至室温，取出所述换热管，其中，优选地保温40min～50min后冷却至室温，更优选地保温45min后冷却至室温。根据热力学铁基合金基体氧化时，铁元素与氧可以形成FeO、Fe3O4与Fe2O3三种氧化物。FeO属于P型半导体氧化物，有岩盐型立方晶体结构，熔点1377℃的FeO在低温是不稳定存在的，高温时，铁离子容易借助FeO内大量的阳离子空位进行扩散，加速了氧化物/氧界面处的氧化反应，因此，FeO的大量存在使氧化膜的抗氧化性降低。Fe3O4为磁性氧化物，也属于P型半导体氧化物，具有尖晶石型复杂立方结构，从室温至熔点(1538℃)，其结构非常稳定。由于Fe3O4结构比FeO的缺陷浓度少得多，离子难以在其中穿过，阻止了进一步氧化反应的进行，因此，Fe3O4不但稳定，而且是三种氧化物中抗氧化性最好的成分。Fe2O3有低温γ-Fe2O3和高温α-Fe2O3两种结构类型。γ-Fe2O3在400-500℃时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺，其特征在于，该工艺依次包括如下步骤：步骤1：对高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管做喷丸/砂处理；步骤2：对所述换热管做真空热处理；步骤3：对所述换热管做高温氧化处理；步骤4：对述换热管做矿物油封闭处理。

【技术特征摘要】
1.一种高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管的防腐工艺，其特征在于，该工艺依次包括如下步骤：步骤1：对高温气冷堆蒸汽发生器T22换热管做喷丸/砂处理；步骤2：对所述换热管做真空热处理；步骤3：对所述换热管做高温氧化处理；步骤4：对述换热管做矿物油封闭处理。2.根据权利要求1所述的防腐工艺，其特征在于，在步骤1中，采用200目以上玻璃/陶瓷丸/砂对所述换热管做喷丸/砂处理。3.根据权利要求1所述的防腐工艺，其特征在于，步骤2中的真空热处理包括如下子步骤：子步骤1：将所述换热管装入真空热处理炉中子步骤2：对真空热处理炉做抽真空处理，子步骤3：升温至630℃保温30min。4.根据权利要求1所述的防腐工艺，其特征在于，步骤3中的高温氧化处理包括如下子步骤：子步骤a：降温至520℃～580℃；子步骤b：通入纯氧气至炉内真空表表压为-0.04Mpa～...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓宝，孙国辉，付吉义，毛丽荣，王楠，谭静波，
申请(专利权)人：哈电集团秦皇岛重型装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13