The invention relates to a preparation method of a nuclear fuel FeCrAl/Zr bimetal composite pipe, which belongs to the technical field of the preparation of bimetal composite pipes. First, the composite pipe and the base pipe are obtained by smelting alloy, forging billet, solution treatment, machine tube and cold rolled tube. Then the inner and outer surface of the base tube and the overburden tube are treated, and then the two pipes are put together, the end of the end is closed, and the double metal tube is rolled and compounded by cold finishing. Finally, the inner and outer surface is cleaned and the wire cutting method is used to cut the head, and the finished product of the compound pipe is obtained. The method described in this invention is suitable for the case of using FeCrAl series alloy and Zr and Zr series alloy as the coating tube and the base pipe respectively, and also suitable for the composite tube forming of the hard deformable alloy. The method of the invention has the advantages of simple process, high production flexibility and low cost.
【技术实现步骤摘要】
一种FeCrAl/Zr双金属复合管及其制备方法
本专利技术涉及双金属复合管材制备
,特别提供了一种FeCrAl/Zr双金属复合管及其制备方法。
技术介绍
核安全是最大的环保。在核电设计中,核安全的首道防线就是核燃料的包覆材料→包壳管,它的作用是把燃料芯体包覆起来,从而防止裂变产物释放到冷却剂中,要求其在整个使用过程中不能发生破损而导致放射性外溢,目前采用锆合金精密冷轧管来制作。在核反应堆中,锆合金包壳管所处的工况条件非常恶劣,不仅需要承受高温、高压和强烈的中子辐照,还要求耐高硼水腐蚀、应力腐蚀等,随时间延长,力学性能发生变化,强度升高,延性降低、变脆,因此每隔12个月就要更换一次,属于高消耗品。而FeCrAl合金材料由于其在高温腐蚀环境中生成Al的氧化物和Al的硫化物,表现出较强的抗氧化、抗腐蚀性能而引人注目,具有抗腐蚀、抗渗碳、抗氧化、耐磨等功能,起到保护基体的作用,而且比重轻,表面负荷高、价格低等一系列优点。将两种材料复合在一起,组成双金属复合管材,发挥Zr合金的抗中子辐照性和FeCrAl合金抗腐蚀性,可以显著延长核电用包壳管的使用寿命,提高事故容错能力。对于每年需求超过160吨以上的包壳管,其经济价值非常可观。双金属复合管的制备方法有热成型法和冷成型法。热成型法分为热挤压复合、热扩散焊接复合、离心铸造复合。冷成型法分为拉拔、液压胀型复合、滚压复合、旋压复合等。热加工复合法容易形成冶金结合,但工艺复杂、设备投资大,且高温下复合容易产生有害脆性相,管材的组织很难控制;冷加工复合通常由基层材料、覆层材料产生的塑性变形来获得过盈配合而实现紧密结合,配合 ...
【技术保护点】
1.一种FeCrAl/Zr双金属复合管,其特征在于:所述复合管由覆层管和基层管组合而成,其中覆层管由以铁铬铝为基体的系列合金制成,基层管由锆或锆合金制成。
【技术特征摘要】
1.一种FeCrAl/Zr双金属复合管,其特征在于:所述复合管由覆层管和基层管组合而成,其中覆层管由以铁铬铝为基体的系列合金制成,基层管由锆或锆合金制成。2.按照权利要求1所述FeCrAl/Zr双金属复合管,其特征在于:所述以铁铬铝为基体的系列合金的成分为质量百分比:Cr6%~16%;Al3%~8%;Y0.001%~1%;Mo0.1%-6%;Si0.001%~0.5%;C0.001%~0.5%;N≤500ppm;O≤1000ppm;P≤500ppm;S≤500ppm;余量为Fe。3.一种按照权利要求1所述FeCrAl/Zr双金属复合管的制备方法,其特征在于:采用冷精轧工艺加工复合管,工艺流程为:先通过冶炼合金→锻造开坯→固溶处理→机加管坯→冷轧制备覆层管→退火处理得到需要复合的覆层管和基层管,再通过覆层管、基层管表面处理→套管组合→冷精轧复合管→清洗、切割得到成品;其中冷轧制备覆层管的工艺参数为:经3-15个道次冷轧管材,前5~6个道次的冷加工变形量为10%~30%,后3~4个道次的冷加工变形量为30~40%,末道次变形量为30~40%;中间退火温度为700~1100℃,保温30min~60min。4.按照权利要求3所述FeCrAl/Zr双金属复合管的制备方法,其特征在于:冷轧制备覆层管的工艺参数为:进给量为0.5~2,轧制道次为5~12道次,转速为每分钟40~60转,控制覆层管变形量在10%~50%之间。5.按照权利要求3所述FeCrAl/Zr双金属复合管的制备方法,其特征在于:所述退火处理为将冷轧得到的覆层管材经700~1100℃真空退火,保温30min~60min。6.按照权利要求3所述FeCrAl/Zr双金属复合管的制备方法,其特征在于:所述套管组合是将基层管装入覆层管中,两管间隙在0.05~0.5mm之间,将芯棒涂上润滑剂后插入基层管中,芯棒与基层管的间隙在0.1mm~1mm之间。7.按照权利要求3所述FeCrAl/Zr双金属复合管的制备方法,其特征在于:所述冷精轧复合管的工艺参数为:冷轧进给量控制在0.5~2之间,轧制道次控制在1~3道次,转速控制在每分钟4...
【专利技术属性】
技术研发人员:张伟红,柏广海,孙文儒,祁峰,贾丹,李胜超,蔡尧,薛飞,张晏玮,余伟炜,
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所,苏州热工研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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