一种耐热合金异径无缝管的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐热异径无缝管的制备方法，属于核能用换热管制备领域。一种耐热异径无缝管的制备方法，包括以下步骤：a、制得耐热合金无缝母管坯；b、对所述的母管坯的一段进行第一冷加工处理，使之减径减壁，减壁量为h1，制成常规段；c、对所述的母管坯的另一段从所述常规段的第一冷加工处理终结处作为起始处进行第二冷加工处理，使之减径减壁，减壁量为h2，制成异径段；且h1＞h2。采用本发明专利技术制备得到的无缝管具有内径偏差小，过渡管体长度短，管体直线度优的特点，可在600℃以上高温环境下长期服役。服役。服役。

【技术实现步骤摘要】
一种耐热合金异径无缝管的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种耐热合金异径无缝管的制备方法，属于核能用换热管制备领域。

技术介绍

[0002]核电技术朝着建设周期短、热效率高的小微堆方向发展。小微堆是一种全静态、非能动、体积小的反应堆系统。但小微堆的功率水平与其他三代、四代核反应堆相比较小，因此需提高其反应堆的堆芯温度，提升换热效率，以降低单位功率造价，提升该技术的经济竞争力，实现小微堆的工程化、商业化应用。
[0003]堆芯热管是固态小微堆的核心部件，其功能是将堆芯燃料通过核反应产生的热量传导到堆芯外部，用于推动汽轮机进行发电。通常的设计是，热管在堆芯以内部分是表面光滑的管，在堆芯以外部分采用带翅片的管，增大换热面积，以提升换热效率。为确保核电系统绝对安全，不发生泄漏等核安全事故，热管的设计和选材对于小微堆安全运行至关重要。
[0004]通常制造翅片管所采用的管为普通的钢管，根据需要，在钢管一定区域内加工一定数量的翅片，满足换热要求。但此类常规产品和制造技术中，存在如下几个问题：（1）钢管多数采用焊接钢管，焊缝及其热影响区本身会因内部存在缺陷而失效，若遭到介质长时间的腐蚀或在高参数特殊工况下长时运行，焊缝区域非常容易发生腐蚀开裂、应力开裂等事故。
[0005]（2）翅片轧制成形后，翅片区域的管体剩余壁厚比未加工翅片的管体壁厚薄，在高参数工况下运行一定时间后易出现翅片段管体材料氧化脱落、开裂等失效等问题，造成事故。
[0006]（3）常规的材料合金元素含量低，材质耐高参数运行工况能力差，无法应用于核反应堆堆芯高效换热设备，无法提升设备运行参数，进而提升设备的整体经济性。
[0007]针对固态小微堆高功率参数要求，现有的产品和技术无法满足堆芯换热管的制造要求。

技术实现思路

[0008]针对现有产品和技术的不足之处，本专利技术提供一种耐热合金异径无缝管的制备方法。采用本专利技术方法制得的无缝管，可以用于制造低翅片热管，具有耐高温的特点。
[0009]一种耐热合金异径无缝管的制备方法，包括以下步骤：a、制得耐热合金无缝母管坯；b、对所述的母管坯的一段进行第一冷加工处理，使之减径减壁，减壁量为h1，制成常规段；c、对所述的母管坯的另一段从所述常规段的第一冷加工处理终结处作为起始处进行第二冷加工处理，使之减径减壁，减壁量为h2，制成异径段；且h1＞h2；所述耐热合金异径无缝管包括内径相同且一体连接的常规段、变径段和异径段；所述的异径段与常规段通过所述的变径段过渡连接；所述的异径段的外径大于所述常规段
的外径，所述变径段的最小外径等于常规段的外径，所述变径段的最大外径等于异径段的外径；所述变径段的外径沿着常规段指向异径段的方向逐渐增大。
[0010]作为上述技术方案的优选，第一冷加工处理和第二冷加工处理均为冷轧处理；两次冷轧处理后的管子具有相同的内径。
[0011]作为上述技术方案的优选，所述第一冷轧处理执行两个及以上的道次，然后执行变径段的冷轧。
[0012]作为上述技术方案的优选，变径段冷轧时，需对内模进行调整，使之产生一个具有平缓且较长坡度的外缘。
[0013]作为上述技术方案的另一种优选，第一冷加工处理为冷轧处理，第二冷加工处理为冷拔处理。
[0014]作为上述技术方案的优选，选择的用于冷拔的芯棒外径匹配用于冷轧处理的芯棒的外径，使加工后的管子具有相同的内径。
[0015]作为上述技术方案的优选，冷拔设备与冷轧设备衔接，工艺处理时，对所述的母管坯进行一体式冷加工处理。
[0016]作为上述技术方案的优选，所述的异径段的壁厚为所述常规段壁厚的1.1~2.4倍。
[0017]本专利技术上述技术方案中，耐热材料是指，能在600℃以上温度环境下长期工作的耐高温金属材料，其通常具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能。
[0018]通常耐热金属的主要元素有铁和镍。通常分为铁基合金、镍基合金和铁镍基合金。含镍＞30%，且镍加铁＞50%的耐蚀合金，习惯上称为铁镍基合金。
[0019]本专利技术上述技术方案中，无缝管的内径无论是常规段、变径段和异径段，都是一样的；而异径段的壁厚值明显更大，这是为了方便通过轧制或者切削等方式加工成翅片管。
[0020]作为上述技术方案的优选，所述无缝管的内径范围为10mm~28mm，管体全长内径偏差≤0.15mm。
[0021]作为上述技术方案的优选，所述的异径段的壁厚为所述常规段壁厚的1.1~2.4倍。
[0022]作为上述技术方案的优选，所述变径段的长度≤200mm；变径段内部为圆柱形中空，外部呈锥台形状。
[0023]本专利技术上述技术方案中，要制出高质量的无缝管，无论是采用冷拔还是冷轧工艺，都需要足够的减壁量。并且由于母管坯是通长的均规格，因此，并不能通过在异径段降低减壁量来处理，也就是说要制造出合格的适于制造翅片管的无缝管，需要在常规段提高减壁量。在现有技术的基础上，提高减壁量，最佳方案是冷轧处理，虽然冷拔也可以实现，但需要额外执行多个道次，并不能通过一道次的冷拔实现在现有技术基础上得到提高的减壁量，这就使得工艺操作复杂化（执行多道次时，需要频繁更换模具）。而冷轧处理，则可以通过冷轧机的运行参数设置实现，如对冷轧芯棒重新设计后（如适当提高芯棒顶头的顶面斜度），适当降低给进速率，则可明显提升减壁量。
[0024]本专利技术上述技术方案中，步骤c中，所述的冷拔处理可以是多道次的，所述的减壁量h2是指经过所有道次后的累积值，也就是总减壁量h2。本专利技术上述技术方案中，所述的冷轧处理和冷拔处理可以是基于同一条流水线，也可以是基于两条不同的流水线。
[0025]在整个冷拔过程中，由于先前冷轧时减壁量较大，冷拔模具的外模内径＞常规段的外径，故冷拔开始时（冷轧工段已停机），冷轧过的部分可安然地通过用于冷拔的模具，变
径段的前半部分也安然的通过，变径段的后半部分开始减壁。
[0026]作为上述技术方案的优选，步骤c完成后，在合适的时机对管体进行热处理，热处理温度为1000~1220℃，保温结束后，冷却至300℃以下，冷却速度≥50℃/min。
[0027]本专利技术具有以下有益效果：采用本专利技术方法制备的无缝管具有内径偏差小，过渡管体长度短，管体直线度优的特点，可在600℃以上高温环境下长期服役。
附图说明
[0028]图1是本专利技术耐热合金异径无缝管的结构示意图；图2是本专利技术耐热合金翅片管的结构示意图；图3是实施例一的耐热合金异径无缝管的成型原理图；图4是实施例二的耐热合金异径无缝管的成型原理图；图中，1
‑
常规段，2
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变径段，3
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异径段，300
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散热翅片，31
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连接端，32
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中间段，33
‑
尾端。
具体实施方式
[0029]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术作进一步详细说明。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热合金异径无缝管的制备方法，包括以下步骤：a、制得耐热合金无缝母管坯；b、对所述的母管坯的一段进行第一冷加工处理，使之减径减壁，减壁量为h1，制成常规段（1）；c、对所述的母管坯的另一段从所述常规段（1）的第一冷加工处理终结处作为起始处进行第二冷加工处理，使之减径减壁，减壁量为h2，制成异径段（3）；且h1＞h2；所述耐热合金异径无缝管包括内径相同且一体连接的常规段（1）、变径段（2）和异径段（3）；所述的异径段（3）与常规段（1）通过所述的变径段（2）过渡连接；所述的异径段（3）的外径大于所述常规段（1）的外径，所述变径段（2）的最小外径等于常规段（1）的外径，所述变径段（2）的最大外径等于异径段（3）的外径；所述变径段（2）的外径沿着常规段（1）指向异径段（3）的方向逐渐增大。2.根据权利要求1所述的一种耐热合金异径无缝管的制备方法，其特征在于：第一冷加工处理和第二冷加工处理均为冷轧处理；两次冷轧处理后的管子具有相同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文强，王哨兵，卢培民，黄伟，方焰冰，杨红，於升贤，吉海，李欢妮，张春芬，于安华，王曼，朱屹成，马澳华，
申请(专利权)人：浙江久立特材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：