一种核用内变径导向管的变径芯棒及加工方法技术

本发明专利技术公开了一种核用内变径导向管的变径芯棒及加工方法，该变径芯棒采用组合拼接式结构，其由第一芯棒和第二芯棒可拆卸连接组成，且两端设有与芯杆连接的螺纹段；第一芯棒的直径与导向管薄壁段的内径相同；第二芯棒由第一段

【技术实现步骤摘要】
一种核用内变径导向管的变径芯棒及加工方法


[0001]本专利技术属于核用异型管材制备
，具体涉及一种核用内变径导向管的变径芯棒及加工方法
。

技术介绍

[0002]锆及锆合金具有良好的耐蚀性能和力学性能，具有低的热中子吸收截面，是原子能反应堆用的重要结构材料，广泛应用于水冷动力堆的堆芯材料中；其中，锆合金导向管作为核反应燃料堆组件中的重要组成部分，它既有骨架支撑功能，同时又为控制棒提供了导向
、
减速和缓冲作用，若导向管的外形设计不合理或加工时尺寸精度不足等因素都会造成控制棒提升或落下动作卡死受阻，进而影响反应堆的及时启停
。
因此，导向管对反应堆的安全可靠性起着举足轻重的作用
。
[0003]目前，业内常见的核燃料组件导向管从结构形式上大体分为两类：一种是壁厚不变，内径
、
外径同时呈阶梯状变化，如
AFA2G
组件用导向管；另一种是外径保持不变而内径发生变化，如
AFA3G
组件用
Monobloc TM
导向管，具体如图
2、3
所示，内变径导向管因其结构上的优点被越来越多的堆型采用
。
国内在内变径导向管上突破了三辊冷轧制备技术，由于多辊冷轧工艺使用的轧辊尺寸与成品管材外径尺寸一致，轧辊几何形状简单，其设计和加工较为容易，因此导向管内径尺寸的精度完全由变径芯棒来决定
。
但现有多辊冷轧技术中目前采用的是一体式变径芯棒，因变径芯棒对尺寸精度要求高
、
加工难度大，一体式变径芯棒会受到导向管长度的限制，若导向管长度较长时则难以加工出满足使用要求的变径芯棒
。
因此，变径芯棒的设计与加工成为内变径导向管制备技术的核心和关键
。
[0004]有鉴于此，本专利技术人提出一种核用内变径导向管的变径芯棒及加工方法，以克服现有技术的缺陷
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种核用内变径导向管的变径芯棒及加工方法，本专利技术变径芯棒通过组合拼接式设计，并采用分段加工，解决了现有变径芯棒尺寸精度低及加工难度大的问题，在能够制备出合格内变径导向管的同时提高了变径芯棒产品的合格率
、
降低了变径芯棒的制造成本，且轧制时管材易于脱模，使用效果良好，便于推广使用
。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的：
[0007]一方面，本专利技术提供一种核用内变径导向管的变径芯棒，所述变径芯棒采用组合拼接式结构，其由第一芯棒和第二芯棒可拆卸连接组成，且连接后两端分别设置有与芯杆连接的螺纹段；
[0008]其中，所述第一芯棒的直径与内变径导向管薄壁段的内径相同；
[0009]所述第二芯棒由第一段
、
第二段以及将所述第一段与第二段连接过渡的中间过渡段一体成型，所述第一段与第一芯棒可拆卸连接，且所述第一段的直径与内变径导向管薄
壁段的内径相同，所述第二段的直径与内变径导向管厚壁段的内径相同
。
[0010]进一步地，所述第一芯棒与第二芯棒通过螺纹连接
。
[0011]进一步地，所述中间过渡段为与内变径导向管过渡区相适配的圆锥台结构，且所述圆锥台的长度为
3mm
～
30mm
，圆锥顶角为5°
～
30
°
。
[0012]另一方面，本专利技术提供一种上述变径芯棒的加工方法，具体包括以下步骤：
[0013]步骤一
、
选材
[0014]选择经锻造
、
退火处理后的圆钢坯料，且所述圆钢坯料的名义直径
Φ
D1mm
应大于变径芯棒中最大圆柱段的直径；
[0015]步骤二
、
锯切
[0016]将步骤一处理后的圆钢坯料按照变径芯棒的长度进行定切，获得第一芯棒和第二芯棒的棒料，并对所述棒料的两端进行倒角处理；
[0017]步骤三
、
粗车
[0018]对步骤二倒角处理后的棒料进行粗车，粗车后第一芯棒
(1)
的直径尺寸应满足第二芯棒中第一段的直径尺寸应满足
Φ
第二段的直径尺寸应满足中间过渡段加工为圆锥顶角5°
～
30
°
的圆锥台，且所述圆锥台的长度为
3mm
～
30mm
；
[0019]步骤四
、
精车
[0020]将步骤三粗车后的棒料在数控车床上进行精车，精车后第一芯棒的直径尺寸应满足第二芯棒中第一段的直径尺寸应满足第二段的直径尺寸应满足并在第一芯棒和第二芯棒棒料的两端加工螺纹；
[0021]步骤五
、
盐浴热处理
[0022]对步骤四精车后的棒料进行调质热处理；
[0023]步骤六
、
研磨
[0024]将步骤五盐浴热处理后的第一芯棒和第二芯棒的棒料连接，连接后棒料的全长弯曲度应小于
0.03mm
，并对连接后的棒料进行研磨处理，研磨处理后第一芯棒的直径尺寸应满足第二芯棒中第一段的直径尺寸应满足第二段的直径尺寸应满足
[0025]其中，
Φ
D
01
为内变径导向管薄壁段内径，
Φ
D
02
为内变径导向管厚壁段内径
。
[0026]进一步地，所述步骤一中圆钢坯料的材质为
GCr15
高碳铬轴承钢或
H13
冷作模具钢
。
[0027]进一步地，所述步骤一中圆钢坯料的名义直径
Φ
D1mm
较变径芯棒中最大圆柱段的直径大
2mm
～
3mm。
[0028]进一步地，所述步骤四中第一芯棒的两端均加工有外螺纹；第二芯棒的一端加工外螺纹，另一端加工内螺纹，且第一芯棒与第二芯棒螺纹连接；
[0029]其中，当所述第一芯棒外螺纹的一端与第二芯棒内螺纹的一端螺纹连接时，第一芯棒另一端的外螺纹与第二芯棒的外螺纹规格完全相同，且分别与工作过程中芯杆的内螺纹螺纹连接
。
[0030]进一步地，所述步骤五中盐浴热处理制度为：淬火温度
800℃
～
850℃
，保温时间
120min
～
180min
，出炉后油冷，淬火过程中保护棒料两端螺纹不淬火；淬火后立即进行回火，以消除淬火应力，回火在油槽中进行，回火温度为
250℃
～
300℃
，保温时间
120min
～
180min
，出炉后空冷
。
[0031]进一步地，所述步骤五中盐浴热处理过程中的冷却速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种核用内变径导向管的变径芯棒，其特征在于，所述变径芯棒采用组合拼接式结构，其由第一芯棒
(1)
和第二芯棒
(2)
可拆卸连接组成，且连接后两端分别设置有与芯杆连接的螺纹段
(3)
；其中，所述第一芯棒
(1)
的直径与内变径导向管薄壁段
(A)
的内径相同；所述第二芯棒
(2)
由第一段
(21)、
第二段
(23)
以及将所述第一段
(21)
与第二段
(23)
连接过渡的中间过渡段
(22)
一体成型，所述第一段
(21)
与第一芯棒
(1)
可拆卸连接，且所述第一段
(21)
的直径与内变径导向管薄壁段
(A)
的内径相同，所述第二段
(23)
的直径与内变径导向管厚壁段
(B)
的内径相同
。2.
根据权利要求1所述的核用内变径导向管的变径芯棒，其特征在于，所述第一芯棒
(1)
与第二芯棒
(2)
通过螺纹连接
。3.
根据权利要求1所述的核用内变径导向管的变径芯棒，其特征在于，所述中间过渡段
(22)
为与内变径导向管过渡区
(C)
相适配的圆锥台结构，且所述圆锥台的长度为
3mm
～
30mm
，圆锥顶角为5°
～
30
°
。4.
一种变径芯棒的加工方法，其特征在于，所述加工方法用于加工权利要求1～3任意一项所述的核用内变径导向管的变径芯棒，所述加工方法具体包括以下步骤：步骤一
、
选材选择经锻造
、
退火处理后的圆钢坯料，且所述圆钢坯料的名义直径
Φ
D1mm
应大于变径芯棒中最大圆柱段的直径；步骤二
、
锯切将步骤一处理后的圆钢坯料按照变径芯棒的长度进行定切，获得第一芯棒
(1)
和第二芯棒
(2)
的棒料，并对所述棒料的两端进行倒角处理；步骤三
、
粗车对步骤二倒角处理后的棒料进行粗车，粗车后第一芯棒
(1)
的直径尺寸应满足第二芯棒
(2)
中第一段
(21)
的直径尺寸应满足第二段
(23)
的直径尺寸应满足中间过渡段
(22)
加工为圆锥顶角5°
～
30
°
的圆锥台，且所述圆锥台的长度为
3mm
～
30mm
；步骤四
、
精车将步骤三粗车后的棒料在数控车床上进行精车，精车后第一芯棒
(1)
的直径尺寸应满足第二芯棒
(2)
中第一段
(21)
的直径尺寸应满足的直径尺寸应满足第二段
(23)
的直径尺寸应满足并在第一芯棒

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭峰，张海芹，周军，刘海明，刘大利，杨锋，雷江，刘跃，崔顺，张伟，杨周通，
申请(专利权)人：西安西部新锆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：