【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及特种合金材料领域，具体涉及一种核电站紧固件用超合金的制造方法。
技术介绍
1、全球各国正在加大第四代核电技术的开发与建设，与第三代压水堆核电站相比，第四代核电技术更加具有安全性、安全性、长寿命等特点和热效率更高、核辐射更小的优势。第四代核电系统主要有气冷快堆、铅合金液态金属快堆、熔盐反应堆、液态钠冷快堆、超高温气冷堆、超临界水冷堆等。
2、核电站用紧固件的应用场合主要有：
3、反应堆压力容器主螺栓、蒸发器主螺栓、稳压器主螺栓、核主泵主螺栓等，主要作用为部件间紧固、连接与密封。核电站用紧固件长期承受高温、高压、核辐射、盐腐蚀等恶劣工作条件，对紧固件高温强度、表面硬度、耐磨性能、冲击韧性、抗核辐射性能、抗高温热腐蚀性能、抗盐腐蚀性能等，有非常高的要求。
4、反应堆压力容器主螺栓，核安全等级一级，是反应堆压力容器法兰和顶盖的重要部件，长期处于高温(350℃)高应力的工作状态，同时还是压力容器中疲劳累积系数最高的部件。
5、核反应堆核主泵位于核岛一回路系统，用于驱动冷却剂在反应堆冷却剂系统内循环流动，并将热水泵入蒸发器转换热能，是核电运转控制水循环的关键，每个蒸汽发生器有一个主泵。核反应堆核主泵是核电站最关键的核岛主设备之一，是反应堆冷却剂系统中唯一高速旋转的设备。主泵泵壳是主泵的核心承压部件，一般设计寿命60年。
6、核主泵主螺栓，核安全等级一级，连接泵体和定子端盖，用来防止一回路辐射水泄露。核主泵螺栓应具备良好的纯净度、致密度、成分和性能均匀性，在中高温度下具
7、核主泵用紧固件长期处于高温(300℃)、高压(15.5-21mpa)、高湿、辐射等恶劣工作环境中，其安全等级最高，质量要求严苛。
8、核电站稳压器是核电站核岛重要部件，核电站稳压器支撑与加固部件需要使用紧固螺母和螺栓，属核一级。
9、核反应堆蒸汽发生器是一回路主设备，又是二回路主设备，所以被称为一、二回路的枢纽。核反应堆蒸汽发生器主螺栓，将密封盖环形支撑面用螺栓进行紧固密封。停堆维护时密封盖起隔绝反应堆一回路与蒸汽发生器水箱的作用。
10、核电站核一级紧固件目前普遍采用高强度合金结构钢40ncdv7-03、马氏体不锈钢20cr13、奥氏体不锈钢s30403等。
11、高强度合金结构钢40ncdv7-03用于核电站紧固件，主要有以下缺点：
12、1)耐腐蚀性能差，耐熔盐腐蚀性能、耐冷却剂腐蚀性能都不如不锈钢。
13、2)高温强度不足，350℃下，其高温强度仅为不锈钢的一半。
14、3)塑性差，微裂纹易扩展，零部件易失效。
15、4)抗辐射能力差。
16、马氏体不锈钢20cr13用于核电站紧固件，主要有以下缺点：
17、1)高温下晶粒易长大，紧固件尺寸发生变化，紧固力下降。
18、2)高温下易析出脆性相而失效，带来安全隐患。
19、3)马氏体不锈钢强度高，塑性低，加工难度大。
20、奥氏体不锈钢s30403用于核电站紧固件，主要有以下缺点：
21、1)易析出碳化物，降低抗晶间腐蚀性能。
22、2)耐熔盐腐蚀性能不足，使用寿命不足。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种核电站紧固件用超合金的制造方法，以将一种新型超合金用于第四代核电站紧固件。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案如下:
3、一种核电站紧固件用超合金的制造方法，包括以下步骤：
4、步骤一，原料准备；
5、步骤二，真空感应vim冶炼；
6、步骤三，真空自耗冶炼，分为准备阶段、起弧阶段、熔炼阶段和热封顶阶段；
7、步骤四，锻造，采用自耗锭加热工艺；
8、步骤五，超声波探伤；
9、步骤六，轧制；
10、步骤七，固溶热处理；
11、步骤八，酸洗。
12、作为优选的技术方案，在步骤一中，选用低碳、低铝、低磷、低硫合金原料，包括金属铬、金属钼、电解镍、纯铁、结晶硅、电解锰，原料如果受潮，则将水分烘干再使用，金属铬、金属钼、结晶硅和电解锰的烘烤温度为200-300℃,烘烤时间2-4小时，电解镍、纯铁的烘烤温度为400-500℃，烘烤时间2-4小时。
13、作为优选的技术方案，在步骤三中，准备阶段，清理结晶器内壁，装入辅助电极和结晶器，将自耗电极吊入结晶器，矫正自耗电极位置，使自耗电极位于结晶器中心，结晶器底面放置同材质金属颗粒引弧剂；封闭炉体，启动真空系统，真空度≤0.1pa后，将自耗电极焊接在辅助电极上，焊接完成后，拉起自耗电极，启动真空系统，真空度≤0.1pa后，开始起弧冶炼。
14、作为优选的技术方案，在步骤三中，起弧阶段，调整自耗电极与结晶器底部引弧剂的距离在20-30mm，开始通电起弧，起弧电流1000a逐步升高到电流3000a，起弧电压控制在20-30v，加强磁场搅拌，形成深度适中的稳定熔池。
15、作为优选的技术方案，在步骤三中，熔炼阶段，电流从3000a逐步升高到8000a，用时30分钟，然后以最大功率重熔电极，保持电流、电压稳定。
16、作为优选的技术方案，在步骤三中，热封顶阶段，自耗电极剩200mm时开始补缩，电流逐步下降至2000a，时间为20分钟。
17、作为优选的技术方案，在步骤三中，热封顶阶段后，真空下模冷150分钟，锭温低于400℃时脱模，自耗锭外表面用车床剥皮，自耗锭头尾各取1个成份分析样。
18、作为优选的技术方案，在步骤六中，轧制棒材或轧制盘条时安排固溶热处理，固溶温度1010-1060℃，保温时间为1.2*d分钟且不低于60分钟，d为外径，单位为mm，保温完成后出炉水冷，在3分钟内将轧制棒材或轧制盘条冷却至100℃以下。
19、作为优选的技术方案，按本方法制造出的核电站紧固件用超合金的成分如下表：
20、
21、
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
23、本专利技术的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，造出的超合金比合金结构钢核电站紧固件40ncdv7-03高温强度更高、耐腐蚀性能更好、抗辐照能力更强；比马氏体不锈钢20cr13核电站紧固件尺寸稳定性更好、紧固力更大、没有高温脆性、加工性能更好；比奥氏体不锈钢s30403核电站紧固件抗晶间腐蚀性能更好、抗熔盐腐蚀性能更优，可以完全满足第四代核电站紧固件的使用要求，并且能广泛应用于气冷快堆、铅合金液态金属快堆、熔盐反应堆、液态钠冷快堆、超高温气冷堆、超临界水冷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤一中，选用低碳、低铝、低磷、低硫合金原料，包括金属铬、金属钼、电解镍、纯铁、结晶硅、电解锰，原料如果受潮，则将水分烘干再使用，金属铬、金属钼、结晶硅和电解锰的烘烤温度为200-300℃,烘烤时间2-4小时，电解镍、纯铁的烘烤温度为400-500℃，烘烤时间2-4小时。
3.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，准备阶段，清理结晶器内壁，装入辅助电极和结晶器，将自耗电极吊入结晶器，矫正自耗电极位置，使所述自耗电极位于结晶器中心，结晶器底面放置同材质金属颗粒引弧剂；封闭炉体，启动真空系统，真空度≤0.1Pa后，将自耗电极焊接在辅助电极上，焊接完成后，拉起自耗电极，启动真空系统，真空度≤0.1Pa后，开始起弧冶炼。
4.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，起弧阶段，调整自耗电极与结晶器底部引弧剂的距离在
5.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，熔炼阶段，电流从3000A逐步升高到8000A，用时30分钟，然后以最大功率重熔电极，保持电流、电压稳定。
6.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，热封顶阶段，自耗电极剩200mm时开始补缩，电流逐步下降至2000A，时间为20分钟。
7.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，热封顶阶段后，真空下模冷150分钟，锭温低于400℃时脱模，自耗锭外表面用车床剥皮，自耗锭头尾各取1个成份分析样。
8.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤六中，轧制棒材或轧制盘条时安排固溶热处理，固溶温度1010-1060℃，保温时间为1.2*D分钟且不低于60分钟，D为外径，单位为mm，保温完成后出炉水冷，在3分钟内将轧制棒材或轧制盘条冷却至100℃以下。
9.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，按所述方法制造出的核电站紧固件用超合金的成分如下表：
...【技术特征摘要】
1.一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤一中，选用低碳、低铝、低磷、低硫合金原料，包括金属铬、金属钼、电解镍、纯铁、结晶硅、电解锰，原料如果受潮，则将水分烘干再使用，金属铬、金属钼、结晶硅和电解锰的烘烤温度为200-300℃,烘烤时间2-4小时，电解镍、纯铁的烘烤温度为400-500℃，烘烤时间2-4小时。
3.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，准备阶段，清理结晶器内壁，装入辅助电极和结晶器，将自耗电极吊入结晶器，矫正自耗电极位置，使所述自耗电极位于结晶器中心，结晶器底面放置同材质金属颗粒引弧剂；封闭炉体，启动真空系统，真空度≤0.1pa后，将自耗电极焊接在辅助电极上，焊接完成后，拉起自耗电极，启动真空系统，真空度≤0.1pa后，开始起弧冶炼。
4.根据权利要求1所述的一种核电站紧固件用超合金的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，起弧阶段，调整自耗电极与结晶器底部引弧剂的距离在20-30mm，开始通电起弧，起弧电流1000a逐步升高到电流3000a，起弧电压控制在20-30v...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘尚潭，汪晶，丁奇，
申请(专利权)人：上海康晟航材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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