[发明专利]丝材绕制的螺旋及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种用于钠冷快堆堆芯组件的丝材绕制的变径螺旋及其制备方法。

背景技术

丝材绕制的螺旋适用于钠冷快堆堆芯组件，作为节流装置的零部件，起到减小管脚上、下的钠漏流量，保证在不同的流量区通过规定流量的冷却剂钠。该丝材绕制的螺旋工作于350℃～400℃高温钠介质环境中，快中子辐照剂量很高，同时，为便于组件的装卸以及有效节流，因此，该丝材绕制的螺旋虽然是不锈钢材质，有圆柱形弹簧的外形，但不具备弹簧的功能，压缩强度较低。还有，为保证在反应堆运行状态下的节流效果，螺旋的材质必须与元件棒包壳管一致，且入口尺寸公差与表面质量要求极其严格。国外发展快堆技术的先进国家虽有所生产，但没有公开具体的制备方法。

目前，与之类似的是不锈钢弹簧制备工艺。普遍使用的不锈钢弹簧钢丝分为以下三类：相变强化马氏不锈钢弹簧钢丝、形变强化奥氏体一马氏体不锈钢弹簧钢丝、沉淀硬化奥氏体一马氏体不锈钢弹簧钢丝。这些不锈钢钢丝都不能满足快堆节流的需要。

发明内容

(一)发明目的

本发明是针对现有的丝材绕制的螺旋不能满足快堆元件棒节流的需要，提供一种新的丝材绕制的螺旋及其制备方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案。

一种丝材绕制的螺旋的组分和重量配比为：0.04％～0.08％的C；≤0.75％的Si；≤0.02％的P；≤0.02％的S；1.5％～2.0％的Mn；11.0％～14.0％的Ni；16.0％～18.0％的Cr；2.0％～3.0％的Mo；0.3％～0.5％的Ti；≤0.1％的Co；≤0.002％的B；≤0.035％的N；其余为Fe。

制备这种螺旋的方法包括如下步骤：(1)冶炼；(2)热加工；(3)冷拔；(4)退火；(5)绕制；(6)包装等。关键在于，所述的步骤(1)冶炼采用双重冶炼，第一次为真空感应熔炼或氩氧炉熔炼，第二次为自耗电极真空电弧重熔或电渣重熔；所述的步骤(5)绕制工序是将不锈钢丝按照上端有0.5～1圈外径从φa平稳地过渡到φb，下端有1～1.5圈外径从φa平稳地过渡到φc，中间部位外径为φa，φa、φb、φc的大小根据组件的需要确定；再将绕制好的变径螺旋在450℃～480℃下保温30～50分钟进行热处理，或在350℃～380℃下保温2～3小时进行热处理；最后对对定形的变径螺旋进行电化学抛光，粗糙度不低于Ra0.8。

对该技术方案所得到的产品确定如下特性。

1.化学成分

为了满足材料极高的化学成分要求，在熔炼中二次熔炼，即真空感应熔炼及其后的电渣重熔，化学成分符合表1的规定。

表1化学成分