[发明专利]一种新型核反应堆压力容器材料

说明书

技术领域

本发明是一种新型核反应堆压力容器材料，属于金属复合材料领域。

背景技术

反应堆压力容器是反应堆重要的结构元件，其结构强度对核反应堆安全至关重要。目前常用的制造反应堆压力容器的方法是采用Mn-Ni-Mo低合金钢经锻造后焊接而成。研究发现，在反应堆高压环境下，应力腐蚀和腐蚀疲劳对压力容器完整性危害较大。为了防止高压高温水腐蚀带来的危害，在压力容器内壁堆焊了7～8mm的不锈钢或镍基合金衬里。但是后续使用发现，内壁不锈钢堆焊层与压力容器基体结合不紧密，易发生开裂，使得基体材料遭受剧烈的腐蚀，容易给反应堆带来危害和损失。而且堆焊层平整度差，结合质量难以保证，工作强度大。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种低成本、高效的双金属反应堆压力容器复合材料，使得可以直接使用该材料建造压力容器，无需再堆焊其它材料，提高了压力容器内表面质量和整体结构强度，降低成本。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

(1)该双金属反应堆压力容器材料由两层金属材料组成：基体材料和耐腐蚀材料。基体材料为低合金钢A508，其成分中Mn：1.5％，Ni：0.4％～1.0％，Mo：0.6％，Si：0.18％，Cr：0.11％，Si≦0.18％，P≦0.005％，S≦0.009％，C≦0.18％，其余为Fe；耐腐蚀材料为308L，其成分为：Mn：2％，Ni：10.5％，Cr：20％，Si≦0.6％，P≦0.02％，S≦0.02％，C≦0.25％，其余为Fe。低合金钢A508的强度高、塑性好，晶粒细、组织稳定，成本低廉且使用经验丰富。308L具有优异的耐腐蚀性能和力学性能，在国内外核电站已具有成熟的使用经验。

(2)用砂轮和抛光机将两层金属板的表面抛光打磨至表面粗糙度Ra＜6nm。

(3)将两层金属板依次放置于密实的沙石地基(1)上，其下层为Mn-Ni-Mo低合金钢板(2)，上层为308L不锈钢板(4)，中间放间隙物(3)将308L不锈钢(4)板支撑起来，并在最上层布放炸药(5)，上插雷管(6)，点燃雷管(6)，引爆炸药(5)产生爆轰波，推动各层依次撞击，使得两层金属板结合为复合金属板，其装配示意图如图2。

(4)为了消除爆炸复合时爆轰波对金属板冲击留下的应力，优选适当的退火温度，将该复合金属板放入热处理炉中进行退火。

(5)将该金属复合板修边、校形、酸洗和抛光，即可制得核反应堆压力容器复合材料。

本发明有益效果：本发明最大的特点是生产一种全新的核反应堆压力容器复合材料，该材料的两种金属材料结合强度高，内部晶粒细密，可经受后续机加工而不脱离。应用该材料建造压力容器后，无需再使用堆焊工艺，减少了工作强度，提高了压力容器内表面质量和结合强度，大大提高了压力容器的耐腐蚀性能并降低成本。

附图说明

图1是新型核反应堆压力容器材料结构示意图。

图2是新型核反应堆压力容器材料制备装置示意图。

具体实施方式

实施例1：

基体材料为低合金钢A508，其成分基体材料为低合金钢A508，其成分中Mn：1.5％，Ni：0.4％～1.0％，Mo：0.6％，Si：0.18％，Cr：0.11％，Si≦0.18％，P≦0.005％，S≦0.009％，C≦0.18％，其余为Fe；耐腐蚀材料为308L，其成分为：Mn：2％，Ni：10.5％，Cr：20％，Si≦0.6％，P≦0.02％，S≦0.02％，C≦0.25％，其余为Fe。A508钢板的厚度为60mm；308L不锈钢板的厚度为8mm。

(1)用砂轮和抛光机将两层金属板的表面抛光打磨至表面粗糙度Ra＜6nm。

(2)将两层金属板依次放置于密实的沙石地基(1)上，其下层为Mn-Ni-Mo低合金钢板(2)，上层为308L不锈钢板(4)，中间放间隙物(3)将308L不锈钢(4)板支撑起来，并在最上层布放炸药(5)，上插雷管(6)，点燃雷管(6)，引爆炸药(5)产生爆轰波，推动各层依次撞击，使得两层金属板结合为复合金属板。

(3)为了消除爆炸焊接时爆轰波对金属板冲击留下的应力，优选适当的退火温度，将该复合金属板放入热处理炉中进行退火。

(4)将该金属复合板修边、校形、酸洗和抛光，即可制得核反应堆压力容器复合材料。

经检验，该复合核反应堆压力容器材料的焊合率为100％，双金属结合强度达到了596MPa，经受剪切破坏时，破坏不发生在结合界面上，完全可以承受后续锻造、轧制等机加工序，是一种优良的核反应堆压力容器材料。