[发明专利]核电站控制棒驱动机构行程套管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站控制棒驱动机构行程套管及其制备方法。

背景技术

核电站核安全级设备--控制棒驱动机构(CRDM)是核电站反应堆系统中重要的机械设备，作为反应堆控制和保护系统的一部份，CRDM是极其重要的执行机构，其主要功能是驱动控制棒在堆芯中上、下运动实现反应堆启动、提升功率、保持功率、负荷跟踪、正常停堆和事故停堆。

压水堆核电站CRDM行程套管是磁力提升式控制棒驱动机构的承压密封件的一部份，工作在核电站一回路高温高压水的环境中，不仅要为驱动杆部件的运动提供行程空间，也充当棒位探测器部件的定位和支撑结构。为了保证铁磁性棒位探测器指示的精确，要求棒位探测器线圈通电后行程套管无磁性，因此要求行程套管的材料具有耐高温高压的力学性能、纯奥氏体组织、无磁性和耐腐蚀，属于核一级零部件。

CRDM行程套管长期被国外少数几个国家垄断，他们长期控制着全球核电项目的CRDM行程套管供货市场。完全依赖于国外少数CRDM设备生产厂家供货，我国不仅需要多付出昂贵的采购成本，而且供货周期不确定，风险大，曾经不同程度影响到我国在建核电新项目的工期进度。

有鉴于此，确有必要提供一种核电站控制棒驱动机构行程套管及其制备方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：提供一种核电站控制棒驱动机构行程套管及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站控制棒驱动机构行程套管的制备方法，其包括以下步骤：

1)选取原料并通过电炉冶炼+AOD精炼+LF炉精炼，获得钢水；

2)将钢水浇注成电极；

3)将电极电渣重熔获得钢锭，其中，以重量百分比计，钢锭含有≤0.035%C、≤1.00%Si、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.015%S、18.50～20.00%Cr、9.00～10.00%Ni、≤0.080%N、≤1.00%Cu、≤0.10%Co、≤0.001%B、≤0.05%Al和余量Fe；

4)锻造钢锭毛坯，热处理后进行机加工；以及

5)经磁性能检验、无损检测后获得核电站控制棒驱动机构行程套管。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤1)中，所述原料采用高碳铬铁、中碳铬铁、镍板、低P原料、金属锰、含氮铬铁、硅铁。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤2)中，所述浇注在氩气保护氛围中进行。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤3)进行之前，对电极表面进行清理。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤3)进行之后，对脱模的钢锭进行表面精整。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤4)中，所述钢锭加热保温后采用快锻开坯和径锻制成毛坯。

作为本发明制备方法的一种改进，所述钢锭加热保温工艺为：将钢锭自≤700℃缓慢加热至900-1000℃，在900-1000℃保温2小时后再缓慢加热至1000-1100℃，在1000-1100℃保温2小时之后，出炉锻造。

作为本发明制备方法的一种改进，进行所述快锻开坯时，将钢锭镦粗二次或多次，镦粗保温后钢坯出炉进行拔长锻造，经多次锻造后将钢坯锻成所需中间坯尺寸，开坯后切除钢锭头、尾。

作为本发明制备方法的一种改进，所述钢坯在径锻加热炉中在＞1100℃的温度加热2.5-4.5小时，保温1.5-2.5小时，钢坯出炉后在径锻机上锻造成所需中间坯尺寸。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤4)后，对锻件毛坯进行固溶处理。

作为本发明制备方法的一种改进，所述固溶处理为：将锻件钢坯自≤650℃加热至＞1000℃，保温≥2.5小时后水冷至钢坯表面温度小于40℃。

作为本发明制备方法的一种改进，通过选取原料和添加合金料来获得步骤3)中的钢锭的成份。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电站控制棒驱动机构行程套管，以重量百分比计，所述核电站控制棒驱动机构行程套管含有≤0.035%C、≤1.00%Si、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.015%S、18.50～20.00%Cr、9.00～10.00%Ni、≤0.080%N、≤1.00%Cu、≤0.10%Co、≤0.001%B、≤0.05%Al和余量Fe。

作为本发明核电站控制棒驱动机构行程套管的一种改进，所述核电站控制棒驱动机构行程套管通过前述制备方法获得。

相对于现有技术，本发明核电站控制棒驱动机构行程套管及其制备方法具有以下优点：