[发明专利]一种核安全级316L不锈钢仪表管

说明书

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体涉及一种核安全级316L不锈钢仪表管。

背景技术

大型先进压水堆核电是目前世界上核电主要发展方向，其代表堆型为我国引进美国西屋公司的AP1000核电技术以及我国自主设计的ACP1000核电技术。在目前在建AP1000核电站仪表测控系统中，大量核安全仪表组件使用316L不锈钢小口径仪表管，该产品也是第三代核电仪表核岛测量系统关键部件。此前AP1000堆型所有316L不锈钢仪表管均为进口。作为我国自主第三代核电示范工程，对关键材料和部件的国产化具有一定要求。

核安全级316L不锈钢小口径仪表管的规格为Φ9.53×1.65mm。该产品规格小，且对尺寸精度、表面质量、综合性能、无损检测等都具有极高的要求，与现有的316L不锈钢管产品的制备工艺相比，对制造过程中的冷加工、脱脂清洗、热处理、表面处理等工艺技术提出了较高要求。由于该产品此前均进口，国内尚未见核安全级316L不锈钢小口径仪表管的相关专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合性能使其满足核安全级别的一种核安全级316L不锈钢仪表管。

本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种核安全级316L不锈钢仪表管，以圆管坯为原料，包括冷轧工序、固溶热处理工序和存储；所述冷轧工序包括开坯冷轧步骤、中间品冷轧步骤和成品冷轧步骤；所述存储方式为吊装存储；所述开坯冷轧步骤的相对变形量为70%~75%，所述中间品冷轧步骤的相对变形量为65%~70%，所述成品冷轧步骤的相对变形量为60%~65%；所述固溶热处理工序的处理温度为1060℃~1080℃。

在本技术方案中，冷轧工艺采用了大变形开坯冷轧与小变形成品冷轧相配合的工艺方式。采用大变形开坯冷轧的方式，大变形开坯冷轧不仅有利于改善中间品表面质量，而且有利于充分破碎热挤压态晶粒组织，为后续组织均匀性控制奠定基础；中间品冷轧步骤进一步改善了表面质量和尺寸均匀性；最后通过小变形成品冷轧步骤，精确控制尺寸精度和表面质量。合理设置和分配冷轧道次中的变形量是成功制备核安全级316L不锈钢仪表管的关键，发明人经过长期的试验、研究发现，大变形开坯冷轧工艺与小变形成品冷轧工艺的配合，即70%~75%的开坯冷轧变形量、65%~70%的中间冷轧变形量和60%~65%的成品冷轧变形量，以使316L不锈钢仪表管满足核级环境长期服役的需求。

316L不锈钢的奥氏体特征，使其在加工过程中出现相对较高的强度和较强的加工硬化趋势，退火态管材室温屈服强度超过200MPa、抗拉强度超过500MPa，因而在现有的316L不锈钢管的制备中，开坯冷轧的变形量低于60%；为了制作小口径仪表管需达到的60%~75%的变形量至少需要两次中间退火，且现有的通过多道次冷轧制备的316L不锈钢管在加工精度、材料强度上无法满足核级的使用需求。因此本技术方案中大变形开坯冷轧工艺与小变形成品冷轧工艺的配合至少减少了一个变形道次，同时也有效减少了相应去油清洗、中间退火、矫直及平头尾等工序，不但提高了生产效率，还大降低了生产成本。

作为上述技术方案的优选，所述开坯冷轧步骤的送进量为2.0~4.0mm/次、轧制速度为60~80次/min；所述成品冷轧步骤的送进量为1.0~2.0mm/次、轧制速度为100~150次/min。

作为上述技术方案的优选，所述开坯冷轧步骤的孔型间隙为0.2~0.8mm、顶头间隙为0.5~2.0mm。

作为上述技术方案的优选，所述热处理工序为采用纯氢保护气氛光亮处理炉中进行的光亮热处理。

与普通热处理炉相比，辊底式光亮热处理炉具有稳定性好、均匀性好、工作效率高、工作环境友好等优点。

作为上述技术方案的优选，所述光亮热处理温度为1010~1080℃；所述光亮热处理控制退火速度为600~700mm/min；控制氢气流量≥50m³/h、控制氢气露点＜-40℃、控制微氧含量≤30ppm；所述光亮热处理后，冷却至室温，冷却方式为炉内风机冷却，炉内温度从900℃下降到500℃的时间≤3min。

发明人经过长期的试验、研究发现，1010~1080℃的处理温度可以在确保材料固溶充分的前提下，兼顾组织均匀、抗腐蚀性能强、力学性能强的使用需求。氢气流量和露点的合理控制可有效使管材内外表面不发生氧化变色。快速降温的工艺，可有效避免管材长时间处于高温环境中碳化物析出而造成腐蚀性能不合格的问题。