[发明专利]一种制造锆合金管状制品的方法

说明书

本发明涉及一种可用作水冷核反应堆外壳产品的锆合金管材制品的制造方法。一种由锆合金制造管材产品的方法，其含有质量百分比为：铌‑0.9‑1.7；铁‑0.10‑0.20；氧‑0.10‑0.20；硅‑小于0.02，碳‑小于0.02，锆‑合金的基础。该方法包括通过重复的真空电弧重熔熔化铸锭，对铸锭进行机械加工，加热，热多级锻造以获得锻造，以及对锻造进行热处理。该方法还包括随后对锻件进行机械加工以获得管坯并进行真空热处理，对其施加保护涂层并将其加热到热压温度，热压，除去保护涂层，以及真空热处理。该方法还包括多次冷轧，每次轧制总变形度为58‑74％，管材系数Q＝1.18‑2.01，并进行中间真空热处理以生产管材产品。最终的真空热处理在最终尺寸下进行，然后进行精加工操作。技术结果是改善了用于制造管道产品的材料在热和冷压处理的各个阶段的加工性能，以及具有稳定机械性能和抗形状变化的管道产品的高耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及核工程领域，具体涉及一种由锆合金(用于水冷核反应堆，特别是VVER型反应堆的壳管和通道管)制造管道产品的方法。

背景技术

锆合金由于其独特的特性，被用作电力核反应堆结构元件的材料：热中子吸收截面小，在高温水和水蒸气中的耐腐蚀性，抗氧化和氢化，小辐射生长和其他物理和机械性能。管材产品的性能取决于化学成分和每个工艺操作，从锭熔炼开始，到精加工结束。

有一种已知的″由锆合金制造管材产品的方法(变体)″(RU 2123065S1 publ.1997年3月12日，CL C22R/1/18)，其包括用于二元锆合金获得初始钢坯、获得管坯、对管坯进行中间和最终退火的冷轧。

该方法的缺点是，在热挤压之前，没有在工件上施加保护涂层，这在制造过程中导致金属氧化，降低了管道产品的可制造性。此外，还没有最终的精加工操作，用于去除管道产品表面残留的技术污染，降低表面粗糙度，从而降低产品的耐腐蚀性。

在技术领域中，已知一种″由锆合金生产产品的方法″(RU 2110600S 1publ.1998年5月10日，CL。C22F/1/18)。首先，通过热成形从锭中获得初始坯料。然后，使用热成形，获得中间坯件。再有就是淬火和回火的切割尺寸坯料，热成型和冷轧前回火，冷轧。

这种方法的缺点是，在热挤压之前，保护涂层没有施加到锭上。这导致在挤出过程中金属氧化，这降低了管材产品的可制造性。也没有用于去除管道产品表面残留技术污染的最终精加工作业。加工作业降低表面粗糙度，从而降低产品的耐腐蚀性。

最接近要求保护的方法是″用于燃料棒壳的耐腐蚀性增加的锆合金及其生产方法″(US 2016/0307651A1publ.20/10/2016，CL G21S 3/07，B22D 21/00，B22D 7/00，S22S16/00，S22F 1/18)。该方法显示了耐腐蚀锆合金的组成以及由其制造燃料棒壳的方法。该工艺包括熔炼钢锭、用保护钢套管涂复钢锭、热轧前用套管对钢锭进行热处理、热轧、去除保护钢涂层、热轧管坯的热处理、三道冷轧工序、每道轧制后的中间热处理以及精加工热处理。

该方法的主要缺点是在冷轧材料的小发展，每道次的总变形高达60％，这导致不完全消除不均匀的热轧结构。此外，该方法的缺点是：使用含有碳的钢套管，其在热轧温度下与锆合金相互作用，可能形成碳化物。材料的再结晶程度是决定锆合金的耐形状变化特性的重要因素(抗热，辐射-热蠕变和辐射生长)。