[发明专利]一种锆合金管材的制备方法

说明书

一种锆合金管材的制备方法，包括：获取锆合金管坯；对所述管坯进行至少三道次轧制，每道次轧制后进行退火处理，得到锆合金管材；最后一道次轧制的相对减壁量与相对减径量的比值为1.9～2.1，倒数第二道次轧制和倒数第三道次轧制的相对减壁量与相对减径量的比值为1.0～2.1。本发明通过合理分布锆合金管材制作过程中，最后三道次轧制的相对减壁量与相对减径量的比值，可以有效地改善锆合金析氢后氢化物的取向分布，以克服锆合金析出的氢化物呈脆性的现象。

技术领域

本发明涉及材料金属技术领域，特别涉及一种锆合金管材的制备方法。

背景技术

因锆合金热中子吸收截面小，耐腐蚀性能优良等原因，作为核反应堆燃料关键结构材料。但在水冷反应堆中，锆合金包壳元件“吸氢”是不可避免的现象，当氢含量超过其在锆合金中溶解度时，过饱和析出的氢会形成氢化物(ZrH1.66)，氢化物的析出会破坏α-Zr晶粒的完整性，产生微裂纹或体积增大，导致材料韧性和强度下降，当运行温度低于150℃时，基体中沉淀析出的氢化物呈脆性，称为“氢脆”。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种可以减少锆合金“氢脆”现象的锆合金管材的制备方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的提供了一种锆合金管材的制备方法，包括：获取锆合金管坯；对所述管坯进行至少三道次轧制，每道次轧制后进行退火处理，得到锆合金管材；最后一道次轧制的相对减壁量与相对减径量的比值为1.9～2.1，倒数第二道次轧制和倒数第三道次轧制的相对减壁量与相对减径量的比值为1.0～2.1。

可选地，对于最后三道次轧制，每道次轧制后的退火处理的累计退火参数值控制在3.2×10^-20～5.2×10^-19h中。

可选地，所述累计退火参数为：∑A＝Σ[t_iexp(-Q/RT_i)]；

其中，∑A为累计退火参数，t_i是每道次退火处理的时间(h)，T_i是每道次退火处理的温度(K)，Q为激活能，R为气体常数。

可选地，对原料进行三次真空自耗熔炼，获得铸锭；将所述铸锭加热至第一预设温度并保温第一预设时间后进行开坯锻造获得锻坯；将所述锻坯在第二预设温度下进行感应淬火；对淬火后的所述锻坯进行挤压处理并退火后，得到所述锆合金管坯。

可选地，所述铸锭的尺寸为Ф700mm-Ф750mm内；所述第一预设温度为不小于1030℃；所述第一预设时间为2～5h；所述锻坯的尺寸为Ф200mm-Ф250mm内；所述第二预设温度为1010～1100℃；所述挤压处理的温度为不大于650℃；所述锆合金管坯的尺寸为Ф80×15mm-Ф90×25mm.

可选地，所述原料为Zr-4锆合金的原料。

可选地，所述原料包括：1.20-1.70wt％的锡、0.18-0.24wt％的铁、0.07-0.13wt％的铬、0.09-0.16wt％的氧、低于0.0200wt％的碳和低于0.0120wt％的硅，余量为锆和杂质。

可选地，所述原料包括：1.30wt％的锡、0.22wt％的铁、0.12wt％的铬、0.12wt％的氧、0.0070wt％的碳和0.010wt％的硅。

可选地，每次轧制的所述相对减壁量与相对减径量的比值通过管壁变形量和直径变形量的比值来获得。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：