[发明专利]一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法

说明书

本发明公开了一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，该方法包括：一、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格选择锆或锆合金无缝圆管作为原料管；二、对原料管进行无损探伤、矫直和端面平整，得到原料管坯；三、定制专用孔型对原料管坯进行辊弯成型，然后轧制得到无缝方管并锯切掉头尾以及调试段；四、除油处理，随后进行矫形热处理，得到锆或锆合金薄壁方管。本发明采用高精度的无缝圆管为原料管结合辊弯成型工艺，克服了现有方管制备工艺采用板材焊接产生焊接焊缝带来的微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀的问题，同时仅需控制原料管的尺寸公差，即可有效提高锆或锆合金薄壁方管的尺寸精度，且成型过程易于控制，灵活方便。

技术领域

本发明属于材料成形技术领域，具体涉及一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法。

背景技术

锆或锆合金具有良好的加工性能及很低的热中子吸收截面，一直作为核反应堆包壳管及结构部件的首选材料。同时因其优异的耐酸碱腐蚀性能，锆或锆合金在化学工业中作为耐腐蚀部件也发挥着重要作用。锆或锆合金薄壁方管多用于核反应堆内结构件，如锆元件盒。锆元件盒是低温堆和沸水堆的主要部件，可以保护燃料棒束，并构成燃料组件冷却剂通道，并且每4个锆元件盒间的缝隙组成1支控制棒通道。为了保证燃料组件顺利插入锆元件盒以及控制棒在反应堆全寿期内能够自如地上下活动，确保反应堆的安全性，锆元件盒的表面质量、尺寸精度都需要严格要求。

目前，锆或锆合金薄壁方管的制备方法主要以板材为原料，一种是将一块板料卷焊为圆管，再预压、轧制或拉拔为方管，另一种是将两块板料折弯为U型方槽，将两块U型方槽拼焊为方管。公开号为CN1050692A的专利公开了一种锆合金薄壁方管的制造方法，该专利采用卷圆—焊接—拉伸—塞芯棒退火的方法制造方管。公开号为CN106623487A的专利公开了一种锆元件盒的制备方法，该专利采用多次矫形的方式处理方管待矫形位置，方管的制备方法如上所述。上述专利制备的方管均以板材为原料，成品均需焊接，存在一条或两条焊缝，导致微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法。该方法采用高精度的无缝圆管为原料管结合辊弯成型工艺，克服了现有锆合金方管制备工艺采用板材焊接产生焊接焊缝带来的微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀的问题，有效提高锆或锆合金薄壁方管的尺寸精度，且成型过程易于控制，灵活方便。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格，选择锆或锆合金无缝圆管作为原料管；所述原料管的厚度、厚度公差和周长在保留表面处理余量的条件下与目标产物锆或锆合金薄壁方管一致，且原料管与目标产物锆或锆合金薄壁方管的周长误差为±3mm以内，所述原料管为完全再结晶退火态；

步骤二、对步骤一中选择的原料管进行无损探伤，然后对满足无损探伤标准要求的原料管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到原料管坯；

步骤三、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格，定制专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对步骤二中得到的原料管坯进行辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形位公差、R角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝方管，经锯切除去无缝方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部；

步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝方管除油处理后进行矫形热处理至直线度不超过0.5mm/1000mm，得到锆或锆合金薄壁方管；所述锆或锆合金薄壁方管的外边长为40mm~200mm，壁厚为1mm~5mm。