[发明专利]核电站控制棒驱动机构套管轴及其制备方法

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套管轴及其制备方法。

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套管轴是一根细长的空心管，坯料尺寸为80x47.2x1100mm。CRDM套管轴具有导向作用，驱动杆从管中心穿过。CRDM套管轴是由低碳奥氏体不锈钢材料制造，需要通过晶间腐蚀实验。

但是，CRDM套管轴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套管轴供货市场。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套管轴及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种核电站控制棒驱动机构套管轴及其制备方法。

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套管轴的制备方法，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)将钢水浇注成钢锭，其中，以重量百分比计，钢锭含有≤0.05-0.06%C、≤0.75%Si、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.015%S、≤0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、10.50-11.00%Ni、≤0.10%Co、≤0.001%B、≤0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N和余量Fe；

3)将钢锭锻造成管坯，对管坯进行热穿孔以获得荒管；以及

4)将荒管加工成核电站控制棒驱动机构套管轴。

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

作为本发明制备方法的一种改进，步骤2)中的浇注钢锭在氩气保护气氛中进行。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤3)中，所述钢锭加热保温后采用快锻开坯和径锻制成管坯。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤3)中，所述钢锭加热保温工艺为自≤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，步骤3)中，锻造时钢锭镦粗二次，镦粗保温后钢坯出炉进行拔长锻造，经多次锻造后钢坯锻到所需中间坯尺寸，开坯后切除钢锭头、尾。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤3)中，所述钢坯在径锻加热炉中加热，加热温度＞1120℃，加热4.5小时，保温2.5个小时，钢坯出炉后在径锻机上锻造到毛坯尺寸。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤4)中，将荒管加工成核电站控制棒驱动机构套管轴包括：荒管酸洗、冷轧、酸洗、矫直、润滑、冷轧、成品加工和固溶热处理。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤4)中，所述酸洗采用硝酸或氢氟酸。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤4)中，所述矫直采用机械方式矫直，弯曲度≤1mm/m。

作为本发明制备方法的一种改进，步骤1)中，AOD精炼+LF炉精炼时通过添加合金料来获得钢锭的成份。

此外，本发明还提供了一种核电站控制棒驱动机构套管轴，以重量百分比计，其含有≤0.05-0.06%C、≤0.75%Si、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.015%S、≤0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、10.50-11.00%Ni、≤0.10%Co、≤0.001%B、≤0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N和余量Fe。

作为本发明核电站控制棒驱动机构套管轴的一种改进，所述核电站控制棒驱动机构套管轴是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套管轴及其制备方法具有以下技术效果：通过化学成份的优化组合和制造工艺过程中成份的控制，CRDM套管轴达到RCCM规定的力学性能和功能的要求，在运行条件下不发生晶间腐蚀，寿命满足CRDM的设计规范和国家标准要求，质量达到国外同类产品的先进水平，实现了CRDM套管轴不锈钢管制造的国产化。

附图说明