[发明专利]一种不锈钢方管的制造方法

说明书

本发明公开了一种不锈钢方管的制造方法，管坯采用锻造圆锭，经热挤压、冷变形、热处理、表面处理得到成品；具体为：（1）将不锈钢管坯通过热挤压和冷轧/冷拔的无缝成型工艺得到与成品尺寸相对应的半成品圆管；（2）半成品圆管通过两道次拉拔的方法得到符合尺寸要求的方管；第一道次为空拔，第二道次为短芯棒衬拔；（3）热处理：成品采用辊底式热处理炉进行固溶热处理，热处理过程共分为4段。本发明产品可应用于AP1000、CAP1000、CAP1400、华龙一号等第三代核反应堆的余热排出换热器上，具有特殊的截面形状、高耐蚀性能、高表面光洁度、高外形尺寸精度并要求通过严格的超声波探伤和渗透探伤检验。

技术领域

本发明涉及一种不锈钢方管的制造方法，属于钢铁材料成型技术领域。

背景技术

余热排出换热器是第三代裂变核反应堆的核心安全部件，用于紧急情况下排出热量保护堆芯，目前我国主要发展的堆型AP1000、CAP1000、CAP1400、华龙一号等均采用相似的余热排出换热器设计。本文涉及的不锈钢方管是余热排出换热器的主要结构部件之一。

由于此部件接触海水且在反应堆运行周期内不进行检修更换，要求产品具有高耐蚀性特别是耐氯化物腐蚀的性能；耐均匀腐蚀和点腐蚀性能要求高表面光洁度；同时要求通过严格的超声波探伤和渗透探伤检验，保证产品内部和表面无裂纹、夹杂物等缺陷，降低应力腐蚀的风险。

目前，异形不锈钢管的制造方法主要有热挤压直接成型、冷弯成型后焊接、焊接圆管辊轧、无缝管滚模拉拔、无缝管固定模拉拔等几种。由于核电应用环境的安全性要求，焊接成型要求焊缝全长保证无缺陷，对焊接工艺和无损检测提出极高的要求，工艺成本较高；同时焊接残余应力对耐蚀性能和外形尺寸也有不利影响。

对于几种无缝生产工艺，由于高尺寸精度和表面质量要求，热挤压直接成型无法满足要求（热挤压管壁厚精度在±0.5mm以上，且表面粗糙度较高）；而滚模拉拔适于拔制带棱角的异形管。对于此大圆弧角方形截面管，适于用无缝管固定模拉拔成型。

发明内容

本发明旨在提供一种不锈钢方管的制造方法，是一种特殊截面形状的不锈钢方管的制造方法，可应用于AP1000、CAP1000、CAP1400、华龙一号等第三代核反应堆的余热排出换热器上，具有特殊的截面形状、高耐蚀性能、高表面光洁度、高外形尺寸精度并要求通过严格的超声波探伤和渗透探伤检验。

为保证产品的尺寸精度、耐蚀性能和均匀无缺陷的组织性能，我们设计了热挤压不锈钢无缝管加固定模冷拔的工艺方法，通过热挤压细化组织晶粒，避免裂纹、折叠等缺陷产生；固定模冷拔得到精确的外形尺寸，提高表面光洁度；通过固溶热处理消除加工应力，提高材料的耐蚀性能，同时得到较好的表面质量。

产品尺寸公差要求为：（1）边长公差±1.6mm；（2）壁厚公差-0.2~+0.8mm；（3）圆弧角±1mm。平面部分凹凸度要求不超过边长的0.6%；弯曲度要求每米不大于1mm，总弯曲度不大于总长的0.2%；端面切斜度要求≤3mm；如图1所示。

产品力学性能要求见表1。

表1 产品力学性能要求

产品要求通过晶间腐蚀试验，试验标准RCC-M MC1310，敏化处理采用A法处理，检验标准M3306。敏化处理制度：保温温度为650℃±10℃。经试验的试样按规定弯曲后，在10倍放大镜下观察其弯曲外表面，应无因晶间腐蚀而产生的裂纹。

不锈钢方管的制造过程包括以下工序：管坯→热挤压→冷加工→保护气氛固溶退火热处理→清洗→渗透检验→超声波检验→目视及尺寸检验→包装。