[发明专利]一种耐高温熔盐腐蚀U型换热管

说明书

本发明属于熔盐核反应堆用设备技术领域，尤其涉及一种耐高温熔盐腐蚀U型换热管。本发明通过特定的原料配比、制备工艺，以及选择性地进行特定消应力退火操作的方式，达到有效制备熔盐核反应堆用U型换热管的效果。本发明具有U型换热管耐高温、耐熔盐腐蚀效果好，整体制备工艺合理有效，弯曲半径为11倍外径这个是否需要消应力退火操作的临界值选取合适，11倍以上的U型换热管无需退火、节约能源，以及U型换热管整体结构性能优越的优点。

技术领域

本发明属于熔盐核反应堆用设备技术领域，尤其涉及一种耐高温熔盐腐蚀U型换热管。

背景技术

熔盐核反应堆，是第四代核反应堆中的一种主力堆型，具有高的安全性及燃料利用率，是未来核电领域的重点发展方向，其中用到的U型换热管需要经受高达700℃的设计温度，和作为热交换介质的氟盐的极强腐蚀，现有常见的U型换热管材质解决方案是高Mo、低Cr的镍钼铬合金。

另一方面，上述镍钼铬合金容易析出较多的富Mo相，会导致合金热、冷变形抗力增大，热加工区间变窄，使得加工过程中易出现开裂等现象，因此常规钢管生产工艺及原料配比难以实现小口径特性的上述U型换热管的制造。

此外，在利用直管进行弯制后，现有技术中无论弯曲半径的大小，都进行消应力退火，这在U.型管弯曲半径较大、残余应力数值相对较小时是一种多余操作，因此行业中缺少一个消应力退火操作的临界值标定，以及一个合适的消应力退火温度范围。

专利公开号为CN102240898A，公开日为2011.11.16的中国发明专利公开了一种用于提取污水温度的换热管的制备方法，由以下步骤组成：(1)不锈钢卷板为原料经过开卷机上料；(2)来自开卷机的板材进入平板机平整；(3)来自平板机的板材进入辊形机经过6道辊形后成形；(4)辊压成形后的板材进入切断机按着工艺要求进行切断；(5)点焊机按着工艺要求对来自步骤(4)的成形的换热管合格半成品进行辊焊前的成型组合；(6)辊动碾压焊机按着工艺要求对来自步骤(5)的换热管的焊接部位进行碾压焊接；(7)整形机对来自步骤(6)焊接成形后的换热管进行整形。

但是该发明专利中的换热管存在管体力学性能和耐腐蚀性能差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温熔盐腐蚀U型换热管，其能通过特定的原料配比、制备工艺，以及选择性地进行特定消应力退火操作的方式，达到有效制备熔盐核反应堆用U型换热管的效果。本发明具有U型换热管耐高温、耐熔盐腐蚀效果好，整体制备工艺合理有效，弯曲半径为11倍外径这个是否需要消应力退火操作的临界值选取合适，11倍以上的U型换热管无需退火、节约能源，以及U型换热管整体结构性能优越的优点。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种耐高温熔盐腐蚀U型换热管，原料包括镍、钼以及铬，还包括以下各组分：碳、硅以及铁，各组分按重量计分别是15-18%的钼、6-8%的铬、0.04-0.08%的碳、0.2-0.4%的硅以及3-4.5%的铁。

进一步优选的技术方案在于：所述U型换热管的原料中钼含量为15-17.5%；铬含量为6-7%；碳含量为0.04-0.06%；硅含量为0.2-0.3%。

在本发明中，通过调整Si、Cr、Mo的成分比例，进而减小合金热、冷变形抗力，增大热加工区间，并适当调整生产工艺，最终使得加工过程中不易开裂，提高产品合格率，满足所述U型换热管耐高温熔盐腐蚀以及整体结构性能强的要求。

进一步优选的技术方案在于：所述U型换热管的外径为9-25mm，壁厚为1-3mm，弯曲半径为外径的2-15倍。

在本发明中，所述U型换热管的口径尺寸为几毫米至十几毫米，该相对较小的口径，是普通的镍钼铬合金所制备不出来的，现有的镍钼铬合金在该较小范围口径的制备要求下生产的换热管，都存在一定程度的屈服强度不足、延伸率不足，以及容易断裂开裂的问题，本发明生产的小口径U型换热管正好填补了行业中现有技术的不足。