[发明专利]一种铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法

说明书

本发明属于冶金材料技术领域，涉及一种铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法。所述的制造方法依次包括如下步骤：(1)热挤压；(2)中间冷轧和退火；(3)圆管轧六角形管；(4)中间管正火和回火；(5)成品冷轧；(6)最终热处理。利用本发明的铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法，能够使得到的六角管满足快堆堆芯组件对铁素体/马氏体钢六角管直线度、壁厚、内对边距和扭曲度等严格的要求。

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，涉及一种铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法。

背景技术

钠冷快中子反应堆(以下简称快堆)作为第四代核能系统，堆芯燃料组件相比较于重水堆或压水堆，要在更高温度下达到更高的燃耗。

快堆燃料组件中六角管是反应堆堆芯中最重要的部件之一，长期工作在360-600℃温度范围内，受冷却剂钠腐蚀以及100dpa以上高剂量的辐照损伤。六角管是堆芯组件燃料棒束的结构支撑，对棒束实现径向约束，并为冷却剂钠提供流道。通过设计合适的六角管盒间距，可以防止堆芯活性区中平面相邻组件六角管进行接触。六角管也为燃料棒束提供了实体屏障，防止燃料棒破裂时事故在组件之间蔓延。形状为六角形的快堆组件外套管工作在高温和高辐照损伤的环境下，其靠近堆芯与远离堆芯的棱和面所受到中子辐照剂量与温度不同，使这些面因受到热膨胀、辐照肿胀和辐照蠕变导致的变形不一致，从而使六角管受到弯矩的作用，严重时将影响燃料组件长时间安全运行。因此要求六角管经过长期辐照后，还应具有良好的高温强度和抗辐照肿胀能力，以及良好的几何形状稳定性。同时辐照后需要六角管仍具有一定的塑性，以利于组件拔出等操作。

快堆堆芯组件对铁素体/马氏体钢六角管成品的尺寸精度(壁厚、对边平行度、直线度、三组内对边距均匀性和扭曲度等)、表面质量和变形控制要求非常严格。

中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利(专利公开号：CN 105112811 A)详细描述了一种铅铋快堆用奥氏体不锈钢包壳管及其制备方法，但该专利的申请对象是铅铋快堆用包壳管，而且专利中描述的包壳管不是六角管，其制造形状和所用材料类型均不同，其中制造工艺差别很大，变形形式也不一样，热处理制度更是完全不同。因此，该奥氏体不锈钢包壳管制备的方法和工序无法用于快堆堆芯组件用铁素体/马氏体钢六角管的制造。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法，以能够使得到的六角管满足快堆堆芯组件对铁素体/马氏体钢六角管直线度、壁厚、内对边距和扭曲度等严格的要求。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法，所述的制造方法依次包括如下步骤：

(1)热挤压：锻造棒材钻孔后进行环形炉预热和感应加热，保温后再进行热挤压，水冷后进行荒管退火、辊式矫直、切管、表面修磨后获得挤压管；

(2)中间冷轧和退火：挤压圆管经过中间冷轧后进行脱脂清洗，黑退火热处理后进行矫直，然后进行检验和修磨；

(3)圆管轧六角形管：采用冷轧工艺轧制径向截面的外轮廓与内轮廓均为六角形的成型管，然后进行脱脂清洗得中间管；

(4)中间管正火和回火：用立式真空炉对清洗干净的中间管做正火和回火热处理，然后对中间管进行检验、矫直和修磨；

(5)成品冷轧：对中间管进行最终冷轧，然后进行脱脂清洗；

(6)最终热处理：对步骤(5)所得管进行回火热处理。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法，其中步骤(1)中，感应加热至1120-1200℃，并保温1-3min。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种铁素体/马氏体钢六角管控制变形的制造方法，其中步骤(2)中，控制中间冷轧送进量3-6mm/次，冷轧速度20-200次/min。