[发明专利]一种核电站超大型整体式不锈钢堆芯围筒构件的制备方法

说明书

本发明公开了一种核电站整体式不锈钢堆芯围筒构件的制备方法，包括：建立核电站整体式不锈钢堆芯围筒结构的三维模型，并将该模型在轴向上进行分段、分块和分层；采用激光熔覆成形技术逐层加工不锈钢堆芯围筒结构，完成一块不锈钢堆芯围筒结构加工；逐块加工不锈钢堆芯围筒结构，完成一段不锈钢堆芯围筒结构加工；逐段加工不锈钢堆芯围筒结构，完成一侧不锈钢堆芯围筒结构加工；在形成一侧不锈钢堆芯围筒结构的基板的对称面加工第二侧不锈钢堆芯围筒结构，最终形成核电站整体式不锈钢堆芯围筒结构。本发明提供的制备方法通过激光熔覆成形技术整体成形力学性能优良的堆芯围筒结构，材料利用率高，加工周期短。

技术领域

本发明属于核电设备技术领域，具体涉及一种核电站整体式不锈钢堆芯围筒构件的制备方法。

背景技术

堆芯围筒结构是在三代压水堆优化改进关键技术中提出的一种新型整体式结构，其尺寸大、结构复杂，为大型不锈钢异型结构件。传统的堆芯围筒结构制备方法为锻造坯料+机加工的方式。由于核电站堆芯围筒结构采用核级不锈钢材料，对材料化学成分要求严格，小批量炼钢、锻造等加工工序周期长，成本高。

发明内容

为了克服现有堆芯围筒结构制备技术的不足，本发明提供了一种核电站整体式不锈钢堆芯围筒构件的制备方法。本发明采用激光熔覆成形制造方法，实现核电站超大型整体式不锈钢堆内构件的快速成形，且成形结构件力学性能优良，且大幅降低生产成本，减少加工工序，缩短加工周期。

本发明通过下述技术方案实现：

一种核电站整体式不锈钢堆芯围筒构件的制备方法，包括：

步骤S1，建立核电站整体式不锈钢堆芯围筒结构的三维模型，并将该模型在轴向上进行分段，将每一段在圆周方向上均匀分块，将每块在厚度方向进行切片分层；

步骤S2，采用激光熔覆成形技术逐层加工不锈钢堆芯围筒结构，完成一块不锈钢堆芯围筒结构加工；

步骤S3，按照步骤S2逐块加工不锈钢堆芯围筒结构，完成一段不锈钢堆芯围筒结构加工；

步骤S4，按照步骤S3逐段加工不锈钢堆芯围筒结构，完成一侧不锈钢堆芯围筒结构加工；

步骤S5，按照步骤S4在形成一侧不锈钢堆芯围筒结构的基板的对称面加工第二侧不锈钢堆芯围筒结构，最终形成核电站整体式不锈钢堆芯围筒结构。

优选的，本发明的步骤S1具体为：

将所述不锈钢堆芯围筒结构的三维模型在轴向上按50～70mm分段；

将每段在圆周方向分为4块，相邻两块之间的搭接面角度为20～45°；

将每块在厚度方向按0.8～1.2mm层厚切片分层。

优选的，本发明的步骤S2具体包括：

步骤S21，将所述核电站整体式不锈钢堆芯围筒结构的每层三维形状数据转换为一系列二维扫描数据，然后根据每层的二维扫描数据确定激光束扫描的轨迹；

步骤S22，通过筛分得到粒径为75～150μm的Z2CN19-10不锈钢粉末；

步骤S23，利用送粉器及熔覆头的送粉喷嘴将该不锈钢粉末喷射并汇聚于不锈钢基板表面一点，激光器发射的激光束经熔覆头的光学头汇聚于该点熔化不锈钢粉末形成熔池，机器人带动熔覆头按照确定的扫描轨迹运动；

步骤S24，机器人带动熔覆头提升一个层厚距离，该提升距离符合分层的厚度要求，在形成的一层不锈钢堆芯围筒结构上，粉末及激光束经熔覆头汇聚形成熔池，机器人带动熔覆头按照确定的扫描轨迹运动；

步骤S25，重复步骤S24，直到完成一块不锈钢堆芯围筒结构加工。