[发明专利]一种高温气冷堆蒸汽发生器螺旋换热管制备方法

说明书

本发明公开了一种高温气冷堆蒸汽发生器螺旋换热管制备方法，其特征在于包括穿孔及荒管退火；荒管酸洗、检验；多道次中间管冷轧及热处理；成品冷拔及成品热处理；矫直及检验；螺旋管成形；消应力热处理及检验等步骤。采用本发明方法制备的螺旋换热管具有长度长，尺寸精度和表面质量高，同时具有良好力学性能，能够满足高温气冷堆蒸汽发生器的使用需要。

技术领域

本发明涉及合金钢超长无缝管及多头螺旋管制造技术领域，特别是涉及一种高温气冷堆直流式蒸汽发生器用超长多头螺旋合金钢换热管制备方法。

背景技术

核电作为一种安全、清洁、低碳和高效的能源，一直以来受到高度重视。目前，全球在建核电站已逐步过渡到第三代核电技术，更为安全的第四代核能系统已成为核能研究人员在未来多年内重点研究的课题。第四代核电技术中高温气冷堆因其具有固有安全性，不需要场外应急安全等，具有固有安全性的反应堆在任何的事故情况下，反应堆都不会熔化，也不会造成大量放射性释放。被称为永不熔毁的堆芯。

自上世纪八十年代中以来清华大学开展了 10MW高温气冷实验堆（HTR-10）的研究与开发。蒸发器是高温气冷堆示范电站的核心部件，由19个螺旋管束组件组成，每个组件有五层共35支多头螺旋管构成，其中ASME SA-213 T22单支换热管长度达60米，且呈多头螺旋状，精度要求高，制造难度极大，属世界首创。2007年随着清华大学对高温气冷堆蒸汽发生器设计方案的优化，蒸汽发生器用传热管的长度及尺寸精度等做了大幅度的调整，其中传热管的单支长度从原35米增加至60米，尺寸要求也从原来仅对内径、壁厚的要求增加到内径、壁厚、外径三个要素同时控制，且技术指标由参照火电站用高压锅炉管提高到具有国际先进水平。

发明内容

本发明目的在于针对高温气冷堆的设计要求，提供一种具有良好的组织及力学性能、优良的螺旋成形和尺寸精度和表面质量的用于高温气冷堆蒸汽发生器螺旋换热管制备方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种高温气冷堆蒸汽发生器螺旋换热管制备方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）穿孔及荒管退火：

将T22材质圆钢管坯加热穿孔形成无缝荒管；再对荒管进行退火热处理；

荒管酸洗、检验：

（2）将步骤（1）形成的荒管进行酸洗去除表面氧化皮，然后清水冲洗净，并吹干；同时对荒管进行表面质量检验；

（3）多道次中间管冷轧及热处理：

将步骤（2）检验合格的荒管进行多道次冷轧缩径和退火热处理；

（4）成品冷拔及成品热处理：

将步骤（3）的中间管进行冷拔成成品管，冷拔后进行去油并进行保护气氛成品正火热处理+回火热处理，形成成品换热管；

（5）矫直及检验：

对步骤（4）中的成品管进行矫直，然后分别进行超声波检验、涡流检验、理化性能检验、水压实验、表面目视及尺寸检验；

（6）螺旋管成形：

将检验合格的成品直管进行螺旋成形，将螺旋管两端的直管进行弯管，然后再周向弯到螺旋管面上；

（7）消应力热处理及检验：

将成形的螺旋管固定后，放入真空热处理炉进行消应力热处理；将热处理后的螺旋管进行清洁，再经几何尺寸和表面质量检验合格后完成螺旋换热管的制备。

其进一步特征在于：所述步骤（3）中采用两道次中间管冷轧及热处理；检验合格的荒管进行一道次冷轧缩径，变形量控制在60%～70%，冷轧Q值为1.2±0.2；冷轧后进行去油、退火热处理，然后进行矫直、酸洗、检验、修磨、倒角处理；