[发明专利]锆合金薄壁方管的制造方法

说明书

本发明是核电站用锆合金薄壁方管的制造方法。

锆合金[Zr-4（Zr-0.15    Sn-0.2    Fe-0.1    Cr），Zr-2（Zr-1.5    Sn-0.18    Fe-0.1    Cr-0.05Ni），Zr-2.5Nb，Zr-1Nb]薄壁方管的制造方法，目前国外有采用压型-焊接方法，这种方法制造的方管有二道焊缝，要有专用设备，增加制造成本。国外也有采用焊接一滚模拉伸方法，这种方法成品公差要采用手工矫形，对操作人员的技术水平要求较高。

本发明的目的是为克服上述缺点，采用卷圆-焊接-拉伸-塞芯棒退火的方法。用本发明技术可以制造尺寸较大的、高精度、薄壁、异型锆合金管材。采用本发明方法只有一条焊缝，采用塞芯棒退火可以解决矫形问题，不用手工矫形，减轻了劳动强度，可以达到同样的高精度。本发明技术使用的设备，用金属加工厂的常用设备就可以制造，不用增加新设备。芯棒形状与方管的形状一致。

本发明的技术方案，采用卷圆-焊接-拉伸-塞芯棒退火的方法。在拉伸过程中，一定要有50～80mm的空拉段，然后才能推进芯头拉伸。

本发明方法的工艺如下：

卷圆（板材弯曲机）→焊接（氩气保护）→退火（540℃～650℃，1～2小时，真空度10^-3Pa以上）→表面镀层→再涂隔离层→涂润滑剂→过渡拉伸→成品拉伸→清理表面→成品（真空退火500℃，1小时，真空度10^-3Pa）。

上述工艺中，表面镀层;在管材表面镀上一层磷酸盐（Na₃PO₄）（约0.2～0.3mm厚）。隔离层：用牛油+石灰混合物（牛油∶石灰为4∶1）烘干。润滑剂;用牛油+二硫化铜+洗衣粉+浓缩肥皂液的混合物、配比为2∶3∶2∶1（体积比）。

过渡拉伸用拉床（链式拉伸机）夹紧拉伸卡具，缓慢拉伸约50mm-80mm，推进芯头，把整根管子缓慢拉伸完。

成品拉伸;把长芯棒送进管材里面，然后把管材的拉伸头部送进外模，装好卡具进行拉伸，每次周长缩减率不能超过2%～3%。

清理表面，先用汽油除去油污，然后再用HF（3%）+HNO₃（47%）+H₂O（50%）的酸液液酸洗，除去磷酸盐镀层。

在拉伸时要有一套特制的拉伸卡具如附图，卡具卡在管坯（1）上，卡具由垫片（2）螺杆（3），固紧螺母（4），外套（5），内锥（6）构成。

管材的变形是通过模具进行的，模具由外模和芯头组成。模具的外模与芯头角部的圆弧半径要配合好，外模角部的圆弧半径与异型管（四方管、六方管、八方管等）角部圆弧半径相等，但芯头同一部位的圆弧半径要大一点，外模和芯头组合起来后，在角部的间隙应比异型管壁厚大一点，一般大10%即可。拉伸变形量，每次周长缩减率不能超过2～3%。模具材质用TA10钢。

实施例

锆合金薄壁方管制造过程由1.裁剪定尺、2.表面镀层、3.涂润滑剂、4.过渡拉伸、5.成品拉伸、6.矫形退火组成。

1.将锆-4（Zr-0.15    Sn-0.2    Fe-0.1    Cr）合金合格退火板材，裁剪成2100mm×542mm×1.5mm，纵向划线等分28条，用折弯机（3000mm折弯机），对准划线少量压下，弯曲角在160～170度之间，整块板28条线均折弯完毕，近似圆形或稍许校正后成圆形，对好缝的圆管用夹具夹紧后，用自动（半自动）氩弧焊机进行氩气保护焊接，焊接后要进行退火（真空、540～650℃。1～2小时，真空度为10^-3Pa），焊接要全面进行探伤检查。

2.在管材表面进行化学镀层，表面酸洗（5～10%HF+50%HNO₃+H₂O）干净后，在1000mlH₂O+25mlH₃PO₄+25mlHBF₄浸泡5～10分钟，然后再在1000mlH₂O45克Na₃PO₄中浸泡5～10分钟，表面镀上一层牢固的磷酸盐（Na₃PO₄）镀层。

再在表面上涂上一层牛油+石灰的糊状混合物（4∶1）烘干后，作为拉伸保护表面的隔离层，隔离层应该是牢固地附着在磷酸盐（Na₃PO₄）镀层上。