[发明专利]一种锆合金管材高精度矫直方法

摘要

一种锆合金管材高精度矫直方法，属于管材矫直技术领域。目前，核发电设备所使用的锆合金燃料管(Zr-4)壁厚仅为0.53mm，属于极薄壁管，由于燃料管需要在高压水冷环境中工作，而该环境中氢离子的含量又很高，如果燃料管的表面存在微裂，微裂处极易吸附氢离子，从而产生“氢脆”现象，使燃料管的氢化物取向超标，增加了核泄漏的风险。本发明的矫直方法所采用的矫直辊，保证了锆合金管材在辊缝中达到均布压力状态，在锆合金管材矫直过程中，均布的矫直力与一般反弯辊形矫直辊施加的矫直力相比，只占到一般反弯辊形矫直辊施加的矫直力的1/3.3，避免了锆合金管材在矫直过程中被压微裂，实现了无微裂矫直的目的。

主权项

一种锆合金管材高精度矫直方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：确定锆合金管材的尺寸参数步骤二：确定矫直机的结构参数①确定矫直机辊系结构；②确定矫直辊的辊形，矫直辊采用三段等曲率反弯辊形；③确定矫直辊与主机机台夹角；④确定矫直导程，矫直导程的计算公式为t＝πdtanα其中，t为矫直导程，即锆合金管材的某一相位在辊缝内螺旋式旋转一周为一个矫直导程，π为圆周率，d为锆合金管材外径，α为矫直辊与主机机台夹角；步骤三：确定矫直辊的辊形参数，具体为确定矫直辊反弯半径，使辊缝内的矫直力呈均布状态；①确定辊缝内最大弯矩M₁，其计算公式为M₁＝0.8r³δ_s/1000其中，r为锆合金管材的半径，δ_s为锆合金管材的屈服强度；②按分段距离计算均布压力对应的弯矩，第一段距离内均布压力对应的弯矩为M₂，第二段距离内均布压力对应的弯矩为M₃，第三段距离内均布压力对应的弯矩为M₄；其中M₂＝0.563M₁M₃＝0.25M₁M₄＝0.0625M₁各分段距离均为a，其中a＝t/2，t为矫直导程；③在各分段距离为a的区间内，辊缝中各点的压力值分别为F₁、F₂、F₃及F₄，则F₁＝F₂＝F₃＝F₄＝aq，q为均布压力值，其中M₄＝qa²/2由M₄＝0.0625M₁，可得q＝0.125M₁/a²则，F₁＝F₂＝F₃＝F₄＝0.125M₁/a；④确定M₁段的矫直辊反弯半径ρ₁，ρ₁具体为矫直辊辊腰处的反弯半径，且矫直辊反弯半径ρ₁作为标定值；M₂段的矫直辊反弯半径ρ₂的计算公式为ρ₂＝1.78ρ₁M₃段的矫直辊反弯半径ρ₃的计算公式为ρ₃＝4ρ₁M₄段的矫直辊反弯半径ρ₄的计算公式为ρ₄＝16ρ₁步骤四：按照矫直辊反弯半径ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄的数值，加工制造矫直辊，并将制造好的矫直辊安装到矫直机上；步骤五：对锆合金管材实施矫直作业，进行无微裂矫直。