《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》是浙江久立特材科技股份有限公司於2014年6月24日申請的發明專利，該專利的申請號為2014102854020，公布號為CN104046759A，授權公布日為2014年9月17日，發明人是蘇誠、蔡志剛、閆生志、曹萍。
《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》包括開坯冷軋、中間退火、最終冷軋及成品退火，在開坯冷軋和最終冷軋中採用大變形冷軋工藝，開坯冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0；中間退火溫度1020－1080℃，網帶輸送速度350－550毫米/分鐘；最終冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0，且對完成最終冷軋的管材採用液壓冷拔機進行小變形冷拔，小變形冷拔的變形量為3－4%，冷拔速度為4－6米/分鐘，在冷軋過程中的在液壓冷拔機的進料端和出料端都設有用於承託管材的托料裝置。
2016年12月7日，《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝
- 公布號：CN104046759A
- 公布日：2014年9月17日
- 申請號：2014102854020
- 申請日：2014年6月24日
- 申請人：浙江久立特材科技股份有限公司
- 地址：浙江省湖州市南潯區雙林鎮鎮西浙江久立特材科技股份有限公司
- 發明人：蘇誠、蔡志剛、閆生志、曹萍
- Int.Cl.：C21D8/10(2006.01)I
- 代理機構：湖州金衛智慧財產權代理事務所（普通合夥）
- 代理人：戴心同
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
20世紀70年代以前，國際上一直普遍採用18-8型不鏽鋼Inconel600合金（以下簡稱“600合金”）作為核電站壓水堆蒸汽發生器傳熱管的主要材料。但1970年開始發生的蒸汽發生器傳熱管損壞成了壓水堆的致命缺陷。經系統研究發現：應力腐蝕開裂（SCC）是壓水堆核電站蒸汽發生器傳熱管損壞的最重要原因。Inconel600合金在含Cl-的H3BO4溶液中800小時即發生嚴重的應力腐蝕開裂，而不鏽鋼抗應力腐蝕性能比Inconel600合金更差，經人們大量對比分析研究發現，Incoloy800合金（以下簡稱“800合金”）和Inconel690合金（以下簡稱“690合金”）相對600合金，前者具有更好的抗腐蝕性能，可以取代600合金作為核電站壓水堆蒸汽發生器傳熱管的理想材料，而2014年6月前已有技術中，也有採用690合金作為傳熱管的，例如專利公開號為CN103146959A、公開日為2013.06.12的中國發明專利就公開了一種核電蒸汽發生器用U形無縫鎳鉻鐵合金傳熱管。
800合金是一種相對低鎳（30－25%Ni，20－23%Cr，Fe≥39.5%）、高抗腐蝕性能、純奧氏體組織的鐵鎳基耐蝕合金，其10000小時持久斷裂性能相對600合金提高了4.5%，800合金具有優異的冷加工性能，其冷加工性能與600和奧氏體不鏽鋼相當，加工硬化率高於低碳鋼，但低於304，與600合金類似，但是，2014年6月前市場上800合金傳熱管在製造的時候，加工速度慢、效率低。
發明內容
專利目的
《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》的目的是針對2014年6月前已有技術的不足之處，提供一種核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其能夠降低成本，提高效率，增加產品的合格率。
技術方案
《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》包括開坯冷軋、中間退火、最終冷軋及成品退火，在開坯冷軋和最終冷軋中採用大變形冷軋工藝，開坯冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0；中間退火溫度1020－1080℃，網帶輸送速度350－550毫米/分鐘；最終冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0，且對完成最終冷軋的管材採用液壓冷拔機進行小變形冷拔，小變形冷拔的變形量為3－4%，冷拔速度為4－6米/分鐘，在冷軋過程中的在液壓冷拔機的進料端和出料端都設有用於承託管材的托料裝置。
《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》的加工工藝，採用大變形冷軋和小變形冷拔配合的方式進行加工，通過大變形冷軋，減少加工道次，提高生產率；通過小變形量冷拔，改善管材表面質量，提高尺寸精度和均勻性，確保內渦流檢測具有較高的合格率；此外在完成大變形冷軋之後，在進行小變形量冷拔，能夠提高管材綜合力學性能，同時確保組織狀態為退火態等軸晶，具有較好的抗腐蝕性能。
作為優選，在開坯冷軋中，送進量範圍2.0－4.0毫米/次，軋制速度60－80次/分鐘。
作為優選，最終冷軋中，送進量範圍2.0－3.0毫米/次，軋制速度100－200次/分鐘。
所述中間退火及成品退火均為氫保護光亮退火，由連續網帶式氫保護光亮爐完成。
作為優選，所述中間退火先低溫退火，以1040－1045℃溫度退火，網帶輸送速度545－550毫米/分鐘；再中溫退火，以1045－1055℃溫度退火，網帶輸送速度500－545毫米/分鐘，然後高溫退火，以1055－1060℃溫度退火，網帶輸送速度450－500毫米/分鐘，在高溫退火後再一次中溫退火，1053℃溫度退火，網帶輸送速度540毫米/分鐘，然後進行超高速退火，以1060-1080℃溫度退火，網帶輸送速度550毫米/分鐘；最後進行再一次低溫退火，以1041℃溫度退火，網帶輸送速度545毫米/分鐘。
作為優選，所述托料裝置包括相互間隔設定的第一托料裝置和第二托料裝置，所述第一托料裝置包括第一支架、通過關節軸承和所述第一支架連線的第一托板、設定在所述第一托板上的第一託管機構以及多個傾斜設定的拉簧，所述拉簧上端和所述第一托板固定連線，下端和所述第一支架固定連線。
作為優選，所述第一託管機構包括具有開口的固定環，所述固定環設有環形安裝腔及將所述環形安裝腔和所述固定環的內孔連線起來的連通口，所述環形安裝腔中設有聚氨酯環及從所述連通口伸入所述固定環內孔中的夾緊環，所述聚氨酯環上設有容油環腔及和所述容油環腔相通的進油口，所述夾緊環上均布有多個具有和所述容油環腔相通的空心腔的彈性球，所述空心腔內設有鋼球，所述鋼球和所述空心腔側壁之間有間隙。
作為優選，所述第二托料裝置包括第二支架、安裝在所述第二支架上的第二托板、設定在所述第二托板上的第二託管機構以及設定在所述第二托板和所述第二支架之間的軸向過載保護裝置，所述第二託管機構包括一對鉸接在所述第二托板上的圓弧導向環、固定在所述第二托板上的支撐板、設定在所述圓弧導向環下方的限位板、和所述圓弧導向環及所述支撐板連線的彈性體。
作為優選，所述軸向過載保護裝置包括固定在所述第二托板上的圓柱、設定在所述第二支架上和所述圓柱配合的圓孔、設定在所述圓柱上的多個凸出塊及位於相鄰兩個凸出塊之間的限位槽、設定在所述第二支架上的和所述限位槽配合的滑動塊以及將所述滑動塊壓入所述限位槽中的壓縮彈簧。
作為優選，所述空心腔通過連通孔和所述容油環腔連通。
有益效果
《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，能夠降低成本，提高效率，增加產品的合格率。
附圖說明
圖1為《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》實施例一中第一托料裝置的結構示意圖；
圖2為圖1中第一託管機構結構圖；
圖3為該發明實施例一中第二托料裝置的結構示意圖；
圖4為軸向過載保護裝置結構示意圖。
權利要求
1.《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》包括開坯冷軋、中間退火、最終冷軋及成品退火，其特徵在於：在開坯冷軋和最終冷軋中採用大變形冷軋工藝，開坯冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0；中間退火溫度1020－1080℃，網帶輸送速度350－550毫米/分鐘；最終冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0，且對完成最終冷軋的管材採用液壓冷拔機進行小變形冷拔，小變形冷拔的變形量為3－4%，冷拔速度為4－6米/分鐘，在冷軋過程中的在液壓冷拔機的進料端和出料端都設有用於承託管材的托料裝置。
2.根據權利要求1所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：在開坯冷軋中，送進量範圍2.0－4.0毫米/次，軋制速度60－80次/分鐘。
3.根據權利要求1所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：最終冷軋中，送進量範圍2.0－3.0毫米/次，軋制速度100－200次/分鐘。
4.根據權利要求1所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：所述中間退火及成品退火均為氫保護光亮退火，由連續網帶式氫保護光亮爐完成。
5.根據權利要求4所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：所述中間退火先低溫退火，以1040－1045℃溫度退火，網帶輸送速度545－550毫米/分鐘；再中溫退火，以1045－1055℃溫度退火，網帶輸送速度500－545毫米/分鐘，然後高溫退火，以1055－1060℃溫度退火，網帶輸送速度450－500毫米/分鐘，在高溫退火後再一次中溫退火，1053℃溫度退火，網帶輸送速度540毫米/分鐘，然後進行超高速退火，以1060-1080℃溫度退火，網帶輸送速度550毫米/分鐘；最後進行再一次低溫退火，以1041℃溫度退火，網帶輸送速度545毫米/分鐘。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：所述托料裝置包括相互間隔設定的第一托料裝置（1）和第二托料裝置（2），所述第一托料裝置（1）包括第一支架（101）、通過關節軸承（102）和所述第一支架（101）連線的第一托板（103）、設定在所述第一托板（103）上的第一託管機構（104）以及多個傾斜設定的拉簧（105），所述拉簧（105）上端和所述第一托板（103）固定連線，下端和所述第一支架（101）固定連線。
7.根據權利要求6所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：所述第一託管機構（104）包括具有開口的固定環，所述固定環設有環形安裝腔及將所述環形安裝腔和所述固定環的內孔連線起來的連通口，所述環形安裝腔中設有聚氨酯環及從所述連通口伸入所述固定環內孔中的夾緊環，所述聚氨酯環上設有容油環腔及和所述容油環腔相通的進油口，所述夾緊環上均布有多個具有和所述容油環腔相通的空心腔的彈性球，所述空心腔內設有鋼球，所述鋼球和所述空心腔側壁之間有間隙。
8.根據權利要求1或2或3或4或5所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：所述第二托料裝置（2）包括第二支架（201）、安裝在所述第二支架（201）上的第二托板（203）、設定在所述第二托板（203）上的第二託管機構（204）以及設定在所述第二托板（203）和所述第二支架（201）之間的軸向過載保護裝置（202），所述第二託管機構（204）包括一對鉸接在所述第二托板（203）上的圓弧導向環（20401）、固定在所述第二托板（203）上的支撐板（20402）、設定在所述圓弧導向環（20401）下方的限位板（20403）、和所述圓弧導向環（20401）及所述支撐板（20402）連線的彈性體（20404）。
9.根據權利要求8所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：所述軸向過載保護裝置（202）包括固定在所述第二托板（203）上的圓柱（20201）、設定在所述第二支架（201）上和所述圓柱（20201）配合的圓孔（20202）、設定在所述圓柱（20201）上的多個凸出塊（20203）及位於相鄰兩個凸出塊（20203）之間的限位槽（20204）、設定在所述第二支架（201）上的和所述限位槽（20204）配合的滑動塊（20205）以及將所述滑動塊（20205）壓入所述限位槽（20204）中的壓縮彈簧（20206）。
10.根據權利要求7所述的核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，其特徵在於：所述空心腔通過連通孔和所述容油環腔連通。
實施方式
- 實施例1
見附圖1、2、3、4，核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝，包括開坯冷軋、中間退火、最終冷軋及成品退火，開坯冷軋出來的管材經過中間脫脂清洗，然後進行中間退火、矯直與修磨後，進想最終冷軋，最終冷軋之後，進行成品脫脂清洗、成品退火然後進行小變形冷拔，在開坯冷軋和最終冷軋中採用大變形冷軋工藝，開坯冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0；中間退火溫度1020－1080℃，網帶輸送速度350－550毫米/分鐘；最終冷軋中相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0，且對完成最終冷軋的管材採用液壓冷拔機進行小變形冷拔，小變形冷拔的變形量為3－4%，冷拔速度為4－6米/分鐘下面我們具體的敘述下如何進行傳熱管的加工，以加工外徑22毫米、壁厚1.25毫米的傳熱管為例：
變形道次 | 來料規格/毫米 | 岀料規格/毫米 | 延伸係數 | 相對變形史 | ||
外徑 | 壁厚 | 外徑 | 壁厚 | |||
開坯冷軋 | 78 | 8 | 41 | 3.27 | 4.63 | 78 |
最終冷軋 | 41 | 3.2 | 22.75 | 1.25 | 4.50 | 78 |
小變形量冷拔 | 22.75 | 1.25 | 22.05 | 1.25 | 1.04 | 3 |
採用兩輥皮爾格冷軋管機進行大變形開坯冷軋工藝，採用兩輥高速皮爾格冷軋管機進行最終成品冷軋。800合金傳熱管的冷軋工藝技術要求和特點如下：
設定冷軋相對變形量範圍75%－80%，延伸係數範圍4.0－5.0，具體變形工藝根據來料規格、中間品規格和成品規格確定。最終冷軋規格的設定需根據冷拔後成品規格確定，必須確保最終冷軋給小變形冷拔預留3－4%左右的變形量，且最終冷軋壁厚必須與最終冷拔壁厚保持一致，由於800合金具有相對較高強度和相對較強的加工硬化趨勢，因此在工藝設定上需要嚴格控制；開坯冷軋設定送進量範圍2.0－4.0毫米/次，軋制速度60－80次/分鐘；最終冷軋設定送進量範圍2.0－3.0毫米/次，軋制速度100－200次/分鐘，最終冷軋時的具體軋制速度根據最終冷軋設備能力調整；開坯冷軋孔型間隙約0.5－1.0毫米，頂頭間隙約1.0－3.0毫米；最終冷軋孔型間隙約0.5－0.8毫米，頂頭間隙約0.8－2.0毫米；冷軋芯棒桿加裝適當的塑膠護套，芯棒桿連線處圓滑過渡，防止進料過程中擦傷內表面；冷軋過程中管材內外表面潤滑充分；在進行小變形冷拔的時候，控制其冷拔變形量為3－4%左右，如表1所示；冷拔過程中管材外徑減少，壁厚基本保持不變，有利於管材尺寸精度控制，採用空芯冷拔，即無芯棒冷拔技術，避免了帶芯棒冷拔過程中對內表面質量可能造成的不良影響，減少了帶芯棒冷拔過程中對內表面潤滑的要求，有效降低了工模具的複雜性，降低了生產成本；採用液壓拉拔機進行最終的小變形量冷拔。與普通鏈式拉拔機相比，液壓拉拔機具有穩定性好、精度高、工作環境友好等優點；冷拔過程中的冷拔速度控制在4－6米/分鐘，且同一根管材的冷拔速度必須保持均勻一致，不得中途變換速度；採用潤滑油進行外潤滑，冷拔過程中外潤滑必須充分，不得中斷；潤滑油必須潔淨，不得有任何異物或雜物；在冷軋過程中的在液壓冷拔機的進料端和出料端都設有用於承託管材的托料裝置，確保管材懸空距離不得超過2米。如表1所示，冷軋延伸係數均超過4.5，變形量均超過75%，開坯冷軋的變形量78%，遠遠超過2014年6月前通常所用的60%變形量。該變形工藝減少了至少一個變形道次，同時也減少了相應去油清洗、中間退火、矯直及平頭尾等工序，不但提高了生產效率，還大降低了生產成本。
較佳的，開坯冷軋送進量範圍為3.0毫米/n，軋制速度約70次/分鐘；成品冷軋進量為2.5毫米/n，軋制速度約120次/分鐘。冷軋管材尺寸及公差控制範圍如表2所示，完全滿足標準要求。
冷軋規格/毫米 | 外景範圍/毫米 | 壁厚範圍/毫米 |
Φ41×3.2 | 40.8-41.20 | 3.0-3.4 |
Φ22.75×1.25 | 22.70-22.80 | 1.20-1.30 |
在該實施方式中，小變形冷拔的變形量3%，減徑量0.70毫米，壁厚基本保持不變，冷拔前後均為1.25毫米。冷拔模定徑段內徑為22.03毫米，冷拔後管材尺寸及公差範圍如表4所示，完全滿足技術要求。
冷軋規格/毫米 | 外景範圍/毫米 | 壁厚範圍/毫米 |
Φ22.05×1.25 | 22.03-22.07 | 1.20-1.30 |
在該實施方式中，所述托料裝置包括相互間隔設定的第一托料裝置1和第二托料裝置2，所述第一托料裝置1包括第一支架101、通過關節軸承102和所述第一支架101連線的第一托板103、設定在所述第一托板103上的第一託管機構104以及多個傾斜設定的拉簧105，第一托板通過關節軸承和第一支架連線，使得第一托板能夠進行前後、左右方向的擺動，同時所述拉簧105上端和所述第一托板103固定連線，下端和所述第一支架101固定連線，多個拉簧都是傾斜設定的其上端隨著向上延伸逐漸靠近第一支架，多個拉簧形成一個圓台體；所述第一託管機構104包括具有開口10402的固定環10401，開口的大小根據合金管材的外徑進行確定，略大於合金管材的外徑即可，一般大於合金管材外徑1-2毫米；所述固定環設有環形安裝腔10403及將所述環形安裝腔和所述固定環的內孔連線起來的連通口10404，所述環形安裝腔中設有聚氨酯環10405及從所述連通口伸入所述固定環內孔中的夾緊環10406，聚氨酯環和夾緊環一體成型，都由聚氨酯構成，具有一定的彈性，所述聚氨酯環上設有容油環腔10407及和所述容油環腔相通的進油口（圖紙未顯示），進油口用來和外部的油管連線，使得液壓油進入容油環腔內，進入容油環腔內的液壓油使得聚氨酯環發生形變，推動夾緊環向內對合金管材進行一定程度的夾緊，保證輸送效果，克服其不夠圓的問題，進一步的，所述夾緊環10406上均布有多個具有和所述容油環腔相通的空心腔10409的彈性球10408，所述空心腔內10409設有鋼球10410，所述鋼球和所述空心腔側壁之間有間隙，彈性球的大部分都位於夾緊環內，只有少部分露出，露出的部分球冠高度，為其球徑的1/4-1/3；此外，還包括和開口配合的輔助夾緊板10411，所述輔助夾緊板為彈性橡膠板，彈性橡膠板的下端伸入固定環中，輔助夾緊板外端設有固定塊，和外部的油缸連線，實現對合金管材進行夾緊，當固定環中的聚氨酯環內衝壓液壓油的時候，開口收縮，那么，對輔助夾緊板進行夾緊，使得輔助夾緊板產生形變，能夠對合金管材實現進行適當的夾緊，另外，輔助夾緊板內部設有空腔，空腔橫截面為矩形，空腔內充滿油脂。
所述第二托料裝置2包括第二支架201、安裝在所述第二支架201上的第二托板203、設定在所述第二托板203上的第二託管機構204以及設定在所述第二托板203和所述第二支架201之間的軸向過載保護裝置202，所述第二託管機構204包括一對鉸接在所述第二托板203上的圓弧導向環20401、固定在所述第二托板203上的支撐板20402、設定在所述圓弧導向環20401下方的限位板20403、和所述圓弧導向環20401及所述支撐板20402連線的彈性體20404，當管材作用在圓弧導向環上的時候，彈性體能夠給圓弧導向環提供一定的支撐力彈性體在該實施方式中，採用的是彈簧；所述軸向過載保護裝置202能夠對第二託管機構起到保護的作用，當作用在其上的軸向力超過一定數值的時候，能夠發生旋轉，其包括固定在所述第二托板203上的圓柱20201、設定在所述第二支架201上和所述圓柱20201配合的圓孔20202、設定在所述圓柱20201上的多個凸出塊20203及位於相鄰兩個凸出塊20203之間的限位槽20204、設定在所述第二支架201上的和所述限位槽20204配合的滑動塊20205以及將所述滑動塊20205壓入所述限位槽20204中的壓縮彈簧20206，滑動塊設定在第二托板上的滑動槽中，能夠在滑動槽中來回滑動。
- 實施例2
所述中間退火及成品退火均為氫保護光亮退火，由連續網帶式氫保護光亮爐完成；較佳的；所述中間退火先低溫退火，以1040－1045℃溫度退火，網帶輸送速度545－550毫米/分鐘；再中溫退火，以1045－1055℃溫度退火，網帶輸送速度500－545毫米/分鐘，然後高溫退火，以1055－1060℃溫度退火，網帶輸送速度450－500毫米/分鐘，在高溫退火後再一次中溫退火，1053℃溫度退火，網帶輸送速度540毫米/分鐘，然後進行超高速退火，以1060-1080℃溫度退火，網帶輸送速度550毫米/分鐘；最後進行再一次低溫退火，以1041℃溫度退火，網帶輸送速度545毫米/分鐘，上述做法能夠取得比較好的退火效果，保證大變形冷軋的實施；其餘同實施例1。
榮譽表彰
2016年12月7日，《核電蒸汽發生器用800合金傳熱管冷加工工藝》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
