專利名稱：新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型核電站蒸發(fā)生器抗震條材料及其制備法。
背景技術(shù)：
AP1000是美國西屋公司開發(fā)的第三代百萬千瓦級先進壓水堆核電機組。AP1000區(qū)別于二代加CPR1000壓水堆核電機組的主要特點就是“非能動”的安全系統(tǒng)。“非能動”設(shè)計概念就是利用固有的熱工水力特性，簡化安全系統(tǒng)的設(shè)計，使核電站保證安全的措施不再依賴泵、風機等能動設(shè)備的運行，從而大幅度地減少了安全級的閥、泵、電纜及抗震廠房；取消了 IE級應(yīng)急柴油發(fā)電機系統(tǒng)；減少了大部分安全級能動設(shè)備；降低了大宗材料用量；系統(tǒng)簡化使設(shè)計簡化、工藝布置簡化、施工量減少、運行及維修量也相應(yīng)減少。設(shè)計中采用的非能動的嚴重事故預(yù)防和緩解措施使安全性能得到提高，同時也提高了機組和經(jīng)濟性 能源產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是制約國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生活水平和環(huán)保的要求越來越高，因此，大力發(fā)展核電事業(yè)已成為當今能源開發(fā)的主導(dǎo)方向。核電與火力發(fā)電及其它新能源相比其優(yōu)勢是顯而易見的。蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電站一回路和二回路的樞紐，是分割一回路和二回路的介質(zhì)的屏障，是核電站關(guān)鍵設(shè)備之一。一臺核電站需設(shè)置幾臺蒸汽發(fā)生器，內(nèi)含數(shù)以萬計的傳熱管，高溫度壓水在管束中流動，供給水沿著管子以垂直的方向流動，同時被加熱，然后被汽化，蒸汽進入蒸汽輪機發(fā)電，與這些管子接觸的流體會引起震動，因震動會導(dǎo)致管子損壞破裂，直致蒸汽發(fā)生器損壞，要更換一臺蒸汽發(fā)生器需幾億美元費用，需停堆幾個月，造成極大的經(jīng)濟損失。為有效防止管子震動，設(shè)置防震條對核電站安全可靠運行起著關(guān)鍵作用。。核電蒸發(fā)器抗條是用于固定蒸發(fā)器關(guān)鍵部件U型管，由于此處是在高溫高壓且振動的環(huán)境下工作，因此對材料的要求相當?shù)膰栏瘛Ｄ壳按祟愱P(guān)鍵材料主要依賴進口。蒸汽發(fā)生器抗震條是在高溫、高壓、強腐蝕環(huán)境下使用，對制造抗震條材料的耐高溫強度、耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性提出了嚴格要求。目前我國用于制造抗震條材料仍依賴進口，因此研發(fā)制造具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性的抗震條材料，以替代進口，對有效提高核電站的經(jīng)濟性和安全可靠性具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有抗條材料技術(shù)中的不足，提供新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料及其制備方法。本發(fā)明所述的一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料及其制備方法，材料價格低、組分設(shè)計合理、制造工藝簡單，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能。所述新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料法抗拉強度可達520MPa，屈服強度可達345MPa，伸長率大于20%，硬度小于195。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料，按重量百分比計算，所含成分如下
C :0. 01-0. 08% ；Si :0. 10-1. 0% ；Mn :0. 10-1. 0% ；P :彡 0.040%;S 彡 0.030%;Cr 11. 5-14. 5% ；
Ni 0. 05-0. 6% ；AL :0. 05-0. 30%;Re :0. 01-1. 0%;
余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；其中所述Si ,Mn、Cr、Ni、Ti、Fe的純度大于99% ;所述稀土 Re為混合稀土金屬，其純度大于99%，塊狀60*100mm。所述一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料制備方法，包括如下步驟
A、按抗震條材料所含成分的重量百分比計算進行原料配制
C :0. 01-0. 08% ；Si :0. 10-1. 0% ；Mn :0. 10-1. 0% ；
P :彡 0.040%;S 彡 0.030%;Cr 11. 5-14. 5% ； Ni :0. 05-0. 6% ；AL :0. 05-0. 30%;Re :0. 01-1. 0%;
余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
B、將按前述配制的原料表面清潔干燥后，按熔煉順序裝入真空冶煉爐中進行高真空冶煉，其中稀土 Re在真空冶煉過程中加入，所述精煉溫度1550°C 1620°C，精煉時間20 27分鐘；
C、電渣精煉；精煉溫度1550°C 1620°C、熔煉電壓45/50V;熔煉電流2600/3000A ；
D、鍛造，開鍛溫度1160°C，終鍛溫度彡9500C；
E、熱軋，熱軋溫度11501，終軋溫度>900 0C ；
F、退火，退火溫度788V 815°C；
G、進行多道次的拉拔一退火一拉拔，得到防震條材料成品，所述拉拔采用單車進行，其中所述退火溫度為788°C 815°C。本發(fā)明制備方法主要技術(shù)特點是采用真空精煉爐冶煉，使得脫氣充分，再經(jīng)電渣精煉，使鋼液潔凈，稀土 Re在真空冶煉過程中加入進一步提高抗震條材料質(zhì)量和力學(xué)性能，拉拔過程的中間退火，拉拔采用單車慢速進行，以減少磨擦?xí)r所產(chǎn)生的熱量積聚，最終得到抗拉強度可達520MPa，屈服強度可達345MPa，伸長率大于20%，硬度小于195的抗震條材料。本發(fā)明所述一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料所設(shè)計成分的原理如下
C :非常有效的硬化和固溶強化組元，穩(wěn)定馬氏體結(jié)構(gòu)，保證強度。但常常作為裂紋源出現(xiàn)，如含量過高容易形成脆硬組織而引發(fā)延遲裂紋，其成分重量％限制在0. 01-0. 08% ；
Mn :脫氧和脫硫作用，確保抗氧化性的重要元素，不足0. 01%不能得到充分脫氧，超過
I.5%強度降低，其成分重量%限制在0. 10-1. 0% ；
Si :脫氧、提高屈服強度、耐高溫腐蝕性，不足0. 01%，不能得到充分抗氧化性，超過
0.90%韌性降低，其成分重量%限制在0. 2-1. 0% ；
Ni :提高材料韌性，對強度的提高也有貢獻，其成分重量％限制在0. 05-0. 6% ；；
Cr :確保抗氧化性、耐高溫腐蝕性、提高高溫強度不可缺少的元素，含量過低，不能顯現(xiàn)效果，含量過高，強度和韌性顯著降低，其成分重量％限制在11. 5-14. 5% ；
S、P:是材料中不可避免的有害雜質(zhì)元素，其含量越低越好，其成分重量％，P(0. 040%, S :彡 0. 030% ；
Re :材料中加入稀土，與Cr、Si的復(fù)合作用下具有良好的抗氧化性，稀土是強還原性元素，稀土與硫有很大的親和力，在溶池中不僅具有脫氧作用，還具有明顯脫硫改善硫化物夾雜的尺寸、形態(tài)和分布作用，減少材料中的夾雜物含量，可以改變夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，抑制這些夾雜物在晶界中的偏析，從而改善了材料的各種性能，如韌性、焊接性，本發(fā)明中成分重量％限制在0. 01-1. 0%。采用本發(fā)明所設(shè)計的一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點
1.成分設(shè)計合理、成本低、使用安全可靠；
2.本抗震條材料其抗拉強度可達520MPa，屈服強度可達345MPa，伸長率大于20%，硬度小于195，在600°C高溫下長期工作具有較高強度與耐腐蝕能力，其高溫應(yīng)力強度穩(wěn)定；
3 .又因加入了微量的稀土元素和采用了特殊的制備工藝，確保材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能；
4.本發(fā)明的一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料確保抗震條使用的安全可靠性，有效延長核電站蒸汽發(fā)生器的使用壽命，降低成本，顯著提高經(jīng)濟效益。
具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。本發(fā)明一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料，按重量百分比計算，所含成分如下
C :0. 01-0. 08% ；Si :0. 10-1. 0% ；Mn :0. 10-1. 0% ；
P :彡 0.040%;S 彡 0.030%;Cr 11. 5-14. 5% ；
Ni :0. 05-0. 6% ;AL :0. 05-0. 30%;Re 0. 01-1. 0%;
余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；其中所述Si ,Mn、Cr、Ni、Ti、Fe的純度大于99% ;所述稀土 Re為混合稀土金屬，其純度大于99%，塊狀60*100mm。所述一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料制備方法，包括如下步驟
A、按抗震條材料所含成分的重量百分比計算進行原料配制
C :0. 01-0. 08% ；Si :0. 10-1. 0% ；Mn :0. 10-1. 0% ；
P :彡 0.040%;S 彡 0.030%;Cr 11. 5-14. 5% ；
Ni :0. 05-0. 6% ；AL :0. 05-0. 30%;Re :0. 01-1. 0%;
余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
B、將按前述配制的原料表面清潔干燥后，按熔煉順序裝入真空冶煉爐中進行高真空冶煉，其中稀土 Re在真空冶煉過程中加入，所述精煉溫度1550°C 1620°C，精煉時間20 27分鐘；
C、電渣精煉；精煉溫度1550°C 1620°C、熔煉電壓45/50V;熔煉電流2600/3000A ；
D、鍛造，開鍛溫度1160°C，終鍛溫度彡9500C；
E、熱軋，熱軋溫度11501，終軋溫度>900 0C ；
F、退火，退火溫度788V 815°C；
G、進行多道次的拉拔一退火一拉拔，得到防震條材料成品，所述拉拔采用單車進行，其中所述退火溫度為788°C 815°C。一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料制備通過爐號為125-0122、0123、0124、0125、0126、0127、0128、0129 進行實施。
實施例1-8爐抗震條材料所含成分及含量按重量％計算，分別如下
第一爐C 0. 02% ；Si 0. 45% ；Mn :0. 81% ；P :0. 010% ；S :0. 005% ；Cr :12. 0% ；Ni :0. 20% ；AL :0. 25%;Re :0. 10% ；
第二爐C :0. 03% ；Si 0. 40% ；Mn :0. 80% ；P :0. 012% ；S :0. 009% ；Cr :12. 5% ；Ni :0. 18% ；AL :0. 22%;Re :0. 09%;
第三爐C :0. 035% ；Si 0. 35% ；Mn :0. 85% ；P :0. 010% ；S :0. 008% ；Cr :12. 2% ；Ni :0. 25% ；AL 0. 20%; Re 0. 08%;
第四爐C 0. 045% ；Si 0. 42% ；Mn :0. 87% ；P :0. 011% ；S :0. 007% ；Cr :12. 8% ；Ni :0. 15% ；AL 0. 17%; Re 0. 09% ；
第六爐C 0. 042% ；Si 0. 41% ；Mn :0. 75% ；P :0. 015% ；S :0. 010% ；Cr :12. 3% ；Ni :0. 18% ；AL 0. 22%; Re 0. 09%;
第七爐C 0. 058% ；Si 0. 35% ；Mn :0. 85% ；P :0. 010% ；S :0. 008% ；Cr :12. 2% ；Ni :0. 12% ；AL 0. 18%; Re 0. 08%;
第 A 爐c 0. 051% ；Si 0. 33% ；Mn :0. 74% ；P :0. 012% ；S :0. 006% ；Cr :12. 9% ；Ni :0. 11% ；AL 0. 21%; Re 0. 06%;
上述八爐實施例其制備方法為均選用純鐵，按照本發(fā)明八爐實施例設(shè)計成分配料，真空精煉爐冶煉，精煉溫度1550°C 1620°C，精煉時間27分鐘一電渣精煉，，精煉溫度1550°C 1620°C、熔煉電壓45/50V;熔煉電流2600/3000A —鍛造，開鍛溫度1150°C，終鍛溫度> 900°C —熱軋，熱軋溫度1150°C、終軋溫度> 900°C —真空退火熱處理，退火溫度788 °C 815 °C，保溫時間4. 5小時一多道次拉拔-退火-拉拔，中間退火溫度采用788 V 815°C退火，拉拔采用單車慢速，速度是10米/分鐘進行，根據(jù)用戶需求，拉拔道次￠16-14 5*14-11*13. 5-9*13-7*13-5*12. 5-4. 4*12. 5。以上實施例所設(shè)計制備的一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料已經(jīng)有關(guān)部門對其成分、綜合力學(xué)性能進行了檢測、試驗，檢測報告如下
一.機械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心 材料類別抗震條，
樣品名稱本實施例抗震條材料； 樣品特征塊樣 檢測依據(jù)和 / 判定依據(jù)IS0 15350:2000 GB/T 11170-2008 ASTME1019-2008 檢測數(shù)據(jù)/結(jié)果合格 C :0. 045% ；Si 0. 42% ；Mn :0. 87% ；P :0. 011% ；S :0. 006% ；Cr :12. 85% ；Ni :0. 16% ；AL
0.17%; Re 0.05%
二.質(zhì)量理化計量室 材料類別抗震條
樣品名稱本實施例抗震條材料
實施例1-8爐，每爐I支，退火，規(guī)格4 IOmm
檢驗依據(jù)DF-SG/PS-011 Rev:A ； NPS-DSD-SG022 Rev:A ；
技術(shù)條件NPS-DSD-SG0ZZ 試驗溫度室溫
I.力學(xué)性能試驗
權(quán)利要求
1.一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料，其特征在于按重量百分比計算，所含成分如下C :0. 01-0. 08% ；Si :0. 10-1. 0% ；Mn :0. 10-1. 0% ； P :≤ 0.040%;S ≤ 0.030%;Cr 11. 5-14. 5% ； Ni :0. 05-0. 6% ；AL :0. 05-0. 30%;Re :0. 01-1. 0%; 余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；其中所述Si ,Mn、Cr、Ni、Ti、Fe的純度大于99% ;所述稀土 Re為混合稀土金屬，其純度大于99%，塊狀60*100mm。
2.一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料制備方法，其特征在于包括如下步驟 A、按抗震條材料所含成分的重量百分比計算進行原料配制C :0. 01-0. 08% ；Si :0. 10-1. 0% ；Mn :0. 10-1. 0% ； P :≤ 0.040%;S ≤ 0.030%;Cr 11. 5-14. 5% ； Ni :0. 05-0. 6% ；AL :0. 05-0. 30%;Re :0. 01-1. 0%; 余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)； B、將按前述配制的原料表面清潔干燥后，按熔煉順序裝入真空冶煉爐中進行高真空冶煉，其中稀土 Re在真空冶煉過程中加入，所述精煉溫度1550°C 1620°C，精煉時間20 27分鐘； C、電渣精煉；精煉溫度1550°C 1620°C、熔煉電壓45/50V;熔煉電流2600/3000A ； D、鍛造，開鍛溫度1160°C，終鍛溫度≥9500C； E、熱軋，熱軋溫度11501，終軋溫度≥900 0C ； F、退火，退火溫度788V 815°C； G、進行多道次的拉拔一退火一拉拔，得到防震條材料成品，所述拉拔采用單車進行，其中所述退火溫度為788°C 815°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型核電站蒸汽發(fā)生器抗震條材料及其制備方法，按重量百分比計算，所含成分如下C0.01-0.08%；Si0.10-1.0%；Mn0.10-1.0%；P≤0.040%；S≤0.030%；Cr11.5-14.5%；Ni0.05-0.6%；Al0.05-0.30%；Re0.01-1.0%；余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；其制備方法包括A、按抗震條材料所含成分的重量百分比計算進行原料配制；B、將按前述配制的原料表面清潔干燥后，按熔煉順序裝入真空冶煉爐中進行高真空冶煉，其中稀土Re在真空冶煉過程中加入；C、電渣精煉；D、鍛造；E、熱軋；F、退火；G、進行多道次的拉拔→退火→拉拔，得到防震條材料成品，本發(fā)明的有益效果是成分設(shè)計合理、成本低、制造工藝穩(wěn)定，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能，確保使用安全可靠。
文檔編號C22C38/40GK102703828SQ20121014701
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者華大鳳, 華鵬, 王樹平, 紹興明 申請人:江蘇新華合金電器有限公司