专利名称：一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种规格为①12. 8X0. 25mm的核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方 法领域，尤其是用于制作核反应堆燃料组件中格架环管的专用锆合金薄壁管领域。
背景技术：
目前对核反应堆中的核燃料棒进行组装时，需要将管座、控制棒、导向管等部件装 配焊接成燃料组件格架，再将燃料棒拉入格架中便成了燃料组件成品，其中燃料棒的固定 及定位对于保证反应堆的精确运作和安全运行作用非常重大，一般采用格架环管用于燃料 棒的固定及定位，规格为①12. 8X0. 25mm的专用锆合金薄壁管可用于制作其中一种格架 环管，其加工精度的具体要求不低于外径。12. 8±0. 05mm，壁厚偏差0. 25±0. 04，椭圆度 小于0.05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m。但是目前国内现有的薄壁管材 制造技术精度低，难以满足核反应堆所要求的上述规格的锆合金薄壁管的加工精度要求， 导致国内对上述规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管仍然依赖于进口。
发明内容
本发明所要解决的是提供一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，用其制造 的锆合金薄壁管能达到核反应堆专用锆合金薄壁管所要求的外径。12. 8±0. 05mm，壁厚偏 差0. 25±0. 04，椭圆度小于0. 05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m的加工 精度要求，可满足国内外对该规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管的使用要 求，改变了国内对上述规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管依赖于进口的不 利局面。 本发明为了解决上述技术问题，采用的技术方案是 核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法的具体制造步骤为 核反应堆专用锆合金薄壁管的具体制造过程按下列步骤依顺序进行 a)坯料准备，选用一定长度的。44. 5X7. 65mm的锆合金管(1)作为坯料； b)第一道次冷轧，冷轧锆合金管(1)后切断制成一定长度的锆合金管(4)，然
后对锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，其中锆合金管(4)的加工精度要求为
①31. 75±0.10X2. 5"Wmm、外径椭圆度小于0. 20mm且壁厚不均小于0. 06mm ; 其中所述的冷轧锆合金管(1)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，
加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(1)的管内灌入一定量的内表面
润滑液，确保轧制时锆合金管(1 的内管壁(2)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面
润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(1)的外壁(3)上，确保轧制锆合金的外壁
(3)完全润滑; 其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后
制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=1 3 : 1 ; 其中使用的外表面润滑剂是Castrol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=8 12 : 1 ; 其中所述的冷轧是采用KPW75轧机进行轧制，车速为80 120次/分，送进量为 2. 0 3. 5mm/次； 其中所述的对锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，依次具体分为步骤1) 、2)、 3)及步骤4): 步骤1)浸泡，将锆合金管(4)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(4)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为 60 9(TC，浸泡时间为20分钟; 步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(4)置入清水中浸泡后取出用 匀速的清水水流冲洗锆合金管(4)干净； 步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(4)的内外表面；
c)第一道中间退火，对锆合金管(4)进行真空退火，具体退火过程按顺序依次分 为保温阶段(14)、升温阶段(15)、保温阶段(16)及降温阶段(17)，其中锆合金管(4)在真 空状态下快速升温至550士5t:后进入保温阶段(14)，在该阶段的温度保持在550士5t:，保 温时间为60分钟；随后进入升温阶段(15)，锆合金管(4)在45分钟内由550士5t:缓慢升 温至580士5t:，随后进入保温阶段(16)，在该阶段中锆合金管(4)在580士5t:保温210分 钟后进入降温阶段(17)，在降温阶段(17)中，锆合金管(4)在真空状态中由580士5t:空冷 至常温后取出。其中锆合金管(4)进行真空退火是在真空退火炉内进行；其中，真空退火 炉的加热室和冷却室的炉内气体压力应小于2. 67X10—3pa，放气阶段炉内气体压力应小于 1. 0X10—2Pa ; d)第一道酸洗，对锆合金管(4)进行酸洗，锆合金管(4)的酸洗去除量为10 20ym，酸洗后用清水将锆合金管(4)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦锆合金管(4)的 内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为15 30%硝酸0. 5 1.5%氢氟 酸余量为软化水； e)第二道次冷轧，对锆合金管(4)进行冷轧后切断成一定长度的锆合金管(7)，随 后对锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗；其中制成的锆合金管(7)的加工精度要求为 ①17. 78±Q°5X 1. 0—。V。。Smm、外径椭圆度小于0. 05mm且壁厚不均小于0. 04mm ;
其中所述的对锆合金管(4)冷轧的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑 液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(4)的管内灌入一定量的内 表面润滑液，确保轧制时锆合金管(4)的内壁(5)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面 润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(4)的外壁(6)上，确保轧制锆合金的外壁 (6)完全润滑; 其中所述的冷轧是采用KPW50轧机进行轧制，车速为100 200次/分，送进量为 0. 5 2. Omm/次； 其中所述的对锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步 骤1)、2)、3)及步骤4): 步骤1)浸泡，将锆合金管(7)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(7)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为 60 9(TC，浸泡时间为20分钟; 步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(7)置入清水中浸泡后取出用 匀速的清水水流冲洗锆合金管(7)干净； 步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(7)的内外表面；
f)第二道中间退火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程 及具体要求对锆合金管(7)进行真空退火，完成锆合金管(7)的直空退火；
g)第二道酸洗，对锆合金管(7)进行酸洗，锆合金管(7)的酸洗去除量为10 20ym，酸洗后用清水将锆合金管(7)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦锆合金管(7)的 内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为15 30%硝酸0. 5 1.5%氢氟 酸余量为软化水； h)成品冷轧，冷轧锆合金管(7)后切断成一定长度的锆合金管(12)，然后对 锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，制成的锆合金管(12)的加工精度要求为 ①12. 82±a°3X0. 27w^mm、外径椭圆度小于0. 03mm且壁厚不均小于0. 02mm ;
其中所述的冷轧锆合金管(7)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液， 加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(7)的管内灌入一定量的内表面 润滑液，确保轧制时锆合金管(7)的内壁(9)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑 剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(1)的外壁(8)上，确保轧制锆合金的外壁(8) 完全润滑； 其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后 制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面润 滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL 型润滑剂软化水=8 12 : 1 ; 其中所述的冷轧锆合金管(7)是采用KPW25轧机进行轧制，轧制时的道次变形率 为79. 8%，车速为80 180次/分，送进量为1.5 2. 5mm/次； 其中所述的对锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为 步骤1)、2)、3)及步骤4): 步骤1)浸泡，将锆合金管(12)置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(12)入热水槽内浸泡，浸泡温度为 60 9(TC，浸泡时间为20分钟; 步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(12入清水中浸泡后取出后用 匀速的清水水流冲洗锆合金管(12)干净； 步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(12)的内外表面；
I)成品退火，在。12. lmm的不锈钢芯棒(10)上套装锆合金管(12)后进行真空退 火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对锆合金管(7)进行真空退火，完成锆合金管(12)的直空退火； j)矫直，矫直后抛光，对锆合金管(12)采用VRM20/30矫直机进行机器矫直，矫直 过程中调整矫直辊角度使外径变化量小于5 m，在随后的抛光过程是使用四头抛光机对锆 合金管(12)的内外表面进行抛光，使得锆合金管(12)的外径的去除量为7 14ym，锆合 金管(12)表面粗糙度小于0. 8 m ; k)酸洗+络合处理，首先用酸液对抛光后的锆合金管(12)进行酸洗处理，锆合金 管(12)的酸洗去除量为4 lOym，酸洗后用络合液对锆合金管(12)进行络合处理，络合 后的锆合金管(12)使用无色布或海绵块吹擦管材内外表面； 其中采用的酸液由15 30%硝酸、0. 5 1. 5%氢氟酸及余量软化水配成；
其中采用的络合液由15%硝酸铝及余量软化水配成； 其中所述的酸洗后对锆合金管(12)进行络合处理，其中酸洗后将锆合金管(12) 从酸液中移入络合液中开始进行络合处理的时间不能超过5秒，络合时间为2 3min ;
L)检测后切定尺，对络合处理后的锆合金管(12)进行超声检测，对检测出的锆合 金管(12)的管伤位置进行标记，套装锆合金管(12)后切定尺，完成对锆合金管(12)的成 品检验； 其中，套装锆合金管(12)后切定尺是将塑料导套(11)套装在锆合金管(12)上， 随后将套有锆合金管(12)的塑料导套(11)夹持在车床上将锆合金管(12)切断成所需长 度，切断时还应将检测出的管伤标记处切除，得到所需的核反应堆专用锆合金薄壁管，其中 得到的核反应堆专用锆合金薄壁管的加工精度要求不低于外径。12.8±0. 05mm，壁厚偏 差0. 25±0. 04，椭圆度小于0. 05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m。；
本发明的有益效果是，采用本发明制造的核反应堆专用锆合金薄壁管能达到了所 要求的加工精度要求，满足核反应堆的使用要求，改变了国内对上述规格及加工精度要求 的核反应堆专用锆合金薄壁管依赖于进口的不利局面。
图1锆合金管剖面图(1) 图2锆合金管剖面图(2) 图3锆合金管剖面图(3) 图4锆合金管套装不锈钢棒芯的装配剖面图 图5塑料导套装锆合金管装配剖面图 图6塑料导套装锆合金管装配剖面图的左视图 图7真空退火升温曲线工艺图 图中，1.锆合金管；2.内壁；3.外壁；4.锆合金管；5.内壁；6.外壁；7.锆合金管； 8.外壁；9.内壁；10.不锈钢棒芯；11.塑料导套；12.锆合金管；13.塑料导套槽口 ；14.保 温阶段；15.升温阶段；16.保温阶段；17.降温阶段；
具体实施例方式
下面结合附图对核反应堆专用锆合金薄壁管的制造过程的具体实施方式
作进一 步的详细描述，核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法的具体制造步骤为
a)坯料准备，如图1所示，选用一定长度的。44. 5X7. 65mm的锆合金管(1)作为 坯料； b)第一道次冷轧，如图2所示，采用KPW75轧机冷轧锆合金管(1)后切断制成一定 长度的锆合金管(4)，其中轧机车速为80 120次/分，送进量为2. 0 3. 5mm/次，调整 轧机使轧出的锆合金管(4)满足锆合金管工艺参数，严格控制冷轧中道次壁厚偏差，得到 。31. 75±Q1°X2. 5"Wmm，外径椭圆度小于0. 20mm且壁厚不均小于0. 06mm的锆合金管所要 求的壁厚偏差；然后对锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗； 其中所述的冷轧锆合金管(1)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液， 加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(1)的管内灌入一定量的内表面 润滑液，确保轧制时锆合金管(1)的内管壁(2)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面 润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(1)的外壁(3)上，确保轧制锆合金的外壁 (3)完全润滑; 其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后 制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=1 3 : 1 ;
其中使用的外表面润滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成 的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=8 12 : 1 ; 其中所述的冷轧是其中所述的对锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，依次具 体分为步骤1)、2)、3)及步骤4): 步骤1)浸泡，将锆合金管(4)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(4)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为 60 9(TC，浸泡时间为20分钟; 步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(4)置入清水中浸泡后取出用 匀速的清水水流冲洗锆合金管(4)干净； 步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(4)的内外表面；
其中，切断可在轧机自带的切管机上进行； c)第一道中间退火，对锆合金管(4)进行真空退火，具体退火过程按顺序依次分 为保温阶段(14)、升温阶段(15)、保温阶段(16)及降温阶段(17)，其中锆合金管(4)在真 空状态下快速升温至550士5t:后进入保温阶段(14)，在该阶段的温度保持在550士5t:，保 温时间为60分钟；随后进入升温阶段(15)，锆合金管(4)在45分钟内由550士5t:缓慢升 温至580士5t:，随后进入保温阶段(16)，在该阶段中锆合金管(4)在580士5t:保温210分 钟后进入降温阶段(17)，在降温阶段(17)中，锆合金管(4)在真空状态中由580士5t:空冷 至常温后取出。其中锆合金管(4)进行真空退火是在真空退火炉内进行；其中，真空退火 炉的加热室和冷却室的炉内气体压力应小于2. 67X10—3pa，放气阶段炉内气体压力应小于 1. 0X10—2Pa ; d)第一道酸洗，对锆合金管(4)进行酸洗，锆合金管(4)的酸洗去除量为10 20ym，酸洗后用清水将锆合金管(4)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦锆合金管(4)的 内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为15 30%硝酸0. 5 1.5%氢氟酸余量为软化水； e)第二道次冷轧，如附图2及附图3所示，锆合金管(4)进行冷轧后切断成一定 长度的锆合金管(7)，随后对锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗；其中制成的锆合金管 (7)的加工精度要求为①17. 78±a°5Xl. 0—。.。,QSmm、外径椭圆度小于0. 05mm且壁厚不均小 于0. 04mm ; 其中所述的对锆合金管(4)冷轧的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑 液，加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(4)的管内灌入一定量的内 表面润滑液，确保轧制时锆合金管(4)的内壁(5)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面 润滑剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(4)的外壁(6)上，确保轧制锆合金的外壁 (6)完全润滑; 其中所述的冷轧是采用KPW50轧机进行轧制，车速为100 200次/分，送进量为 0. 5 2. Omm/次，调整轧机使轧出的锆合金管满足本步骤所要求的锆合金管工艺参数，严 格控制冷轧中道次壁厚偏差，得到本步骤。17. 78±Q°5X1.0—。.。,Q5mm锆合金管(7)所要求 的壁厚偏差； 其中所述的对锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步 骤1)、2)、3)及步骤4): 步骤1)浸泡，将锆合金管(7)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(7)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为 60 9(TC，浸泡时间为20分钟; 步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(7)置入清水中浸泡后取出用 匀速的清水水流冲洗锆合金管(7)干净； 步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(7)的内外表面；
f)第二道中间退火，如图7所示，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具 体退火过程及具体要求对锆合金管(7)进行真空退火，完成锆合金管(7)的直空退火；
g)第二道酸洗，对锆合金管(7)进行酸洗，锆合金管(7)的酸洗去除量为10 20ym，酸洗后用清水将锆合金管(7)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦锆合金管(7)的 内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为15 30%硝酸0. 5 1.5%氢氟 酸余量为软化水； h)成品冷轧，如附图3及附图4所示，冷轧锆合金管(7)后切断成一定长度的锆合 金管(12)，然后对锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，制成的锆合金管(12)的加工精 度要求为①12. 82±Q°3X0. 27^^mm、外径椭圆度小于0. 03mm且壁厚不均小于0. 02mm ;
其中所述的冷轧锆合金管(7)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液， 加入内表面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(7)的管内灌入一定量的内表面 润滑液，确保轧制时锆合金管(7)的内壁(9)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑 剂，冷轧时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(1)的外壁(8)上，确保轧制锆合金的外壁(8) 完全润滑； 其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面润 滑剂是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL 型润滑剂软化水=8 12 :1 ; 其中所述的冷轧锆合金管(7)是采用KPW25轧机进行轧制，轧制时的道次 变形率为79. 8 %，车速为80 180次/分，送进量为1. 5 2. 5mm/次，轧制取得 ①12.82^Q3X0.27^』2mm锆合金管所要求的壁厚偏差；； 其中所述的对锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为 步骤1)、2)、3)及步骤4): 步骤1)浸泡，将锆合金管(12)置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ; 步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(12)入热水槽内浸泡，浸泡温度为 60 9(TC，浸泡时间为20分钟; 步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(12入清水中浸泡后取出后用 匀速的清水水流冲洗锆合金管(12)干净； 步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(12)的内外表面；
I)成品退火，因成品锆合金管(12)退火时由于应力释放会造成锆合金管(12)变 扁，使得锆合金管(12)的椭圆度增大，无法达到成品的尺寸精度要求，为了保证锆合金管 (12)退火时不变形，如附图4所示，在。12. lmm的不锈钢芯棒(10)上套装锆合金管(12) 后进行真空退火； 其中，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对
锆合金管(12)进行真空退火，完成锆合金管(12)的直空退火； 其中，不锈钢芯棒直线度要求小于0. 55/1000，表面粗糙度小于0. 8 ii m ; j)矫直，矫直后抛光，对锆合金管(12)采用VRM20/30矫直机进行机器矫直，矫直
过程中调整矫直辊角度使外径变化量小于5ym，通过矫直改善锆合金管的椭圆度，可以得
到满足要求的直线度；在随后的抛光过程是使用四头抛光机对锆合金管(12)的内外表面
进行抛光，使得锆合金管(12)的外径的去除量为7 14iim，锆合金管(12)表面粗糙度小
于0.8iim; k)酸洗+络合处理，首先用酸液对抛光后的锆合金管(12)进行酸洗处理，锆合金 管(12)的酸洗去除量为4 lOym，酸洗后用络合液对锆合金管(12)进行络合处理，络合 后的锆合金管(12)使用无色布或海绵块吹擦管材内外表面； 其中采用的酸液由15 30%硝酸、0. 5 1. 5%氢氟酸及余量软化水配成；
其中采用的络合液由15%硝酸铝及余量软化水配成； 其中所述的酸洗后对锆合金管(12)进行络合处理，其中酸洗后将锆合金管(12) 从酸液中移入络合液中开始进行络合处理的时间不能超过5秒，络合时间为2 3min ;
L)检测后切定尺，对络合处理后的锆合金管(12)进行超声检测，对检测出的锆合 金管(12)的管伤位置进行标记，套装锆合金管(12)后切定尺，完成对锆合金管(12)的成 品检验； 其中，由于锆合金管的管壁很薄，车床直接夹持锆合金管会夹扁锆合金管，套装锆合金管(12)后切定尺是将塑料导套(11)套装在锆合金管(12)上，随后将套有锆合金管 (12)的塑料导套(11)夹持在车床上将锆合金管(12)切断成所需长度，切断时还应将检 测出的管伤标记处切除，得到所需的核反应堆专用锆合金薄壁管，其中得到的核反应堆专 用锆合金薄壁管的加工精度为外径①12. 8±0. 05mm，壁厚偏差0. 25±0. 04，椭圆度小于 0. 05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0. 8 y m。；
其中，超声检测依照超声检测标准ASTM E213执行。
权利要求
一种核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，核反应堆专用锆合金薄壁管的具体制造过程按下列步骤依顺序进行a)坯料准备，选用一定长度的Ф44.5×7.65mm的锆合金管(1)作为坯料；b)第一道次冷轧，冷轧锆合金管(1)后切断制成一定长度的锆合金管(4)，然后对锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗，其中锆合金管(4)的加工精度要求为Ф31.75±0.10×2.5±0.07mm、外径椭圆度小于0.20mm且壁厚不均小于0.06mm；c)第一道中间退火，对锆合金管(4)进行真空退火，具体退火过程按顺序依次分为保温阶段(14)、升温阶段(15)、保温阶段(16)及降温阶段(17)，其中锆合金管(4)在真空状态下快速升温至550±5℃后进入保温阶段(14)，在该阶段的温度保持在550±5℃，保温时间为60分钟；随后进入升温阶段(15)，锆合金管(4)在45分钟内由550±5℃缓慢升温至580±5℃，随后进入保温阶段(16)，在该阶段中锆合金管(4)在580±5℃保温210分钟后进入降温阶段(17)，在降温阶段(17)中，锆合金管(4)在真空状态中由580±5℃空冷至常温后取出。其中锆合金管(4)进行真空退火是在真空退火炉内进行；其中，真空退火炉的加热室和冷却室的炉内气体压力应小于2.67×10-3Pa，放气阶段炉内气体压力应小于1.0×10-2Pa；d)第一道酸洗，对锆合金管(4)进行酸洗，锆合金管(4)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将锆合金管(4)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦锆合金管(4)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为15～30％硝酸∶0.5～1.5％氢氟酸∶余量为软化水；e)第二道次冷轧，对锆合金管(4)进行冷轧后切断成一定长度的锆合金管(7)，随后对锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗；其中制成的锆合金管(7)的加工精度要求为Ф17.78±0.05×1.0-0.01+0.05mm、外径椭圆度小于0.05mm且壁厚不均小于0.04mm；f)第二道中间退火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对锆合金管(7)进行真空退火，完成锆合金管(7)的直空退火；g)第二道酸洗，对锆合金管(7)进行酸洗，锆合金管(7)的酸洗去除量为10～20μm，酸洗后用清水将锆合金管(7)冲洗干净，再用无色布或海绵块吹擦锆合金管(7)的内外表面，其中酸洗所采用的酸溶液的组分配比为15～30％硝酸∶0.5～1.5％氢氟酸∶余量为软化水；h)成品冷轧，冷轧锆合金管(7)后切断成一定长度的锆合金管(12)，然后对锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，制成的锆合金管(12)的加工精度要求为Ф12.82±0.03×0.27±0.02mm、外径椭圆度小于0.03mm且壁厚不均小于0.02mm；其中所述的冷轧锆合金管(7)是采用KPW25轧机进行轧制，轧制时的道次变形率为79.8％，车速为80～180次/分，送进量为1.5～2.5mm/次；I)成品退火，在Ф12.1mm的不锈钢芯棒(10)上套装锆合金管(12)后进行真空退火，采用与步骤c)所述的第一道中间退火相同的具体退火过程及具体要求对锆合金管(7)进行真空退火，完成锆合金管(12)的直空退火；j)矫直，矫直后抛光，对锆合金管(12)采用VRM20/30矫直机进行机器矫直，矫直过程中调整矫直辊角度使外径变化量小于5μm，在随后的抛光过程是使用四头抛光机对锆合金管(12)的内外表面进行抛光，使得锆合金管(12)的外径的去除量为7～14μm，锆合金管(12)表面粗糙度小于0.8μm；k)酸洗+络合处理，首先用酸液对抛光后的锆合金管(12)进行酸洗处理，锆合金管(12)的酸洗去除量为4～10μm，酸洗后用络合液对锆合金管(12)进行络合处理，络合后的锆合金管(12)使用无色布或海绵块吹擦管材内外表面；其中采用的酸液由15～30％硝酸、0.5～1.5％氢氟酸及余量软化水配成；其中采用的络合液由15％硝酸铝及余量软化水配成；L)检测后切定尺，对络合处理后的锆合金管(12)进行超声检测，对检测出的锆合金管(12)的管伤位置进行标记，套装锆合金管(12)后切定尺，完成对锆合金管(12)的成品检验；其中，套装锆合金管(12)后切定尺是将塑料导套(11)套装在锆合金管(12)上，随后将套有锆合金管(12)的塑料导套(11)夹持在车床上将锆合金管(12)切断成所需长度，切断时还应将检测出的管伤标记处切除，得到所需的核反应堆专用锆合金薄壁管，其中得到的核反应堆专用锆合金薄壁管的加工精度为外径Ф12.8±0.05mm，壁厚偏差0.25±0.04，椭圆度小于0.05mm，直线度小于1/1000，表面粗糙度小于0.8μm；
2. 根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步骤b) 所述的冷轧锆合金管(1)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表面润 滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(1)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保 轧制时锆合金管(1)的内管壁(2)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧 时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(1)的外壁(3)上，确保轧制锆合金的外壁(3)完全润 滑；其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成 的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面润滑剂 是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol Catmosol FL型 润滑剂软化水=8 12 : 1 ;
3. 根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步骤b) 所述的冷轧是采用KPW75轧机进行轧制，车速为80 120次/分，送进量为2. 0 3. 5mm/ 次；
4. 根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步骤b) 所述的对锆合金管(4)的内外表面进行除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3)及步骤4):步骤l)浸泡，将锆合金管(4)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ;步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(4)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60 9(TC，浸泡时间为20分钟;步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(4)置入清水中浸泡后取出用匀速 的清水水流冲洗锆合金管(4)干净；步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(4)的内外表面；
5. 根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 骤e)所述的冷轧锆合金管(4)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表 面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(4)的管内灌入一定量的内表面润滑液，确保轧制时锆合金管(4)的内壁(5)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧 时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(4)的外壁(6)上，确保轧制锆合金的外壁(6)完全润 滑；
6. 根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 骤e)所述的冷轧是采用KPW50轧机进行轧制，车速为100 200次/分，送进量为0. 5 2. 0mm/次；
7. 据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步骤 e)所述的对锆合金管(7)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤1)、2)、3) 及步骤4):步骤l)浸泡，将锆合金管(7)放置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 9(TC，浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 =6 10 : 1 ;步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(7)置入热水槽内浸泡，浸泡温度为60 9(TC，浸泡时间为20分钟;步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(7)置入清水中浸泡后取出用匀速 的清水水流冲洗锆合金管(7)干净；步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(7)的内外表面；
8. 根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 骤h)所述的冷轧锆合金管(7)的过程中还应加入内表面润滑液和外表面润滑液，加入内表 面润滑液和外表面润滑液的方法是在锆合金管(7)的管内灌入一定量的内表面润滑液， 确保轧制时锆合金管(7)的内壁(9)完全润滑；在轧机的乳液箱中灌装外表面润滑剂，冷轧 时将外表面润滑剂喷射到锆合金管(1)的外壁(8)上，确保轧制锆合金的外壁(8)完全润 滑；其中所采用的内表面润滑剂是由Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成 的，其中Castrol Catmosol FL型润滑剂软化水=1 3 : 1 ;其中使用的外表面润滑剂 是Castrol Catmosol FL型润滑剂中加入软化水后制成的，其中Castrol CatmosolFL型润 滑剂软化水=8 12 : 1 ;
9. 根据权利要求1所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，其中步 骤h)所述的对锆合金管(12)的内外表面进行除油清洗，除油清洗依次具体分为步骤l)、 2) 、3)及步骤4):步骤1)浸泡，将锆合金管(12置入超声波除油槽内浸泡，浸泡加热温度为60 90°C， 浸泡时间为90 120分钟，其中除油槽内的除油剂为C229，除油剂配比为H20 : C229 = 6 10 : 1 ;步骤2)热水槽内浸泡，将浸泡后的锆合金管(12入热水槽内浸泡，浸泡温度为60 9(TC，浸泡时间为20分钟;步骤3)清水冲洗，将置入热水槽内浸泡后锆合金管(12入清水中浸泡后取出后用匀速 的清水水流冲洗锆合金管(12)干净；步骤4)吹擦内外表面，使用无色布或海绵块吹擦锆合金管(12)的内外表面；
10. 根据权利要求l所述核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法，其特征在于，步骤k) 所述的酸洗后对锆合金管(12)进行络合处理，其中酸洗后将锆合金管(12)从酸液中移入络合液中开始进行络合处理的时间不能超过5秒，络合时间为2 3mim
全文摘要
本发明涉及一种规格为Φ12.8×0.25mm的核反应堆专用锆合金薄壁管的制造方法领域，采用的技术方案是选用一定长度的Φ44.5×7.65mm的锆合金管(1)后依次经过冷轧、第一道中间退火、第一道酸洗、第二道次冷轧、第二道中间退火、第二道酸洗、成品冷轧、成品退火、矫直后抛光、酸洗络合处理及检测后切定尺等步骤后完成核反应堆专用锆合金薄壁管的制造，采用本发明制造的核反应堆专用锆合金薄壁管能达到了所要求的加工精度要求，满足核反应堆的使用要求，改变了国内对上述规格及加工精度要求的核反应堆专用锆合金薄壁管依赖于进口的不利局面。
文档编号B23P15/00GK101704178SQ20091021856
公开日2010年5月12日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者孙阳平, 李小宁, 李恒羽, 王增民, 王建国, 袁改焕, 赵林科 申请人:西北锆管有限责任公司