專利名稱：核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種不銹鋼傳熱管的制造方法，具體的說是核電熱交 換器用不銹鋼傳熱管的制造方法。
背景技術：
核能發(fā)電作為高效、清潔的環(huán)保型能源己經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了
廣泛的應用，目前世界上已有450多座核電站并網(wǎng)發(fā)電，總裝機容量 達3.5億千瓦，占世界總發(fā)電量的17%，而且隨著石油、煤炭等資源 越來越緊缺，核能發(fā)電在發(fā)電總量中的比重呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，核 能發(fā)電將成為將來電力行業(yè)新的生力軍，我國的核電事業(yè)也正蓬勃發(fā)展。
安全殼噴淋熱交換器是安全殼噴淋系統(tǒng)(EAS)的重要設備之一。 在發(fā)生反應堆冷卻劑系統(tǒng)失水事故或安全殼內(nèi)主蒸汽管道破裂事故 工況下，安噴系統(tǒng)通過向安全殼內(nèi)噴淋冷的含硼水，并通過熱交換器 的傳熱管將安全殼內(nèi)的大量熱量導走，從而使安全殼內(nèi)的溫度和壓力 保證在允許的范圍內(nèi)，保證了安全殼的完整性。由于國內(nèi)核電發(fā)展起 步較晚，在熱交換器傳熱管制造技術上是一空白。長期以來，熱交換 器用傳熱管完全依賴進口，建設周期長，成本高，極大制約了我國核 電事業(yè)的發(fā)展速度。
為此，國內(nèi)核電行業(yè)欲采用自身技術實現(xiàn)熱交換器傳熱管國產(chǎn) 化，但是目前國內(nèi)具有耐高壓、耐腐蝕的熱交換器用傳熱管的制造方 法不成熟。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是針對以上現(xiàn)有技術存在的缺點， 提出一種耐高壓和耐腐蝕的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法。
本發(fā)明解決以上技術問題的技術方案是
核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方法，包括以下步驟 U)準備原料管，原料管按重量百分比包含以下組分《0.03%的
C，《0. 759&的Si，《2.0X的Mn，《0.030X的P,《0.015X的S， 18. 00 20. 00%的Cr，9. 00 12. 00%的Ni，《1. 00%的Cu，《0. 0015 X的B，《0.20X的Co，復合稀土為15 19%，余量為Fe，
原料在冶煉過程中要求選用精料經(jīng)電爐冶煉，以減少鋼中有害元 素的含量，后采用LF+AOD爐精煉，保證鋼的純凈度；充分切除鑄錠 的頭尾，進一步保證了鋼質(zhì)的均勻性；采用較高壓縮比的熱軋變形工 藝，提高管坯材質(zhì)的致密度。熱軋后得到的管坯經(jīng)常規(guī)熱穿孔工藝(詳 見雙遠華主編《現(xiàn)代無縫鋼管生產(chǎn)技術》，化學工業(yè)出版社，2008), 制得原料管；
(2) 通過冷軋設備將原料管冷軋至所需管外徑和壁厚的中間坯管， 管外徑誤差士0.50mm，壁厚誤差土O. 25mm;
(3) 通過冷拔設備將步驟(2)中完成的中間坯管進一步冷拔到所需管 外徑和壁厚的中間半成品管，管外徑誤差士30腿，壁厚誤差土20ram， 冷拔過程中，施加低頻交變磁場，磁場頻率為10 30Hz，功率范圍 為20 40kW;
(4) 將步驟(3)中完成的中間半成品管經(jīng)冷軋設備冷軋至所需管外徑 和壁厚的成品直管，管外徑誤差士O. 15 mm，壁厚誤差士O. 10mm，冷 拔過程中，施加高頻交變磁場，磁場頻率為30 50Hz，功率范圍為 70 90kW;
6槍的壓力，壓力》4MP， 推進纖維布穿過成品直管內(nèi)部進行多頻次擦拭，進行去油和清潔處 理；
(6) 將經(jīng)步驟(5)去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛光亮 熱處理，保護氣氛采用氮氣與氫氣體積比1: 3的混合氣體，光亮熱
處理后進行矯直處理；
(7) 對將經(jīng)步驟(6)矯直處理后的成品直管無損檢測，檢測合格后包
裝入庫。
本發(fā)明的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方法，步驟(2)中， 通過冷軋芯棒與環(huán)孔型模具尺寸的精密配合對原料管進行冷軋，控制 原料管與中間坯管之間的延伸率小于等于3. 53。
步驟(2)中，中間坯管還需進行去油、固溶處理、矯直和酸洗處理， 其中利用有機溶劑對中間坯管內(nèi)外表面殘余冷軋油的溶解來達到去 油效果；在固溶處理時，溫度范圍一般控制在1050 1120°C;固溶 熱處理后的中間坯管經(jīng)多輥矯直機進行矯直，控制管子整體的直度在 1. 5 3mm/m，在固溶處理后在管子表面產(chǎn)生的氧化皮經(jīng)5 8% HF與 10 159()HN03的混合酸酸洗去除。
步驟(3)中，利用冷拔內(nèi)模頂頭與環(huán)孔型模具尺寸的精密配合對中 間坯管進行冷拔。
步驟(3)中，中間半成品管還需進行切頭、去油、固溶處理、矯 直和酸洗處理，切除冷拔過程中與卡具相連的端部(切頭)，以保證 下一步驟冷軋的進行；去油、固溶處理、矯直和酸洗工藝與步驟(2) 中一致。
步驟(4)中，利用冷軋芯棒與環(huán)孔型模具尺寸的精密配合對中間半 成品管進行冷軋，控制中間半成品管與成品直管之間的延伸率小于等于2.97。
步驟(5)中，利用高壓氣槍推動浸泡丙酮的纖維布進行去油后， 管壁最終的清潔程度控制以白色的纖維布再次擦拭時不再變色為準， 最后再通相應規(guī)格的不銹鋼鋼球，為防止擦拭去油過程中纖維布的遺漏。
步驟(6)中，利用保護氣氛的光亮熱處理溫度范圍控制在1060 1080°C，冷卻過程采用水套冷卻以保證熱處理后的鋼管以較快的冷卻 速度冷卻，從而保證其抗晶間腐蝕性能。
步驟(7)中，無損檢測采用縱向和橫向雙向超聲無損檢測，其中縱 向和橫向超聲檢測樣管長度均取2000咖，分別刻制人工缺陷3個， 分布在離兩管端180mm處各一個，管子中部位置一個，其中兩個人工 缺陷在管子外壁， 一個在管子內(nèi)壁，三個人工缺陷刻痕尺寸相同，深 度為O. 13士0.03mm，其寬度不超過深度的2倍，長度25mm以下。
本發(fā)明的優(yōu)點是利用本發(fā)明的制造工藝生產(chǎn)的核電熱交換器用 不銹鋼傳熱管主要用于核電站安全殼噴淋系統(tǒng)中的熱交換器之傳熱 管，具有口徑小、管壁薄且尺寸精度高等特征，性能上完全符合核電 熱交換器傳熱管耐高壓、耐腐蝕的使用要求。
本發(fā)明的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方法采用大變形 量的冷軋工藝減少了冷變形的道次，大大降低了傳熱管的制造成本， 同時有利于提高鋼管的力學性能；采用加長的冷軋機及特殊的環(huán)孔型 模具，解決了超長、細薄鋼管的加工難題，冷軋出超長、細小、薄壁 特征的成品直管；生產(chǎn)過程中多次對在制管進行固溶處理，提高了固 溶體的均勻性，有利于碳化物析出控制，提高了最終成品的耐腐蝕性 能；對成品管進行保護氣體光亮熱處理，提高了成品管的工藝和力學 性能。
8利用本發(fā)明的制造工藝生產(chǎn)的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管最
小外徑可達16±0. 15mm、最小壁厚可達1. 3±0. 10mm、最大長度可達 30m。 按GB/T 228-2002標準室溫拉伸試驗平均屈服強度為355MPa， 平均抗拉強度為625Mpa，平均延伸率為56%,按GB/T 241-2007、 GB/T 246-2007標準壓扁、擴口試驗合格，按GB/T 6394-2002標準晶粒度 均為5. 0 5. 5級，按GB/T 228-2002標準晶間腐蝕試驗合格，按GB/T 4334. 5-2000標準開環(huán)試驗殘余應力平均值為4. 32 hbar，完全符合 核電熱交換器傳熱器的耐高壓、耐腐蝕的使用要求，填補了國內(nèi)空白， 展現(xiàn)了核電用鋼管國產(chǎn)化的前景。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明中縱向超聲檢測樣管示意圖。
圖3為本發(fā)明中橫向超聲檢測樣管示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的工藝流程如圖1所示，核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的 制造方法，包括以下步驟
(1) 準備原料管。熱軋管坯經(jīng)常規(guī)熱穿孔工藝制得原料管，原料管
按重量百分比包含以下組分《0.03X的C，《0.75%的Si，《2.0 %的Mn，《0. 030%的P，《0. 015%的S， 18. 00 20. 00%的Cr，9. 00 12.00X的Ni，《1.00X的Cu，《0.0015X的B，《0.20%的0)，復 合稀土為15 19%，余量為Fe。
(2) 通過冷軋設備將原料管冷軋至所需管外徑和壁厚的中間坯管， 管外徑誤差士0.50nun，壁厚誤差土O. 25mrn，通過冷軋芯棒與環(huán)孔型模 具尺寸的精密配合對原料管進行冷軋，控制原料管與中間坯管之間的 延伸率小于等于3.53。中間坯管還需進行去油、固溶處理、矯直和
9酸洗處理，其中利用有機溶劑對中間坯管內(nèi)外表面殘余冷軋油的溶解
來達到去油效果；在固溶處理時，溫度范圍一般控制在1050 1120 °C;固溶熱處理后的中間坯管經(jīng)多輥矯直機進行矯直，控制管子整體 的直度在1. 5 3ram/m,在固溶處理后在管子表面產(chǎn)生的氧化皮經(jīng)5 8% HF與10 15y。HN03的混合酸酸洗去除。
(3) 通過冷拔設備將步驟(2)中完成的中間坯管進一步冷拔到所需管 外徑和壁厚的中間半成品管，管外徑誤差土30mm，壁厚誤差士20腿, 冷拔過程中，施加低頻交變磁場，磁場頻率為10 30Hz，功率范圍 為20 40kW。中間半成品管還需進行切頭、去油、固溶處理、矯直 和酸洗處理，切除冷拔過程中與卡具相連的端部(切頭)，以保證下 一步驟冷軋的進行；去油、固溶處理、矯直和酸洗工藝與步驟(2)中 一致。
(4) 將步驟(3)中完成的中間半成品管經(jīng)冷軋設備冷軋至所需管外徑 和壁厚的成品直管，管外徑誤差土0.15 mm，壁厚誤差士0.10mm，冷 拔過程中，施加高頻交變磁場，磁場頻率為30 50Hz,功率范圍為 70 90kW。利用冷軋芯棒與環(huán)孔型模具尺寸的精密配合對中間半成品 管進行冷軋，控制中間半成品管與成品直管之間的延伸率小于等于 2.97。
(5) 采用浸泡丙酮的纖維布，并借助高壓氣槍的壓力，壓力》4MP， 推進纖維布穿過成品直管內(nèi)部進行多頻次擦拭，進行去油和清潔處 理。利用高壓氣槍推動浸泡丙酮的纖維布進行去油后，管壁最終的清 潔程度控制以白色的纖維布再次擦拭時不再變色為準，最后再通相應 規(guī)格的不銹鋼鋼球，為防止擦拭去油過程中纖維布的遺漏。
(6) 將經(jīng)步驟(5)去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛光亮
熱處理，保護氣氛采用氮氣與氫氣體積比1: 3的混合氣體，光亮熱處理后進行矯直處理。利用保護氣氛的光亮熱處理溫度范圍控制在
1060 1080°C，冷卻過程采用水套冷卻以保證熱處理后的鋼管以較快 的冷卻速度冷卻，從而保證其抗晶間腐蝕性能。
(7)對將經(jīng)步驟(6)矯直處理后的成品直管無損檢測，檢測合格后包
裝入庫。無損檢測采用縱向和橫向雙向超聲無損檢測，如圖2和圖3 所示，其中縱向和橫向超聲檢測樣管長度均取2000mm，分別刻制人 工缺陷3個，分布在離兩管端180mm處各一個，管子中部位置一個， 其中兩個人工缺陷在管子外壁，縱向超聲檢測樣管外壁直線狀人工缺 陷刻痕2和橫向超聲檢測樣管外壁圓環(huán)狀人工缺陷刻痕4， 一個在管 子內(nèi)壁，縱向超聲檢測樣管內(nèi)壁直線狀人工缺陷刻痕1和橫向超聲檢 測樣管內(nèi)壁圓環(huán)狀人工缺陷刻痕3，三個人工缺陷刻痕尺寸相同，深 度為O. 13土0.03mm，其寬度不超過深度的2倍，長度25mm以下。 實施例一
本實施例制造管外徑為19. 05±0. 15mm、壁厚在1. 375±0. 10mm、 長度可調(diào)的小口徑、薄壁的核電熱交換器不銹鋼傳熱直管，按以下步 驟進行
(1) 將穿孔后得到的①67X4.8mm的管坯進行切尾、平整、酸洗、
磨修后，制得原料管；
(2) 通過冷軋設備配合環(huán)孔型模具將原料管冷軋至管外徑在 38土0.50mm、壁厚在2. 4±0. 24腿的中間坯管；
(3) 對步驟(2)中的中間坯管進行去油、固溶處理(1100±20°C)，
熱處理后進行矯直和酸洗處理；
(4) 通過冷拔設備配合內(nèi)模頂頭對步驟(3)中酸洗后的中間坯管進
行冷拔，減小鋼管外徑與壁厚，管外徑減小至32士0.30mm、管壁厚 減小至1.9±0. 19 mm，制得中間半成品管，冷拔過程中，施加低頻
ii交變磁場，磁場頻率為22Hz，功率范圍為30kW;
(5)對步驟(4)后對所述中間半成品管進行去油、固溶處理(1100±20°C),熱處理后進行矯直和酸洗處理；
(6)通過冷軋設備配合孔型模具對酸洗后的中間半成品管冷軋至管外徑為19.05±0. j^mra 、壁厚在1. 375±0. IO咖的成品直管；冷拔過程中，施加高頻交變磁場，磁場頻率為30 50Hz，功率范圍為70 90kW;
(7) 利用多頻次壓力擦拭工藝對步驟(6)中完成的成品直管進行去油和清潔處理，采用浸泡丙酮的纖維布，并借助于高壓氣槍的壓力(5MP)推進纖維布穿過成品直管內(nèi)部，經(jīng)過多次擦拭即可擦去成品直管內(nèi)部的油污，保證了小口徑、超薄直管內(nèi)壁的高清潔要求；
(8) 對步驟(7)經(jīng)過去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛光
亮固溶處理(1070±10°C)，該保護氣氛光亮熱處理采用氨分解后氮氣與氫氣體積比l: 3的混合氣體，熱處理后進行矯直處理；
(9) 對經(jīng)過光亮熱處理和矯直處理后的成品直管， 一次性通過縱向
和橫向雙向超聲無損檢測，其中縱向和橫向超聲檢測樣管長度均取2000mm,分別刻制人工缺陷3個，分布在離兩管端180mm處各一個，管子中部位置一個，其中兩個人工缺陷在管子外壁， 一個在管子內(nèi)壁；三個人工缺陷刻痕尺寸相同，深度為0.13士0.03mm，其寬度不超過深度的2倍，長度25mm以下；
柳對通過雙向超聲檢測合格的直管進行破壞性試驗，包括成分分析、拉伸試驗、擴口試驗、壓扁試驗、晶粒度檢驗、晶間腐蝕試驗、開環(huán)試驗，試驗結(jié)果均合格后包裝入庫。
本發(fā)明還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)準備原料管，所述原料管按重量百分比包含以下組分≤0.03％的C，≤0.75％的Si，≤2.0％的Mn，≤0.030％的P，≤0.015％的S，18.00～20.00％的Cr，9.00～12.00％的Ni，≤1.00％的Cu，≤0.0015％的B，≤0.20％的Co，復合稀土為15～19％，余量為Fe；(2)通過冷軋設備將原料管冷軋至所需管外徑和壁厚的中間坯管，管外徑誤差±0.50mm，壁厚誤差±0.25mm；(3)通過冷拔設備將步驟(2)中完成的中間坯管進一步冷拔到所需管外徑和壁厚的中間半成品管，管外徑誤差±30mm，壁厚誤差±20mm，冷拔過程中，施加低頻交變磁場，磁場頻率為10～30Hz，功率范圍為20～40kW；(4)將步驟(3)中完成的中間半成品管經(jīng)冷軋設備冷軋至所需管外徑和壁厚的成品直管，管外徑誤差±0.15mm，壁厚誤差±0.10mm，冷拔過程中，施加高頻交變磁場，磁場頻率為30～50Hz，功率范圍為70～90kW；(5)采用浸泡丙酮的纖維布，并借助高壓氣槍的壓力，壓力≥4MP，推進纖維布穿過成品直管內(nèi)部進行多頻次擦拭，進行去油和清潔處理；(6)將經(jīng)步驟(5)去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛光亮熱處理，保護氣氛采用氮氣與氫氣體積比1∶3的混合氣體，光亮熱處理后進行矯直處理；(7)對將經(jīng)步驟(6)矯直處理后的成品直管無損檢測，檢測合格后包裝入庫。
2. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于所述步驟(2)中，步驟(2)中，通過冷軋芯棒與環(huán)孔型 模具尺寸的精密配合對原料管進行冷軋，控制原料管與中間坯管之間 的延伸率小于等于3. 53。
3. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于步驟(2)中，中間坯管還需進行去油、固溶處理、矯 直和酸洗處理，利用有機溶劑對中間坯管內(nèi)外表面殘余冷軋油的溶解 來達到去油效果，在固溶處理時，溫度范圍控制在1050 1120°C， 固溶熱處理后的中間坯管經(jīng)多輥矯直機進行矯直，控制管子整體的直 度在1. 5 3mm/m,在固溶處理后在管子表面產(chǎn)生的氧化皮經(jīng)5 8%HF 與10 15%麗03的混合酸酸洗去除。
4. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于步驟(3)中，利用冷拔內(nèi)模頂頭與環(huán)孔型模具尺寸的 精密配合對中間坯管進行冷拔。
5. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于步驟(3)中，中間半成品管還需進行切頭、去油、 固溶處理、矯直和酸洗處理，切除冷拔過程中與卡具相連的端部，利 用有機溶劑對中間坯管內(nèi)外表面殘余冷軋油的溶解來達到去油效果， 在固溶處理時，溫度范圍控制在1050 1120°C，固溶熱處理后的中 間坯管經(jīng)多輥矯直機進行矯直，控制管子整體的直度在1. 5 3mm/m， 在固溶處理后在管子表面產(chǎn)生的氧化皮經(jīng)5 8% HF與10 15%HN03 的混合酸酸洗去除。
6. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于所述步驟(4)中，利用冷軋芯棒與環(huán)孔型模具尺寸的精密配合對中間半成品管進行冷軋，控制中間半成品管與成品直管之間的延伸率小于等于2. 97。
7. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于所述步驟(5)中，利用高壓氣槍推動浸泡丙酮的 纖維布進行去油后，管壁最終的清潔程度控制以白色的纖維布再次擦 拭時不再變色為準，最后再通相應規(guī)格的不銹鋼鋼球，為防止擦拭去 油過程中纖維布的遺漏。
8. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于所述步驟(6)中，利用保護氣氛的光亮熱處理溫 度范圍控制在1060 1080°C，冷卻過程采用水套冷卻以保證熱處理 后的鋼管以較快的冷卻速度冷卻，從而保證其抗晶間腐蝕性能。
9. 如權利要求1所述的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方 法，其特征在于所述步驟(7)中，無損檢測采用縱向和橫向雙向超聲 無損檢測，其中縱向和橫向超聲檢測樣管長度均取2000mrn，分別刻 制人工缺陷3個，分布在離兩管端180mm處各一個，管子中部位置一 個，其中兩個人工缺陷在管子外壁， 一個在管子內(nèi)壁，三個人工缺陷 刻痕尺寸相同，深度為0.13士0.03mm，其寬度不超過深度的2倍， 長度25mm以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不銹鋼傳熱管的制造方法，是核電熱交換器用不銹鋼傳熱管的制造方法，通過冷軋設備將原料管冷軋至所需管外徑和壁厚的中間坯管；通過冷拔設備將中間坯管冷拔到所需管外徑和壁厚的中間半成品管，施加低頻交變磁場，磁場頻率為10～30Hz，功率范圍為20～40kW；將中間半成品管冷軋至所需管外徑和壁厚的成品直管，施加高頻交變磁場，磁場頻率為30～50Hz，功率范圍為70～90kW；成品直管內(nèi)部進行多頻次擦拭，進行去油和清潔處理；進行光亮熱處理和矯直處理。利用本發(fā)明的制造工藝生產(chǎn)的核電熱交換器用不銹鋼傳熱管具有口徑小、管壁薄且尺寸精度高等特征，性能上完全符合核電熱交換器傳熱管耐高壓、耐腐蝕的使用要求。
文檔編號B21C37/06GK101623719SQ200910183139
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權日2009年8月10日
發(fā)明者莊建新 申請人:江蘇銀環(huán)精密鋼管股份有限公司