[发明专利]一种核电用蒸汽发生器镍基合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属，具体地说是一种合金，尤其是一种核电用蒸汽发生器镍基合金，属冶金技术领域。

背景技术

核电用蒸汽发生器镍基合金作为蒸汽发生器中传热管、支柱、支架、防振条的主要原材料之一，其性能的好坏直接影响到蒸器发生器的使用寿命。一旦有损坏，蒸器发生器作为不可更换部件，制约或极大程度地影响了核电厂的寿命。以前镍基合金材料都是国外企业提供，对于已经在近年快速发展的中国核电来说，统一运营主体、堆型、技术等异常重要，其主要内容就是推进核电设备国产化，因此研发抗振条是我国必然趋势，且发展前景相当可观。尤其是能源市场竞争的日益加剧，产生了开展核电厂老化/寿命化的研究，并对核电建设新项目提出了60年设计寿命的要求，这对材料提出了更高的要求，蒸汽发生器的主要材料已从最初的奥氏体不锈钢改进为使用镍基合金600，而极大地改进了传热管的抗腐蚀能力。

目前的核电市场，普遍使用美国的Incone1600合金作为主要原材料，该材料耐腐蚀性能好，抗拉强度高，完全能满足核电建设新项目提出的60年设计寿命的要求，但价格十分昂贵，每公斤在1800元左右，使得蒸汽发生器的成本很高。

发明内容

针对上述存在问题，本发明提供一种核电用蒸汽发生器镍基合金，降低合金含量，尤其是贵重合金如Ni的含量，同时添加其他元素，并调整各组成成份含量，在降低生产成本的同时，又能保持或提高电阻合金的性能。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案，一种核电用蒸汽发生器镍基合金，其主要组成成份及其重量百分比含量为：Ni：64.8-77.5％，Cr：14.0-19.5％，S i：0.20-0.80％，C：0.0495-0.100％，Mn：0.00-1.20％，RE：0.08-0.22％，Cu：0.00-0.50％，Ti：0.150-0.800％，Co：0.00-0.10％，B：0-0.001％，Fe  ：7.0-12.0％。

由于本发明采用以上技术方案，大大降低了合金成本，同时又能保持并提高合金性能，具体说明如下：一是添加了适量的稀土元素，稀土加入钢中，可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用，同时在合金中还能有微合金化的作用，最终表现在提高钢的抗氧化能力，高温强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等；二是在能保证合金能形成所要的金相组织、保证其加工性能的前提下，从生产成本考虑，将贵重元素镍含量尽可能的配入下限；三是适当提高铬元素的含量，增强合金的高温抗氧化性能和抗腐蚀性能；四是调整硅元素的含量，在保证合金塑性的同时提高合金的抗拉强度和耐蚀性；五是控制碳的含量，同时添加钛元素，进一步提高了钢的抗氧化性能和耐腐蚀性能。

具体实施方式

实施例一

一种核电用蒸汽发生器镍基合金，其主要组成成份及其重量百分比含量为：Ni：64.8％，Cr：19.5％，Si：0.80％，C：0.080％，Mn：1.20％，RE：0.22％，Cu：0.50％，Ti：0.800％，Co：0.10％，B：0％，Fe：12.0％。

其制作工艺为：

1、中频熔炼：

1.1原料准备：包括炉料、渣料和脱氧剂，所述炉料为Ni、Cr、Fe和Mn材料，所述渣料为钙剂(如石灰、萤石)，所述脱氧剂为铝剂(如铝石灰粉)，经烘烤后备用；

1.2装料：在中频熔炼炉中装入1.1步骤中经烘烤后备用的Ni、Cr、Fe炉料，待炉料熔清后及时调整炉渣流动性使之良好；

1.3精炼：低功率化料，待材料熔化70％后，加入总投料数的3％的渣料，(渣系配比：石灰∶萤石＝8∶2)进行炼钢，当全熔后旧渣换新渣，渣量为3-4％，(渣系配比：石灰∶萤石＝7∶3)调好渣的流动性和钢液温度，用铝石灰分批脱氧，每批脱氧剂加入后，待渣与脱氧剂反应一定时间后再轻点渣，坚持少量、多批、轻点的原则，脱氧剂用量为装入量的0.8-1.2％，总脱氧次数不少于20次，测量钢温，1560℃-1600℃，当钢水结膜时，时间为20-25秒，把中频功率降到80-8KW，继续脱氧，渣白5分钟后加入金属锰，15分钟后以可锻，出钢前10分钟加入硅铁，用同种钢的钢棒搅拌钢液，矽钙块和稀土合金在出钢前2-3分钟加入，然后取样进行化学分析，合格后加入硅钙和稀土合金，无反应后把钢水倒入钢包内，镇静1-2分钟浇铸成电极棒。

2、电渣重熔：

2.1引弧剂与重熔电渣系的调配：用萤石与二氧化钛制备引弧剂，用CaF₂、Al₂O₃和CaO制作重熔电渣系；