[发明专利]一种核聚变反应堆用不锈钢异形管的制造方法

权利要求书

1.一种核聚变反应堆用不锈钢异形管的制造方法，包括下述步骤：

（1）、将预处理铁水和Cr合金、Ni合金加入转炉中冶炼成粗钢水，粗钢水的化学成分质量分数为：

C：0.03-0.05%，0<Si<0.50%，Cr：16.00-18.50%，Ni 11.0-14.0%，Mn 0.3-0.6%，P<0.025%，S<0.010%，Mo：2.002.50，Co：＜0.10，其余为Fe及不可避免的杂质；

（2）、将粗钢水倒入真空吹氧脱碳炉中精炼，精炼后钢水的化学成分质量分数为：

C：＜0.020%，0<Si<0.50%，Cr：17.50-18.50%，Ni 12.0-14.0%，Mn 0.3-0.6%，P<0.020%，S<0.003%，Mo：2.00-2.50，Co：＜0.10，其余为Fe及不可避免的杂质；

（3）、模铸

精炼钢水经模铸成不锈钢钢锭；

（4）、管坯锻造

钢锭经电渣重熔后，开坯热轧，锻造成230mm圆钢锭；

（5）、热挤压

采用三段式加热工艺，加热温度分别为第一段是850~900℃，第二段是1180~1200℃，第三段是1200~1220℃，进行热挤压时坯料内外温度1200~1220℃，挤压比9.11~10.85，挤压速度320~350mm/s；管坯内外表面喷涂采用玻璃粉润滑剂，外表面润滑采用VP68/2886型玻璃粉，内孔润滑采用EG6807S1I型玻璃粉，玻璃垫采用EG6802S1PA或EG6808S1PA型玻璃粉；

（6）、冷加工包括冷拔、内表面拉削和外表面抛磨工艺环节，其中冷拔工艺为将外边长是64mm内径是44.4mm的挤压荒管一次拉拔成为外边长是59mm内径是41mm的外方内圆孔的管，外方内圆孔的管经完全退火酸洗后第二次拉拔为外边长是54.4mm内径是37.7mm，经过内表面拉削和外表面抛磨达到成品尺寸是外边长是54.2mm内径是38mm的核聚变反应堆用不锈钢异形管。

2.根据权利要求1所述的一种核聚变反应堆用不锈钢异形管的制造方法，其特征是所述冷拔包括拉拔模设计，拉拔模设计采用YG8碳化钨+钴硬质合金材质制作拉拔模，拉拔模经热处理使表面硬度达到HRC60以上；拉拔外模四角采用R9.5→R4的渐收倒角；弧边相对于定径带高度是

            (1)

入口锥面任一截面的弧方形弧边的曲率半径是

          (2)

其中，d 为弧边宽度，L为入口锥长度，L_x为截面与入口平面距离

R₁ 为入口锥出口平面弧边曲率半径，R₂ 为入口锥入口平面弧边曲率半径，q 为弧边与定径带相贯线宽度，q=2~7mm；

所述热处理是采用保护气氛辊底式炉进行固溶热处理，加热段和均热段充入N₂和H₂，体积百分比为N₂ 为70%，H₂ 为30%，加热段预热温度为1020℃±10℃，均热段保温温度为1080℃±10℃，保温时间按照最大壁厚1.5min/mm。

3.根据权利要求1所述的一种核聚变反应堆用不锈钢异形管的制造方法，其特征是拉拔后的钢管经保护气氛固溶热处理后，进行拉力矫直处理，然后进行外表面抛磨和内表面拉削，外表面抛磨包括4道次的外表面抛磨，采用千页砂轮和布轮进行抛磨每道次外径减小量0.05mm，使钢管外径从54.4mm达到54.2mm； 内表面拉削包括6道次内表面拉削，每道次拉削量0.05mm，使钢管内径从37.7mm达到38.0mm。

4.根据权利要求1所述的一种核聚变反应堆用不锈钢异形管的制造方法，其特征是所述的核聚变反应堆用不锈钢异形管的检验指标如下：

（1）、表面质量：

对成品管每1m取一个测量截面，经过拉削和抛光处理的表面平整光滑，内表面粗糙度＜1.2μm，外表面粗糙度＜0.8μm；

（2）、无损检验结果：

钢管逐支进行涡流探伤，通孔直径0.8mm；钢管全长符合检验标准ASTM E309；

（3）、金相检验结果：

每批钢管分别取1个试样进行晶粒度、夹杂物、晶间腐蚀、铁素体含量检验，晶粒度6-7级，检验标准ASTM E112；

铁素体含量检验采用金相法检测，检验标准JIS Z3119；铁素体含量为0.0706%；检测面积230mm²；

（4）、夹杂物检验结果：

宏观夹杂物为0；

微观夹杂物检测标准： ASTM  E45-05 

非金属夹杂物检验结果

（5）、晶间腐蚀试验，碳化物、碳氮化物检验结果：

晶间腐蚀检测标准ASTM A262A，无晶间腐蚀倾向；

产品在500倍金相显微镜下进行检验，无碳化物和碳氮化物；

（6）、力学性能检验结果：

每批取4个试样进行室温拉伸试验，检验标准为ASTM A370-03a，结果见表1、表2：

表1 室温拉伸试验结果

表2  超低温拉伸试验结果（4K）

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