[发明专利]RPV主螺栓表面磷化处理方法

说明书

RPV主螺栓表面磷化处理方法，其处理对象为完成了外螺纹加工的RPV主螺栓；步骤如下：1、前处理：对RPV主螺栓依次进行除油、水洗和表调处理；2、磷化处理：将表调处理后的RPV主螺栓浸渍在磷化液中进行磷化处理，从而在RPV主螺栓的表面形成一层磷化膜；磷化时间为12～15min，磷化温度为82～89℃；3、后处理：对磷化处理后的RPV主螺栓依次进行前水洗、钝化处理、后水洗、干燥处理和涂油操作。本发明适用于RPV主螺栓的表面磷化处理，配合合适的工艺路线及工艺参数，使最终形成的磷化层呈现符合标准要求的黑色，磷化层表面形成的磷酸盐晶粒均匀细密。

技术领域

本发明涉及核电技术领域，特别是一种RPV主螺栓表面磷化处理方法。

背景技术

反应堆压力容器(RPV)是用于安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，反应堆压力容器包括主体和顶盖，主体和顶盖通过主螺栓连接为一体，再将球面垫圈套装在主螺栓上，使球面垫圈的下端面与顶盖外壁接触，最后将主螺母螺纹连接在主螺栓上，并确保主螺母的下端面压紧球面垫圈的上端面，从而将顶盖压紧在主体上。

反应堆压力容器中，主螺栓属于核1级大规格、高精度、高强度的螺纹紧固件，重达308Kg，长度达2m，是反应堆压力容器中疲劳累积系数最高的部件，长期处在高温、高压、高放射性及交变载荷下工作。在主螺栓的生命周期内，拆装旋合要求为60次以上，为了改善主螺栓表面摩擦系数，避免主螺栓与主螺母之间发生锈蚀卡死，在完成主螺栓的螺纹加工后，会对主螺栓的表面进行磷化处理，主螺栓经磷化处理后，能有效减小安装过程中的摩擦系数，防止零件之间的擦伤和磨损，延长使用寿命。

磷化处理是金属材料表面常用的化学处理方法之一，其原理是将金属表面通过化学反应生成一层非金属的、不导电的、多孔的磷酸盐薄膜，广泛应用于航空、航天、船舶、军工、汽车和电器等工业领域。

目前，行业内是基于“锰基磷化工艺技术”对材质为40CrNiMoE的主螺栓进行锰系磷化处理。此磷化工艺在实际使用过程中存在以下不足之处：

1、制备的磷化层厚度较厚，可达15～25um，使磷化膜尺寸公差难以控制，不适用于RPV主螺栓这类机械配合公差较小的工件。

2、由于磷化液的配方及磷化工艺参数的并非最优解，容易导致磷化层质量差，主要体现在磷化膜发黄、磷化层晶粒大小不均匀、磷化膜附着力差、磷化层表面粗糙等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种RPV主螺栓表面磷化处理方法，它解决了目前针对主螺栓的表面磷化处理工艺存在磷化膜尺寸公差难以控制、磷化层质量差的问题。

本发明的技术方案是：RPV主螺栓表面磷化处理方法，其处理对象为完成了外螺纹加工的RPV主螺栓，RPV主螺栓的材料牌号为40CrNi2MoV；步骤如下：

S01、前处理：对RPV主螺栓依次进行除油、水洗和表调处理；除油采用碱性脱脂剂去除RPV主螺栓表面油污；水洗用于去除RPV主螺栓表面残留的碱性脱脂剂；表调处理采用锰系表调剂加水勾兑而成的表调液对RPV主螺栓进行浸泡；

S02、磷化处理：将表调处理后的RPV主螺栓浸渍在磷化液中进行磷化处理，从而在RPV主螺栓的表面形成一层磷化膜；磷化时间为12～15min，磷化温度为82～89℃，磷化液中含有Mn²⁺、NO^3-、PO₄^3-、H₃PO₄，磷化液的总酸度为50～54；

S03、后处理：对磷化处理后的RPV主螺栓依次进行前水洗、钝化处理、后水洗、干燥处理和涂油操作；前水洗用于去除RPV主螺栓上残留的磷化液；钝化处理用于提高磷化膜的耐蚀性；后水洗用于去除RPV主螺栓上残留的钝化液。