爆破阀剪切盖用690合金热处理工艺研究

摘要

爆破阀是AP1000核电站非能动堆芯冷却系统的关键和特殊设备，其应用于压水堆核电机组在世界范围内尚属首次。爆破阀剪切盖材料采用Inconel690合金棒材，该合金是一种30％铬含量的奥氏体型镍基耐蚀合金。由于爆破阀火药驱动动作的特点，要求690合金的机械性能指标落在一个很窄的区间内，以匹配药筒火药量的设计分析。
　　目前690合金传热管普遍采用气体保护固溶热处理+真空脱敏热处理的热处理工艺方式，以获得符合蒸汽发生器传热管性能要求的690合金组织、力学和耐蚀性能。鉴于爆破阀剪切盖用690棒材直径尺寸和单批次热处理的重量，如果对爆破阀剪切盖用690棒材也采用真空或气体保护固溶热处理+真空脱敏热处理（TT）的方式进行热处理，将对热处理装备提出更高的要求，这将大大增加材料成本。
　　本文分别采用“真空固溶+真空脱敏热处理”和“空气炉固溶+空气炉脱敏热处理”两种不同的热处理方式，对比研究这两种不同热处理方式对爆破阀剪切盖用690合金棒材组织、力学和耐蚀性能的影响，通过一系列模拟试验研究，得到以下重要结论：
　　1）通过控制合理的空气炉热处理工艺参数，以及后续对热处理后棒材表面采取合适的机加工处理，爆破阀剪切盖用690棒材采用空气炉热处理工艺可获得满足性能指标要求的材料。
　　2）空气炉热处理时，在模拟试验条件下，建议合金棒材进行全表面切削加工，机加工余量值≥0.1mm。
　　3）在模拟试验合金化学成分条件下，推荐的合适固溶温度为1050℃左右，690合金棒材的组织和性能可以满足爆破阀剪切盖材料的考核指标要求。
　　最后，对成品棒材按空气炉热处理进行了试制，结果表明完全满足爆破阀剪切盖材料的考核指标要求。
　　本文为国产爆破阀用690合金棒材采用空气炉热处理工艺提供了实验室模拟数据，解决了爆破阀剪切盖用690合金的热处理工艺选择问题，即采用空气炉热处理工艺也可获得满足性能指标要求的合格材料。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1引言

1.2爆破阀简介

1.3 690合金研究现状

1.4 本论文的研究目的和意义

1.5 本论文研究内容

1.6 拟解决的关键问题

第2章 爆破阀剪切盖用690合金热处理工艺参数设定

2.1 引言

2.2 检验和试验方法

2.3 爆破阀剪切盖用690合金的理化性能指标

2.4 爆破阀剪切盖用690合金性能指标的分析

2.5 工艺研究用的材料选择

2.6 Inconel690合金热处理工艺参数的设定

2.7 本章小结

第3章 两种不同热处理的材料性能研究

3.1 引言

3.2 晶粒度

3.3碳化物分布

3.4氧化层

3.5 力学性能

3.6 耐点蚀性能

3.7耐晶间腐蚀性能

3.8 耐应力腐蚀性能

3.9 本章小结

第4章 基于空气炉热处理工艺的成品棒材试制

4.1 引言

4.2 成品棒材的规格直径

4.3 成品棒材的性能指标要求

4.4 成品棒材的模拟热处理试验研究

4.5 成品棒材热处理工艺参数的确定

4.6 成品棒材热处理后性能试验结果

4.7 成品棒材机加工

4.8 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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