用于检验传热管用钢锭头尾切除充分性的方法与流程

用于检验传热管用钢锭头尾切除充分性的方法
1.本技术是申请日为2021年10月28日、申请号为2021112624519、发明名称为“一种用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及原材料验证技术领域，具体涉及一种用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的方法。


背景技术：

3.核电蒸汽发生器传热管是压水堆核电站一回路压力边界的重要组成部分，是防止一回路放射性裂变产物外泄的重要屏障，也是一回路系统中最薄弱的环节。其长期在高温、高压及高辐射剂量介质的冲刷工况下服役，恶劣的工作环境易造成传热管的失效或破损，因此它对核电厂的安全运行起到关键性作用。
4.蒸汽发生器传热管安全级别要求高，属于核电关键重要部件，其选材非常关键。典型蒸汽发生器传热管普遍采用inconel690合金材料(法国牌号为nc30fe，美国牌号为uns n06690)，是一种奥氏体高镍铬铁合金，具有良好的抗氧化性能及耐腐蚀性能，因此价格也比较昂贵。
5.现有技术(rcc-m标准)中只提到钢锭头尾最小切除率的基本要求，对蒸汽发生器传热管来说仅是最低要求。而制造厂出于经济性考虑，生产阶段往往对原材料钢锭切除量不充分，导致后续传热管制造过程中出现不合格品，而且无法对应到钢锭中的原始位置，也无法判断钢锭头尾切除是否充分。


技术实现要素：

6.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的方法，能够追溯至钢锭的原始位置并判断钢锭头尾切除是否充分。
7.为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
8.一种用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的方法，包括如下步骤：对已经进行头尾切除的钢锭进行头尾标识；之后对钢锭进行锻造得到锻造棒材，对所述锻造棒材进行头尾标识及标识移植；对所述锻造棒材进行头尾切除，并对头尾切除之后的锻造棒材的两端取样分析，取样分析结果合格，则进行下一步；取样分析结果不合格，则说明钢锭头尾切除不充分；
9.将头尾切除后的锻造棒材分割成多段短棒材，对每段所述短棒材进行头尾标识及标识移植，多段所述短棒材按照对应于原始锻造棒材的头尾顺序依次进行编号；
10.对每一段短棒材进行热挤压对应得到一支挤压管，对每支挤压管进行头尾标识及标识移植，所述挤压管的编号与对应的短棒材的编号一致；
11.对每支挤压管进行冷轧得到对应的传热管，对所述传热管进行头尾标识及标识移
植，最终得到逐支编号的传热管；
12.对逐支编号的传热管进行热处理，取对应于钢锭头部和尾部多支传热管逐支进行检测；
13.对检测结果进行评估，根据编号逐步溯源到钢锭头部和尾部，最终确定钢锭头尾切除是否充分；即，若检测结果合格，表明前期钢锭的头尾切除充分；若检测结果不合格，表明前期钢锭的头尾切除不充分。
14.根据本发明的一些优选实施方面，所述锻造的锻造火次至少包括一火次镦粗及多火次拔长。
15.根据本发明的一些优选实施方面，对所述锻造棒材进行头尾切除，锻造前及锻造后的总切除率需满足：头部大于或等于5％，尾部大于或等于7％，为重量百分比。
16.根据本发明的一些优选实施方面，对头尾切除之后的锻造棒材的两端进行取样分析的项目包括成品化学成分分析及非金属夹杂物检测。此时对锻造棒材的两端进行检测，若不合格，则说明锻造棒材或钢锭的头尾切除不充分；若合格，则说明锻造棒材的头尾切除充分，再根据后续的步骤判断钢锭的切除是否充分。
17.根据本发明的一些优选实施方面，将锻造棒材分割成短棒材并进行标识和编号时：将头尾切除后的锻造棒材分割成m段短棒材，对每段所述短棒材进行头尾标识及标识移植，m段所述短棒材按照对应于原始锻造棒材的头尾顺序编号依次为a1、a2
……
am。
18.根据本发明的一些优选实施方面，对挤压管进行冷轧得到传热管并进行标识和编号时：对所述挤压管进行冷轧得到传热管，若轧制过程中有分割切管，则应在原轧制管编号基础上，按顺序增加一位编号，并控制头尾标识及标识移植，最终得到逐支编号的传热管。
19.从挤压管到成品管中间要经过多道次的轧制(通常3-5道次)，每一轧制道次都有外径和/或壁厚的变化(一般是减小)，相应管子变长。通常第一次轧制的管子编号与挤压管编号相同，但随着管子长度增加，后面每轧制一次就要进行分割，直至最后一道轧制成品。以分割2次且每次分成2段为例，则传热管的编号依次为a1-1-1、a1-1-2、a1-2-1、a1-2-2
……
。
20.根据本发明的一些优选实施方面，对热处理之后的传热管进行检测时，取对应于钢锭头部和尾部各n支传热管逐支进行检测，其中20≦n≦30。通常一个钢锭能生产出不少于100支最终成品管，逐支编号工作量很大，位于钢锭中间位置的管子质量都较好，出现质量问题的管子大都位于钢锭头尾，因此重点考察头尾20-30支管子的质量状况。
21.根据本发明的一些优选实施方面，所述检测项目为无损检测和理化检验；所述无损检测项目包括目视检测、超声波检测；所述理化检验项目包括成品化学成分分析、室温拉伸试验、高温拉伸试验、硬度试验、扩口试验、晶粒度测定、显微组织。
22.根据本发明的一些优选实施方面，将所述锻造棒材分割为短棒材时将所述锻造棒材沿锻造的主变形方向分段切割。
23.根据本发明的一些优选实施方面，所述钢锭在真空冶炼后对真空锭坯料头尾进行缺陷去除及表面修磨，在两端齐平的基础上根据表面质量增加头尾端去除量；对处理完的真空锭坯料进行电渣重熔，对冷却后的电渣锭进行表面清理，去除可视缺陷，对电渣锭头尾实施标识控制，根据表面质量状况对电渣锭执行头尾切除。钢锭阶段主要通过目视检测，去除可见缺陷，如油污、重皮、杂物等，基本都是肉眼可见的缺陷，目的是防止杂物或污染物带
入下道工序。
24.在本发明的一些实施例中，钢锭为核电蒸汽发生器传热管普遍采用的真空冶炼+电渣重熔锭，传热管的典型制造工艺流程至少依次包括如下步骤：锻造
→
热挤压
→
冷轧
→
终轧退火
→
特殊热处理
→
无损检测
→
理化检验，用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的检验方法具体包括以下步骤：
25.(1)钢锭在真空冶炼后对真空锭坯料头尾进行缺陷去除及表面修磨，在两端齐平的基础上根据表面质量适度增加头尾端去除量；
26.(2)对步骤(1)处理完的真空锭坯料(即电极)进行电渣重熔，对冷却后的电渣锭进行表面清理，去除可视缺陷，对电渣锭头尾实施标识控制即标明头部和尾部，根据相关的程序文件要求及表面质量状况对电渣锭执行头尾切除；
27.(3)对步骤(2)中已切除头尾的电渣锭进行快速锻造，经镦粗及拔长变形后最终得到一定长度的锻造棒材，整个锻造过程中执行头尾标识控制及标识移植，即将对应钢锭的头部和尾部标识移植至锻造棒材的头部和尾部；快速锻造的锻造火次为一火次镦粗及多火次拔长；
28.(4)对步骤(3)得到的锻造棒材实施头尾切除，在相当于电渣锭头尾两端的部位取样进行成品化学成分分析及非金属夹杂物检测；头尾切除量至少满足标准中对头尾总切除率的要求；此处的标准即为前述的要求锻造前及锻造后总切除率需满足：头部大于或等于5％，尾部大于或等于7％；
29.检测分析结果合格，则进行下一步；检测分析结果不合格，则说明棒材和钢锭头尾切除不充分；
30.(5)对步骤(4)切除头尾后的棒材锯切分割成m段短棒材，对每小段短棒材执行头尾标识控制及标识移植，其中m是依据下一步骤中挤压设备的尺寸来确定，每小段棒材按对应于原始锻造棒材头尾顺序依次编号为a1、a2
……
am；短棒材为锻造棒材沿锻造主变形方向(纵向)分段切割得到；
31.(6)对步骤(5)中每小段棒材实施热挤压，每小段棒材对应得到一支挤压管，对挤压管执行头尾标识控制及标识移植，挤压管编号与每小段短棒材编号保持一致；
32.(7)对步骤(6)中挤压管进行冷轧，若轧制过程中有分割切管，则应在原轧制管编号基础上，顺序增加一位编号，并控制头尾标识及标识移植，最终得到逐支编号的传热管，以分割2次且每次分成2段为例，编号依次为a1-1-1、a1-1-2、a1-2-1、a1-2-2
……
；冷轧道次应根据管子设定的中间轧制规格(外径和壁厚)变化设定；
33.(8)对步骤(7)中得到的相对于电渣锭头尾逐支编号的传热管进行热处理，取相对于钢锭头部和尾部各n支传热管逐支进行无损检测和理化检验项目，其中20≦n≦30；
34.热处理为终轧退火+特殊热处理，理化检验项目包括但不限于成品化学成分分析、室温拉伸试验、高位拉伸试验、硬度试验、扩口试验、晶粒度测定、显微组织等。无损检测项目包括但不限于目视检测、超声波检测等；
35.(9)对所述步骤(8)中n支传热管无损检测和理化检验结果进行评估，根据传热管编号溯源到电渣钢锭头部和尾部，最终确定钢锭头尾切除是否充分。上述步骤中的控制头尾标识及标识移植即将上一步工序中对应部件的头部和尾部按顺序移植至本工序中对应的材料上，进行头部和尾部的标识，并不断向后续工序中的材料移植，防止材料顺序混乱，
无法对应；方便后续的取样和追溯。
36.由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的方法，通过合理的逐支对应编号、跟踪及检验方法，以有限数量的传热管来验证钢锭头尾切除是否充分，从而固化最终验证头尾切除率等重要工艺参数，保证制造厂长期稳定的提供合格产品。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.附图1为本发明优选实施例中用于检验钢锭头尾切除充分性的传热管的制造及检验流程示意图；
39.附图2为本发明优选实施例中锻造棒材分割前相对于钢锭头尾部标识及编号示意图；
40.附图3为本发明优选实施例中锻造棒材分割后、挤压前相对于钢锭头尾部标识及编号示意图；
41.附图4为本发明优选实施例中每小段短棒材挤压后、分割前相对于钢锭头尾部标识及编号示意图；
42.附图5为本发明优选实施例中挤压管分割后相对于钢锭头尾部标识及编号示意图；
43.附图6为本发明优选实施例中初步轧制后、分割前相对于钢锭头尾部标识及编号示意图；
44.附图7为本发明优选实施例中初步轧制管分割后、相对于钢锭头尾部标识及编号示意图；
45.附图8为本发明优选实施例中最终轧制成品管相对于钢锭头尾部标识及编号示意图；
46.附图9为本发明优选实施例中用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的方法逻辑流程图。
具体实施方式
47.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
48.现有技术(rcc-m标准)中只提到钢锭头尾最小切除率的基本要求，对蒸汽发生器传热管来说仅是最低要求；而制造厂出于经济性考虑，生产阶段往往对原材料钢锭切除量不充分，导致后续传热管制造过程中出现不合格品，若制造过程中传热管不采用对应编号
(相对于钢锭头尾)、逐支跟踪及检验方法，则制造过程中出现的不合格品无法对应到钢锭中原始位置，也无法判断钢锭头尾切除是否充分。因此，在蒸汽发生器传热管首批次制造阶段应选择一个完整钢锭，对每支传热管在其钢锭中的位置顺序进行编号，并需要在制造的整个过程中对标识加以跟踪和及时移植，即整个制造过程中采用逐支对应编号及跟踪方法，验证钢锭头尾切除是否充分，最终固化头尾切除率参数，应用于后续批量生产。
49.如图1所示，本实施例中的钢锭为核电蒸汽发生器传热管普遍采用的真空冶炼+电渣重熔锭，传热管的典型制造工艺流程至少依次包括如下步骤：锻造
→
热挤压
→
冷轧
→
终轧退火
→
特殊热处理
→
无损检测
→
理化检验。
50.如图2-图9所示，本实施例中用于检验核电传热管用钢锭头尾切除充分性的检验方法具体包括以下步骤：
51.(1)钢锭在真空冶炼后对真空锭坯料头尾进行缺陷去除及表面修磨，在两端齐平的基础上根据表面质量适度增加头尾端去除量。
52.(2)对步骤(1)处理完的真空锭坯料(即电极)进行电渣重熔，对冷却后的电渣锭进行表面清理，去除可视缺陷，对电渣锭头尾实施标识控制即表明头部和尾部，根据程序文件要求及表面质量状况对电渣锭执行头尾切除。
53.(3)对步骤(2)中已切除头尾的电渣锭进行快速锻造，经镦粗及拔长变形后最终得到一定长度的锻造棒材，整个锻造过程中执行头尾标识控制及标识移植，即将对应钢锭的头部和尾部标识移植至锻造棒材的头部和尾部；快速锻造的锻造火次为一火次镦粗及多火次拔长。
54.如图2所示，其为本发明经图1制造工艺流程中电炉精炼、电渣重熔及快速锻造后得到的锻造棒材，整个过程中控制头尾标识及标识移植，最终保证锻造棒材两端头尾标识准确。
55.(4)对步骤(3)得到的锻造棒材实施头尾切除，在相当于电渣锭头尾两端的部位取样进行成品化学成分分析及非金属夹杂物检测；头尾切除量至少满足标准中对头尾总切除率的要求。对锻造棒材进行头尾切除的切除率为：头部大于或等于5％，尾部大于或等于7％，以上比例为重量比例。
56.检测分析结果合格，则进行下一步；检测分析结果不合格，则说明钢锭头尾切除不充分。此时对锻造棒材的两端进行检测，若不合格，则说明锻造棒材或钢锭的头尾切除不充分；若合格，则说明锻造棒材的头尾切除充分，再根据后续的步骤判断钢锭的切除是否充分。
57.(5)对步骤(4)切除头尾后的棒材锯切分割成m段短棒材，对每小段短棒材执行头尾标识控制及标识移植，其中m是依据下一步骤中挤压设备的尺寸来确定，每小段棒材按对应于原始锻造棒材头尾顺序依次编号为a1、a2
……
am，如图3所示；短棒材为锻造棒材沿锻造主变形方向(纵向)分段切割得到。
58.(6)对步骤(5)中每小段棒材实施热挤压，每小段棒材对应得到一支挤压管，对挤压管执行头尾标识控制及标识移植，挤压管编号与每小段短棒材编号保持一致。
59.具体的，本实施例中，如图4所示，为图3每一小段锻造棒材经热挤压后得到的挤压管，原则上每一小段锻造棒材挤压出一支挤压管，因此，每支挤压管和每一小段锻造棒材编号一一对应，对挤压管进行编号移植及头尾标识。
60.如图5所示，将图4的挤压管分割为每一小段的短挤压管，具体规格根据冷轧设备以及中间冷轧次数确定，并对分割后的每一小段短挤压管进行顺序编号及头尾标识。
61.(7)对步骤(6)中短挤压管进行冷轧，若轧制过程中有分割切管，则应在原轧制管编号基础上，顺序增加一位编号，并控制头尾标识及标识移植，最终得到逐支编号的传热管，以分割2次且每次分成2段为例，编号依次为a1-1-1、a1-1-2、a1-2-1、a1-2-2
……
；冷轧道次应根据管子设定的中间轧制规格(外径和壁厚)变化设定。
62.具体的，本实施例中，如图6所示，为图5每一小段短挤压管经轧制后得到的中间状态的冷轧管，原则上每一小段短挤压管轧制出一支中间冷轧管，因此，每一小段挤压管和每支中间冷轧管编号一一对应，对中间冷轧管进行编号移植及头尾标识。
63.如图7所示，为图6中间冷轧管分割后的每一小段短冷轧管，具体规格根据冷轧设备以及中间冷轧次数确定，并对分割后的每一小段短冷轧管进行顺序编号及头尾标识。
64.如图8所示，为图7分割后的每一小段短冷轧管经最终轧制后得到的成品冷轧管，原则上每一小段短冷轧管经最终轧制后得到一支成品管，因此，每一小段短冷轧管和每支成品管编号一一对应，对成品管进行编号移植及头尾标识。
65.(8)对步骤(7)中得到的相对于电渣锭头尾逐支编号的传热管进行热处理，取相对于钢锭头部和尾部各n支传热管逐支进行标准中要求的无损检测和理化检验项目，其中20≦n≦30。
66.热处理为终轧退火+特殊热处理，理化检验项目包括但不限于成品化学成分分析、室温拉伸试验、高位拉伸试验、硬度试验、扩口试验、晶粒度测定、显微组织等。无损检测项目包括但不限于目视检测、超声波检测等。
67.(9)对所述步骤(8)中n支传热管无损检测和理化检验结果进行评估，根据传热管编号溯源到电渣钢锭头部和尾部，最终确定钢锭头尾切除是否充分。
68.如若检验发现靠近钢锭头部的5支管子不合格，那就反向溯源至钢锭，加大头部切除量。
69.上述步骤中的控制头尾标识及标识移植即将上一步工序中对应部件的头部和尾部按顺序移植至本工序中对应的材料上，进行头部和尾部的标识，并不断向后续工序中的材料移植，防止材料顺序混乱，无法对应；方便后续的取样和追溯。
70.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于检验传热管用钢锭头尾切除充分性的方法，其特征在于，(1)钢锭在真空冶炼后对真空锭坯料头尾进行缺陷去除及表面修磨，在两端齐平的基础上根据表面质量增加头尾端去除量；(2)对步骤(1)处理完的真空锭坯料进行电渣重熔，对冷却后的电渣锭进行表面清理，去除可视缺陷，对电渣锭头尾实施标识控制即标明头部和尾部，根据表面质量状况对电渣锭执行头尾切除；(3)对步骤(2)中已切除头尾的电渣锭进行快速锻造，经镦粗及拔长变形后最终得到一定长度的锻造棒材，整个锻造过程中执行头尾标识控制及标识移植，将对应钢锭的头部和尾部标识移植至锻造棒材的头部和尾部；(4)对步骤(3)得到的锻造棒材实施头尾切除，在相当于电渣锭头尾两端的部位取样分析；头尾切除量至少满足标准中对头尾总切除率的要求：头部大于或等于5％，尾部大于或等于7％，为重量百分比；检测分析结果合格，则进行下一步；检测分析结果不合格，则说明棒材和钢锭头尾切除不充分；(5)对步骤(4)切除头尾后的棒材锯切分割成m段短棒材，对每小段短棒材执行头尾标识控制及标识移植，每小段棒材按对应于原始锻造棒材头尾顺序依次编号为a1、a2
……
am；(6)对步骤(5)中每小段棒材实施热挤压，每小段棒材对应得到一支挤压管，对挤压管执行头尾标识控制及标识移植，挤压管编号与每小段短棒材编号保持一致；(7)对步骤(6)中挤压管进行冷轧，若轧制过程中有分割切管，则应在原轧制管编号基础上，顺序增加一位编号，并控制头尾标识及标识移植，最终得到逐支编号的传热管；(8)对步骤(7)中得到的相对于电渣锭头尾逐支编号的传热管进行热处理，取相对于钢锭头部和尾部各n支传热管逐支进行无损检测和理化检验项目，其中20≦n≦30；(9)对步骤(8)中n支传热管无损检测和理化检验结果进行评估，根据传热管编号溯源到电渣钢锭头部和尾部，最终确定钢锭头尾切除是否充分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制头尾标识及标识移植为将上一步工序中对应部件的头部和尾部按顺序移植至本工序中对应的材料上，进行头部和尾部的标识，并不断向后续工序中的材料移植。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)中所述冷轧道次根据管子设定的中间轧制规格变化设定。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述中间轧制规格包括管子的外径和壁厚。5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤(7)中，从挤压管到成品管中间要经过多道次的轧制，第一次轧制的管子编号与挤压管编号相同，随着管子长度增加，后面每轧制一次就要进行分割，直至最后一道轧制成品。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中的m依据步骤(6)中挤压设备的尺寸确定。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中将所述锻造棒材分割为短棒材时将所述锻造棒材沿锻造的主变形方向分段切割。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中锻造的锻造火次至少包括一火
次镦粗及多火次拔长。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中对头尾切除之后的锻造棒材的两端进行取样分析的项目包括成品化学成分分析及非金属夹杂物检测。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(8)中的所述无损检测项目包括目视检测、超声波检测；所述理化检验项目包括成品化学成分分析、室温拉伸试验、高温拉伸试验、硬度试验、扩口试验、晶粒度测定、显微组织。

技术总结
本发明涉及一种用于检验传热管用钢锭头尾切除充分性的方法，包括如下步骤：对已经进行头尾切除的钢锭进行头尾标识；锻造得到锻造棒材，进行头尾标识及标识移植；对所述锻造棒材进行头尾切除，并对锻造棒材的两端取样分析，取样分析结果合格，则进行下一步；将头尾切除后的锻造棒材分割成多段短棒材，对每段所述短棒材进行头尾标识及标识移植；对每段短棒材进行热挤压对应得到挤压管，对每支挤压管进行头尾标识及标识移植；对每支挤压管进行冷轧得到对应的传热管，对所述传热管进行头尾标识及标识移植；对传热管进行热处理，取对应钢锭头尾部传热管逐支进行检测；对检测结果进行评估，根据编号溯源到钢锭头部和尾部，确定钢锭头尾切除是否充分。头尾切除是否充分。


技术研发人员：张绍军 赵东海 刘钊 林良生 陈红
受保护的技术使用者：中国广核集团有限公司 中国广核电力股份有限公司
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2023/9/23