核电用管材料需要经过的关键处理环节包括预处理、成型加工、热处理、表面处理及检测。
材料的预处理包括原材料检验、熔炼与铸造:
1.原材料检验
入库前需进行化学成分分析(硫、磷含量≤0.005%)和力学性能测试(如屈服强度≥520MPa),并核查供应商提供的核级资质文件。
使用丙酮清洁管道表面,去除油污、氧化物等杂质,确保后续加工无污染。
2.熔炼与铸造
采用电炉+AOD保护铸造技术优化材料纯净度,熔炼温度控制在1550-1600℃,并通过多道次锻造形成均匀管坯。
材料的成型加工有热轧和冷加工:
1.热轧与冷加工
管坯通过多道次热轧(轧制温度≥1050℃、压下率≤15%)成型,随后进行冷拔或冷轧(润滑剂选用石墨基材料)以提升尺寸精度。
弯管工艺根据管径选择:大管径采用热弯(加热温度≥1050℃),小管径使用冷弯(弯曲半径≥3倍管径),弯管后需进行权重排序优化以提升利用率。
材料的热处理即固溶处理,此外还有焊接工艺:
1.固溶热处理
冷加工后的钢管需进行固溶热处理(温度1050-1100℃、保温时间≥30分钟/25mm壁厚),消除加工应力并恢复材料韧性。
焊后热处理采用中频感应加热,层间温度≤150℃,并分段控制升温速率(初始阶段8-10℃/min,后续5℃/min)。
2.焊接工艺控制
异种钢焊接(如SA335Gr.P11与TP304L)需预堆焊镍基合金隔离层(厚度≥3mm),焊后经射线检测合格率100%。
采用氩-氦混合气体保护焊(Ar≥90%、He≤10%),减少层间未熔合缺陷。
材料的表面处理包括酸洗钝化、防腐涂层:
1.酸洗钝化
成型后钢管需经硝酸-氢氟酸混合溶液酸洗(浓度10%-15%),去除氧化层并进行钝化处理,提升表面耐蚀性。
2.防腐涂层
喷涂无机锌涂层或环氧树脂涂层,耐氯离子应力腐蚀性能提升50%以上,涂层厚度需符合ASME III-NH规范。
材料的检测方式包括无损检测、性能验证:
1.无损检测
焊缝100%进行超声波探伤(UT)和射线检测(RT),缺陷检出率≤0.1mm,弯管部位增加涡流检测(ET)。
目视检测分三阶段:荒管阶段检测表面裂纹,中间品阶段检查冷轧/冷拔缺陷,成品阶段验证最终表面质量。
2.性能验证
水压试验压力为设计压力的1.5倍,保压时间≥10分钟;高温拉伸试验(350℃)验证屈服强度≥520MPa。
严格实施以上步骤,核电用管材料的力学性能、耐腐蚀性和结构完整性能满足核电站长期安全运行需求。