一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法与流程

1.本发明属于材料成形技术领域，具体涉及一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法。

背景技术：

2.锆或锆合金具有良好的加工性能及很低的热中子吸收截面，一直作为核反应堆包壳管及结构部件的首选材料。同时因其优异的耐酸碱腐蚀性能，锆或锆合金在化学工业中作为耐腐蚀部件也发挥着重要作用。锆或锆合金薄壁方管多用于核反应堆内结构件，如锆元件盒。锆元件盒是低温堆和沸水堆的主要部件，可以保护燃料棒束，并构成燃料组件冷却剂通道，并且每4个锆元件盒间的缝隙组成1支控制棒通道。为了保证燃料组件顺利插入锆元件盒以及控制棒在反应堆全寿期内能够自如地上下活动，确保反应堆的安全性，锆元件盒的表面质量、尺寸精度都需要严格要求。
3.目前，锆或锆合金薄壁方管的制备方法主要以板材为原料，一种是将一块板料卷焊为圆管，再预压、轧制或拉拔为方管，另一种是将两块板料折弯为u型方槽，将两块u型方槽拼焊为方管。公开号为cn1050692a的专利公开了一种锆合金薄壁方管的制造方法，该专利采用卷圆—焊接—拉伸—塞芯棒退火的方法制造方管。公开号为cn106623487a的专利公开了一种锆元件盒的制备方法，该专利采用多次矫形的方式处理方管待矫形位置，方管的制备方法如上所述。上述专利制备的方管均以板材为原料，成品均需焊接，存在一条或两条焊缝，导致微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀。

技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法。该方法采用高精度的无缝圆管为原料管结合辊弯成型工艺，克服了现有锆合金方管制备工艺采用板材焊接产生焊接焊缝带来的微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀的问题，有效提高锆或锆合金薄壁方管的尺寸精度，且成型过程易于控制，灵活方便。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格，选择锆或锆合金无缝圆管作为原料管；所述原料管的厚度、厚度公差和周长在保留表面处理余量的条件下与目标产物锆或锆合金薄壁方管一致，且原料管与目标产物锆或锆合金薄壁方管的周长误差为
±
3mm以内，所述原料管为完全再结晶退火态；步骤二、对步骤一中选择的原料管进行无损探伤，然后对满足无损探伤标准要求的原料管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到原料管坯；步骤三、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格，定制专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对步骤二中得到的原料管坯进行辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形
位公差、r角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝方管，经锯切除去无缝方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部；步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝方管除油处理后进行矫形热处理至直线度不超过0.5mm/1000mm，得到锆或锆合金薄壁方管；所述锆或锆合金薄壁方管的外边长为40mm~200mm，壁厚为1mm~5mm。
6.本发明根据目标产物的规格，选择厚度、厚度公差和周长满足要求的完全再结晶退火态的锆或锆合金无缝圆管作为原料管，依次进行无损探伤、矫直、端面平整得到原料管坯，然后经辊弯成型得到无缝方管，切头尾后依次经除油、矫形热处理，得到锆或锆合金薄壁方管。本发明将无缝管材与辊弯成型相结合，先采用轧制、旋压、拉拔等方式获得高精度的无缝管材为原料管，确保了成品薄壁方管对壁厚均匀性以及外形尺寸的高精度要求，然后采用辊弯成型的方式，利用辊弯成型壁厚、周长基本不变的特点，得到了满足成品要求的无缝方管，克服了现有方管制备工艺采用板材焊接产生的焊缝以及由之带来的微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀的问题。
7.另外，相对于传统钢方管的轧制，本发明通过严格控制原料管与目标产物锆或锆合金薄壁方管的周长误差为
±
3mm以内，保证了目标产物锆或锆合金薄壁方管的截面边长、r角以及形位公差的高精度，进而使其精度满足核领域的严格要求；同时，本发明在工序前对原料管开展无损探伤，有效降低了辊弯成型过程中出现裂纹延伸扩展的几率，提高了产品的合格率。
8.本发明的步骤一中当选择的原料管为未完全再结晶状态，需要对其进行再结晶热处理。
9.通常，本发明的步骤三中将原料管坯通过焊接接长再进行辊弯成型，以进一步保证在辊弯成型工艺中的变形连续性，提高制备效率。
10.通常，本发明的步骤四中对矫形热处理后的无缝方管进行内外表面处理，以使得管材表面无差、呈现金属光泽。
11.上述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤一中所述原料管为旋压管、轧制管或拉拔管。本发明选用圆管为原料管，原料管的加工方式可以为轧制、旋压或拉拔，充分发挥这三种加工方式的加工优势，满足不同的制备和使用要求。具体地，采用旋压管实现了高尺寸精度，且工模具成本低，适用于小批量、多规格生产需求；采用轧制管突破了工模具对长度的限制，有利于方管成型后切除头尾端以及调试段后保留更长的有效长度，满足了多倍尺需求，提高了成品率；而采用拉拔管综合了工模具成本低、精度高和长度不受限制的优势。
12.上述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤二中所述无损探伤的方式为超声探伤或水压试验探伤。本发明的无损探伤方式可有效发现原料管内外表面的纵横伤，且不破坏圆管，并保证了探伤的灵活性。
13.上述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤三中所述专用孔型的数量为5~8副，对应辊弯成型包括5~8道次的连续变形。目的产物锆或锆合金薄壁方管的牌号及壁厚不同，其强度也会相应不同，本发明根据目标产物的不同选择合适的专用孔型，进而选择连续变形的道次数，最终达到目的产物方管的尺寸规格及形位公差要求，灵活
方便，易于调剂。实际操作中，针对强度低壁厚适中的原料管选择少道次变形如5道次变形，以提高辊弯成型的效率，针对强度高厚度薄易发生不规则变形的原料管选择多道次变形如8道次变形，以降低单道次变形量。
14.上述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述矫形热处理为采用立式真空退火炉依托自重或配重进行，或者除油处理后的无缝方管的内部使用组合支撑模具并采用卧式真空退火炉进行，所述矫形热处理的真空度数值小于1
×
10-3
pa，温度为500℃~700℃，保温时间为1.5h~3h。本发明采用立式真空退火炉依托自重或配重进行矫形热处理，可高效矫正无缝方管弯曲并释放加工应力，适用于尺寸已基本符合目标产物的加工态无缝方管的矫形，而当加工态无缝方管的尺寸超差较大时，或目标产物对行为公差要求极高时，优选采用组合支撑模具并结合卧式真空退火炉进行加热胀型的方式开展矫形热处理，有利于提高锆或锆合金薄壁方管的尺寸精度。
15.本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明采用高精度的无缝圆管为原料管结合辊弯成型工艺，克服了现有方管制备工艺采用板材焊接产生焊接焊缝带来的微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀的问题，同时仅需控制原料管的尺寸公差，即可有效提高锆或锆合金薄壁方管的尺寸精度，且成型过程易于控制，灵活方便。
16.2、相对于弯型焊接等传统成型方式，本发明的辊弯成型工艺在设备调试完成后即可实现不间断连续生产，通常单台设备每天可以生产上千支方管，大大提高了锆或锆合金薄壁方管的产量和产率。
17.3、本发明采用旋压管、轧制管或拉拔管为原料管，配合旋压、轧制、拉拔等圆管加工方式，充分发挥了不同圆管制备方式的优势，满足了不同需求条件下的锆或锆合金薄壁方管生产。
18.4、相对于现有钢方管主要用于建筑和车辆、对尺寸精度要求不高且多为焊管，本发明采用高精度的原料管，通过对原料管截面周长的严格控制，结合在辊弯成型过程中进行工艺参数的精细调试，再根据调试结果进行轧制，大大提高了锆或锆合金薄壁方管的尺寸精度。
19.下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
20.图1a为本发明实施例1制备的zr-4薄壁方管的端面实物图。
21.图1b为本发明实施例1制备的zr-4薄壁方管的侧面实物图。
22.图2为本发明实施例2制备的zr-sn-nb-fe合金薄壁方管的金相组织图。
23.图3为本发明实施例3中经除油处理后的zr-2.5nb合金薄壁方管的侧面实物图。
具体实施方式
24.实施例1本实施例包括以下步骤：步骤一、根据目标产物zr-4薄壁方管的规格，选择zr-4无缝圆管作为原料管；所述目标产物zr-4薄壁方管的规格为横截面边长40mm，壁厚2mm，长度3000mm，r角3.5mm，考虑辊
弯成型前后周长和壁厚不变的原则结合后续酸洗余量，选择原料管zr-4无缝圆管的尺寸（外径
×
壁厚
×
长度）为φ58mm
×
2.05mm
×
6800mm（双倍尺），其中，原料管的长度较目标产物zr-4薄壁方管的长度双倍尺寸大800mm，作为切头尾、调试段预留；所述原料管zr-4无缝圆管为直径较小、长度较长的轧制管，且轧制成型后进行再结晶退火处理使其为完全再结晶退火态；步骤二、对步骤一中选择的原料管zr-4无缝圆管进行无损探伤，并对超过标准伤的原料管zr-4无缝圆管进行内外表面酸洗处理直至满足标准伤要求，然后对满足标准伤要求的原料管zr-4无缝圆管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到zr-4管坯；所述无损探伤为超声探伤，标准伤为u型伤，深度为0.2
±
0.02（mm），宽度为0.4
±
0.04（mm），长度为3
±
0.3（mm）；步骤三、考虑目标产物zr-4薄壁方管的强度适中、壁厚适中，定制5副专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对步骤二中得到的zr-4管坯进行5道次辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形位公差、r角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求后停止调试，以使得管件的四面平整、r角均匀，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝zr-4方管，经锯切除去无缝zr-4方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部；步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝zr-4方管除油处理，随后进行矫形热处理，具体地，采用立式真空退火炉依托配重进行，将无缝zr-4方管的顶部打孔挂于料架上，底部打孔加重物，矫形热处理的真空度数值小于1
×
10-3
pa，温度为630℃，保温时间为1.5h，再进行内外表面酸洗，酸洗采用的酸洗液由hno3溶液和hf溶液组成，得到外边长为40mm、壁厚为2mm的zr-4薄壁方管，如图1a和图1b所示。
25.经检测，本实施例制备的zr-4薄壁方管的表面粗糙度ra＜0.5μm，壁厚偏差与原料管一致，直线度不超过0.5mm/1000mm，晶粒度达到12级，抗拉强度大于400mpa，屈服强度大于300mpa，完全满足使用要求。
26.实施例2本实施例包括以下步骤：步骤一、根据目标产物zr-sn-nb-fe合金薄壁方管的规格，选择zr-sn-nb-fe合金无缝圆管作为原料管；所述目标产物zr-sn-nb-fe合金薄壁方管的规格为横截面边长70mm，壁厚1mm，长度4500mm，r角2.5mm，考虑辊弯成型前后周长和壁厚不变的原则结合后续酸洗余量，选择原料管zr-sn-nb-fe合金无缝圆管的尺寸（外径
×
壁厚
×
长度）为φ94mm
×
1.05mm
×
5300mm，其中，原料管的长度较目标产物zr-sn-nb-fe合金薄壁方管的长度大800mm，作为切头尾、调试段预留；所述原料管zr-sn-nb-fe合金无缝圆管为直径较小、长度较长的轧制管，且轧制成型后进行再结晶退火处理使其为完全再结晶退火态；步骤二、对步骤一中选择的原料管zr-sn-nb-fe合金无缝圆管进行无损探伤，并对超过标准伤的原料管zr-sn-nb-fe合金无缝圆管进行内表面珩磨、外表面抛光处理直至满足标准伤要求，然后对满足标准伤要求的原料管zr-sn-nb-fe合金无缝圆管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到zr-sn-nb-fe合金管坯；所述无损探伤为超声探伤，标准伤为u型伤，深度为0.1
±
0.01（mm），宽度为0.2
±
0.02（mm），长度为3
±
0.3
（mm）；步骤三、考虑目标产物zr-sn-nb-fe合金薄壁方管的强度高、壁厚较薄，定制8副专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对步骤二中得到的zr-sn-nb-fe合金管坯进行8道次辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形位公差、r角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求后停止调试，以使得管件的四面平整、r角均匀，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝zr-sn-nb-fe合金方管，经锯切除去无缝zr-sn-nb-fe合金方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部；步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝zr-sn-nb-fe合金方管除油处理，随后进行矫形热处理，具体地，在除油处理后的无缝zr-sn-nb-fe合金方管的内部使用组合支撑模具并采用卧式真空退火炉进行胀型的方式开展矫形热处理，矫形热处理的真空度数值小于1
×
10-3
pa，温度为580℃，保温时间为2.5h，再进行内外表面酸洗，酸洗采用的酸洗液由hno3溶液和hf溶液组成，得到外边长为70mm、壁厚为1mm的zr-sn-nb-fe合金薄壁方管。
27.经检测，本实施例制备的zr-sn-nb-fe合金薄壁方管的表面粗糙度ra＜0.5μm，壁厚偏差与原料管一致，直线度不超过0.5mm/1000mm，晶粒度达到12.5级，抗拉强度大于420mpa，屈服强度大于330mpa，完全满足使用要求。
28.图2为本实施例制备的zr-sn-nb-fe合金薄壁方管的金相组织图，从图2可知，将zr-sn-nb-fe合金无缝圆管改轧成方管后的zr-sn-nb-fe合金薄壁方管仍呈完全再结晶状态，晶粒度达到12.5级，与zr-sn-nb-fe合金无缝圆管无明显区别，并未出现加工态组织，有利于zr-sn-nb-fe合金薄壁方管后续使用中的性能稳定性。
29.实施例3本实施例包括以下步骤：步骤一、根据目标产物zr-2.5nb合金薄壁方管的规格，选择zr-2.5nb合金无缝圆管作为原料管；所述目标产物zr-2.5nb合金薄壁方管的规格为横截面边长120mm，壁厚3.2mm，长度3000mm，r角5.5mm，考虑辊弯成型前后周长和壁厚不变的原则结合后续酸洗余量，选择原料管zr-2.5nb合金无缝圆管的尺寸（外径
×
壁厚
×
长度）为φ163.8mm
×
3.25mm
×
4300mm，其中，原料管的长度较目标产物zr-2.5nb合金薄壁方管的长度大800mm，作为切头尾、调试段预留；所述原料管zr-2.5nb合金无缝圆管为直径较大、长度较长的拉拔管，且拉拔成型后进行再结晶退火处理使其为完全再结晶退火态；步骤二、对步骤一中选择的原料管zr-2.5nb合金无缝圆管进行无损探伤，然后对满足无损探伤标准要求的原料管zr-2.5nb合金无缝圆管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到zr-2.5nb合金管坯；所述无损探伤为水压试验探伤，试验压力为26mpa~28mpa，保压时间大于30s，保压期间zr-2.5nb合金无缝圆管应无漏水及鼓包，且保压期间压力下降不超过1mpa；步骤三、考虑目标产物zr-2.5nb合金薄壁方管的强度较高、壁厚适中，定制8副专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对步骤二中得到的zr-2.5nb合金管坯进行8道次辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形位公差、r角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和
观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求后停止调试，以使得管件的四面平整、r角均匀，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝zr-2.5nb合金方管，经锯切除去无缝zr-2.5nb合金方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部，如图3所示；步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝zr-2.5nb合金方管除油处理，随后进行矫形热处理，具体地，采用立式真空退火炉依托自重进行，将无缝zr-2.5nb合金方管的上端打孔挂于料架上，矫形热处理的真空度数值小于1
×
10-3
pa，温度为700℃，保温时间为3h，再进行内外表面酸洗，酸洗采用的酸洗液由hno3溶液和hf溶液组成，得到外边长为120mm、壁厚为3.2mm的zr-2.5nb合金薄壁方管。
30.经检测，本实施例制备的zr-2.5nb合金薄壁方管的表面粗糙度ra＜0.5μm，壁厚偏差与原料管一致，直线度不超过0.6mm/1000mm，晶粒度达到12级，抗拉强度大于500mpa，屈服强度大于400mpa，完全满足使用要求。
31.实施例4本实施例包括以下步骤：步骤一、根据目标产物zr-1nb合金薄壁方管的规格，选择zr-1nb合金无缝圆管作为原料管；所述目标产物zr-1nb合金薄壁方管的规格为横截面边长150mm，壁厚4mm，长度1500mm，r角7mm，考虑辊弯成型前后周长和壁厚不变的原则结合后续酸洗余量，选择原料管zr-1nb合金无缝圆管的尺寸（外径
×
壁厚
×
长度）为φ205mm
×
4.05mm
×
2000mm，其中，原料管的长度较目标产物zr-1nb合金薄壁方管的长度大500mm，作为切头尾、调试段预留；所述原料管zr-1nb合金无缝圆管为直径较大、长度较短的旋压管，且旋压成型后进行再结晶退火处理使其为完全再结晶退火态；步骤二、对步骤一中选择的原料管zr-1nb合金无缝圆管进行无损探伤，并对超过无损探伤标准的原料管zr-1nb合金无缝圆管进行内外表面酸洗处理直至满足标准伤要求，然后对满足无损探伤标准要求的原料管zr-1nb合金无缝圆管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到zr-1nb合金管坯；所述无损探伤为手动超声探伤，标准伤为u型伤，深度为0.4
±
0.04（mm），宽度为0.2
±
0.02（mm），长度为2
±
0.2（mm）；步骤三、采用氩弧焊将两支步骤二中得到的zr-1nb合金管坯焊接接长并通过专用工装进行固定，保证焊接接长后的zr-1nb合金管坯直线度不超过1mm/1000mm，考虑目标产物zr-1nb合金薄壁方管的强度较低、壁厚适中，定制6副专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对焊接接长后的zr-1nb合金管坯进行6道次辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形位公差、r角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求后停止调试，以使得管件的四面平整、r角均匀，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝zr-1nb合金方管，经锯切除去无缝zr-1nb合金方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部接长焊接段；步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝zr-1nb合金方管除油处理，随后进行矫形热处理，具体地，采用立式真空退火炉依托自重加配重进行，将无缝zr-1nb合金方管的上端打孔挂于料架上，底部打孔挂配重，矫形热处理的真空度数值小于1
×
10-3
pa，温度为550℃，保温时间为2h，再进行内外表面酸洗，酸洗采用的酸洗液由hno3溶液和hf溶液组成，得到外边
长为150mm、壁厚为4mm的zr-1nb合金薄壁方管。
32.经检测，本实施例制备的zr-1nb合金薄壁方管的表面粗糙度ra＜0.5μm，壁厚偏差与原料管一致，直线度不超过0.5mm/1000mm，晶粒度达到13级，抗拉强度大于480mpa，屈服强度大于280mpa，完全满足使用要求。
33.实施例5本实施例包括以下步骤：步骤一、根据目标产物zr702合金薄壁方管的规格，选择zr702合金无缝圆管作为原料管；所述目标产物zr702合金薄壁方管的规格为横截面边长200mm，壁厚5mm，长度1300mm，r角8.5mm，考虑辊弯成型前后周长和壁厚不变的原则结合后续酸洗余量，选择原料管zr702合金无缝圆管的尺寸（外径
×
壁厚
×
长度）为φ271.6mm
×
5.05mm
×
1800mm，其中，原料管的长度较目标产物zr702合金薄壁方管的长度大500mm，作为切头尾、调试段预留；所述原料管zr702合金无缝圆管为直径较大、长度较短的旋压管，且轧制成型后进行再结晶退火处理使其为完全再结晶退火态；步骤二、对步骤一中选择的原料管zr702合金无缝圆管进行无损探伤，并对超过无损探伤标准的原料管zr702合金无缝圆管进行内外表面酸洗处理直至满足无损探伤标准要求，然后对满足无损探伤标准要求的原料管zr702合金无缝圆管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到zr702合金管坯；所述无损探伤为手动超声探伤，标准伤为u型伤，深度为0.5
±
0.05（mm），宽度为0.4
±
0.04（mm），长度为3
±
0.3（mm）；步骤三、采用氩弧焊将两支步骤二中得到的zr702合金管坯焊接接长并通过专用工装进行固定，保证焊接接长后的zr702合金管坯直线度不超过0.8mm/1000mm，考虑目标产物zr702合金薄壁方管的强度较低、壁厚适中，定制6副专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对焊接接长后的zr702合金管坯进行6道次辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形位公差、r角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求后停止调试，以使得管件的四面平整、r角均匀，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝zr702合金方管，经锯切除去无缝zr702合金方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部接长焊接段；步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝zr702合金方管除油处理，随后进行矫形热处理，具体地，采用立式真空退火炉依托配重进行，将无缝zr702合金方管的上端打孔挂于料架上，底部打孔挂配重，矫形热处理的真空度数值小于1
×
10-3
pa，温度为500℃，保温时间为2.5h，再进行内外表面酸洗，酸洗采用的酸洗液由hno3溶液和hf溶液组成，得到外边长为200mm、壁厚为5mm的zr702合金薄壁方管。
34.经检测，本实施例制备的zr702合金薄壁方管的表面粗糙度ra＜0.5μm，壁厚偏差与原料管一致，直线度不超过0.5mm/1000mm，晶粒度达到11级，抗拉强度大于400mpa，屈服强度大于210mpa，完全满足使用要求。
35.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

1.一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格，选择锆或锆合金无缝圆管作为原料管；所述原料管的厚度、厚度公差和周长在保留表面处理余量的条件下与目标产物锆或锆合金薄壁方管一致，且原料管与目标产物锆或锆合金薄壁方管的周长误差为
±
3mm以内，所述原料管为完全再结晶退火态；步骤二、对步骤一中选择的原料管进行无损探伤，然后对满足无损探伤标准要求的原料管进行矫直至直线度不超过0.8mm/1000mm，并进行端面平整，得到原料管坯；步骤三、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格，定制专用孔型，并调整辊弯成型设备中的工作机架数量、横向、纵向工作辊辊距和夹角，以及矫直辊扭转角，然后对步骤二中得到的原料管坯进行辊弯成型，辊弯成型初始阶段随时停机对出口处方管的尺寸、形位公差、r角、扭转情况进行测量和观察，并根据测量和观察结果相应调试横向、纵向工作辊辊距、夹角以及矫直辊扭转角，直至外形满足设计要求，再根据调试后的参数进行轧制得到无缝方管，经锯切除去无缝方管中变形不均匀的头部、调试段和尾部；步骤四、将步骤三中经锯切后的无缝方管除油处理后进行矫形热处理至直线度不超过0.5mm/1000mm，得到锆或锆合金薄壁方管；所述锆或锆合金薄壁方管的外边长为40mm~200mm，壁厚为1mm~5mm。2.根据权利要求1所述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤一中所述原料管为旋压管、轧制管或拉拔管。3.根据权利要求1所述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤二中所述无损探伤的方式为超声探伤或水压试验探伤。4.根据权利要求1所述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤三中所述专用孔型的数量为5~8副，对应辊弯成型包括5~8道次的连续变形。5.根据权利要求1所述的一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述矫形热处理为采用立式真空退火炉依托自重或配重进行，或者除油处理后的无缝方管的内部使用组合支撑模具并采用卧式真空退火炉进行，所述矫形热处理的真空度数值小于1
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pa，温度为500℃~700℃，保温时间为1.5h~3h。

技术总结

本发明公开了一种锆或锆合金薄壁方管的制备方法，该方法包括：一、根据目标产物锆或锆合金薄壁方管的规格选择锆或锆合金无缝圆管作为原料管；二、对原料管进行无损探伤、矫直和端面平整，得到原料管坯；三、定制专用孔型对原料管坯进行辊弯成型，然后轧制得到无缝方管并锯切掉头尾以及调试段；四、除油处理，随后进行矫形热处理，得到锆或锆合金薄壁方管。本发明采用高精度的无缝圆管为原料管结合辊弯成型工艺，克服了现有方管制备工艺采用板材焊接产生焊接焊缝带来的微观组织、结构强度、表面质量、尺寸精度不均匀的问题，同时仅需控制原料管的尺寸公差，即可有效提高锆或锆合金薄壁方管的尺寸精度，且成型过程易于控制，灵活方便。灵活方便。灵活方便。