一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件及其制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆控制系統(tǒng)組件及組件制造領(lǐng)域，特別是涉及一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件及其制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]壓水堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上，它能夠按照指令帶動(dòng)控制棒組件在堆芯內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)或快速插入堆芯，完成反應(yīng)堆的啟動(dòng)、調(diào)節(jié)功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。同時(shí)，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鉤爪組件是完成上述指令的動(dòng)作執(zhí)行部件，是控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的易損部件。
[0003]目前國(guó)際上在役的二代(含二代改進(jìn)型)壓水堆核電站多采用L-106A型及其衍生型號(hào)(以下簡(jiǎn)稱A型)的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而正在建設(shè)的三代壓水堆核電站則多采用L-106B型及其衍生型號(hào)(以下簡(jiǎn)稱B型)的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。A型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)易損件的使用壽命要求為280萬(wàn)步，B型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)易損件的使用壽命要求為600萬(wàn)步。現(xiàn)階段核電站都是作為基荷電站，即反應(yīng)堆均為滿負(fù)荷運(yùn)行，無(wú)需根據(jù)用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)峰，所以控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)作并不頻繁，因此上述A型和B型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命均只能滿足不調(diào)峰工況下的使用壽命要求。
[0004]隨著核電供電比例的不斷提高，核電調(diào)峰逐步成為實(shí)際需要。若采用核電調(diào)峰，則控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在反應(yīng)堆上需要不斷運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率，這樣以鉤爪組件的設(shè)計(jì)壽命60年為例，就需要大幅提升到2000萬(wàn)步以上才行，而當(dāng)前在運(yùn)行的二代和三代壓水堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉤爪組件的使用壽命均不能滿足這一要求。因此，設(shè)計(jì)出一種長(zhǎng)壽命的鉤爪組件具有實(shí)際工程價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述鉤爪組件的設(shè)計(jì)壽命60年為例，就需要大幅提升到2000萬(wàn)步以上才行，而當(dāng)前在運(yùn)行的二代和三代壓水堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉤爪組件的使用壽命均不能滿足這一要求的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件及其制造工藝。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件及其制造工藝通過(guò)以下技術(shù)要點(diǎn)來(lái)解決問(wèn)題:一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件及其制造工藝，用于核反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鉤爪組件在運(yùn)行過(guò)程中相互之間存在摩擦的零件的制造，包括順序進(jìn)行的下料、粗加工和表面加工耐磨層步驟，所述下料步驟為按照設(shè)計(jì)要求加工出各個(gè)零件的毛坯；
所述表面加工耐磨層步驟為在各個(gè)毛坯的表面氧乙炔噴焊或堆焊耐磨層，其中，噴焊耐磨層包括順序進(jìn)行的以下步驟:
A、預(yù)熱，所述預(yù)熱為將各個(gè)毛坯加熱至300-400°C；
B、噴粉及重熔，所述噴粉采用氧氣乙炔火焰進(jìn)行，所述噴粉包括次數(shù)至少為一次且次數(shù)相等的焊料粉末噴射工序和熱熔工序，所述焊料粉末噴射工序和熱熔工序間隔進(jìn)行，所述焊料粉末噴射為在毛坯或熔敷層的待噴表面噴射厚度在0.2-0.3mm范圍內(nèi)的耐磨層焊料粉末，所述熱熔為通過(guò)氧氣乙炔火焰將上述焊料粉末加熱，使之形成熔敷層，所述氧氣乙炔火焰采用中性焰、弱碳化焰或碳化焰，所述氧氣乙炔火焰的焰心與內(nèi)焰兩者的長(zhǎng)度比例在1:1至1:2之間；
所述重熔為采用熱源對(duì)噴粉得到的一層或多層熔敷層進(jìn)行再加熱，直至熔敷層呈熔融狀態(tài)；
C、冷卻，所述冷卻為將B步驟得到的毛坯進(jìn)行冷卻，所述冷卻包括爐冷或在毛坯表面設(shè)置保溫層后使之自然冷卻。
[0007]同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件，包括套管軸、鉤爪支承套、緩沖軸、鉤爪支承架、移動(dòng)銜鐵、鉤爪和連桿，所述套管軸的外壁面上、鉤爪支承套與鉤爪支承架的配合面上、緩沖軸與套管軸的配合面上、緩沖軸與移動(dòng)銜鐵的配合面上、鉤爪鉸接孔內(nèi)壁面及齒面上、連桿的鉸接孔內(nèi)壁面上均設(shè)置有噴焊耐磨層或堆焊耐磨層。
[0008]更進(jìn)一步的技術(shù)方案為:
所述重熔步驟采用的熱源為氧氣乙炔火焰，且重熔步驟采用的氧氣乙炔火焰為中性焰、弱碳化焰或碳化焰，所述氧氣乙炔火焰的焰心與內(nèi)焰兩者的長(zhǎng)度比例在1:1至1:2之間。
[0009]在重熔步驟中，重熔步驟采用的氧氣乙炔火焰與熔敷層的表面夾角范圍在60°?75°之間。
[0010]若噴粉次數(shù)為多次，所述重熔分多次進(jìn)行，即再每次噴粉完成后均進(jìn)行一次重熔。
[0011]每次重熔完成后還包括除渣工序，所述除渣工序?yàn)榇鄯髮永鋮s至670°C -715°c范圍時(shí)，去除熔敷層表面析出的熔渣。
[0012]所述焊料粉末為鈷基合金粉末或鎳基合金粉末。
[0013]所述噴焊耐磨層的厚度均在0.1-3mm之間。
[0014]所述鉤爪上的齒條不止一個(gè)。
[0015]所述齒條的齒面寬度介于2.2mm~5.35mm之間。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件結(jié)構(gòu)即該結(jié)構(gòu)的制造工藝，該工藝路線中采用氧乙炔噴焊或氧乙炔堆焊的方式，本工藝路線中母材熔化很少，表面焊接層的稀釋率地，甚至沒(méi)有稀釋；氧氣乙炔噴焊使用的焊料粉末為合金粉末，所述合金粉末具有自熔性合金，合金粉末在噴焊熔化過(guò)程中，其成分能還原自身及基材的氧化膜，形成低熔點(diǎn)的硼硅酸鹽熔渣覆蓋在焊層表面，防止合金的氧化并改善潤(rùn)濕性，使合金與基材能得到良好的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度一般可大于350-700MPa。
[0017]這樣，本工藝路線和采用本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)中:
氧乙炔噴焊耐磨層的結(jié)合力更好，不容易產(chǎn)生脫落，熱噴焊組織致密，冶金缺陷很少，與基材結(jié)合強(qiáng)度高；
噴焊速度高，并能順利地進(jìn)行難熔材料的噴焊，表面噴涂層的合金選擇余地大；
噴焊層成分、組織均勻，噴焊層平整光滑，尺寸可以得到較精確地控制，可獲得較厚的噴焊層；
承受載荷的能力好，噴焊層卻能承受較大的沖擊力，擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力等。
[0018]這樣，以上技術(shù)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)工藝不僅可實(shí)現(xiàn)快速耐磨層設(shè)置，還可使得的零件滿足控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2000萬(wàn)步甚至更高的使用壽命要求。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述的一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件的制造工藝一個(gè)具體實(shí)施例的工藝流程圖；
圖2為實(shí)施例1中，使用硬質(zhì)合金焊料粉末噴焊，不同的火焰比例形成的焊縫截面形狀示意圖；
圖3為實(shí)施例1中采用含碳量為1.13%的焊料粉末進(jìn)行噴焊，采用不同火焰比例得到的熔敷金屬含碳量對(duì)比表；
圖4為本發(fā)明所述的一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明所述的一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件一個(gè)具體實(shí)施例中，鉤爪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中圖中的標(biāo)記分別為:1、套管軸，2、鉤爪支承套，3、緩沖軸，4、鉤爪支承架，5、移動(dòng)珩鐵，6、鉤爪，7、連桿。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件及其制造工藝，用于解決:隨著核電供電比例的不斷提高，核電調(diào)峰逐步成為實(shí)際需要。若采用核電調(diào)峰，則控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在反應(yīng)堆上需要不斷運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率，這樣以鉤爪組件的設(shè)計(jì)壽命60年為例，就需要大幅提升到2000萬(wàn)步以上才行，而當(dāng)前在運(yùn)行的二代和三代壓水堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉤爪組件的使用壽命均不能滿足這一要求的問(wèn)題。以上技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)依賴于在鉤爪組件運(yùn)行過(guò)程中相互之間有摩擦損傷的零件上噴焊耐磨層的方法加以實(shí)現(xiàn)，以上發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)基于一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件制造工藝或特定表面形式的零件。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限于以下實(shí)施例:
實(shí)施例1:
如圖1至圖4所示，一種長(zhǎng)壽命鉤爪組件的制造工藝，用于核反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鉤爪組件在運(yùn)行過(guò)程中相互之間存在摩擦的零件的制造，包括順序進(jìn)行的下料、粗加工和表面加工耐磨層步驟，所述下料步驟為按照設(shè)計(jì)要求加工出各個(gè)零件的毛坯；
所述表面加工耐磨層步驟為在各個(gè)毛坯的表面噴