核電站用高導磁球墨鑄鐵材料研究與應用.pdf

1、磁軛鑄件是核電站控制棒驅動機構中重要部件,由于控制棒驅動機構是反應堆中唯一運動的機構,因此要求整套機構具有很高的可靠性和安全性,屬質量一級設備.秦山一期核電工程使用的磁軛部件是由10號鍛鋼加工制造而成,但在制造和使用過程中發(fā)現,該設計方案生產工藝復雜,材料利用率低,成本較高.同時,由于用量少,國內大型鋼鐵廠無法按照核電標準來特殊生產10號鍛鋼,造成材料性能不穩(wěn)定,尤其是磁性能無法保證,從而影響整套控制棒驅動機構的可靠性.近年來,國外核發(fā)

2、達國家核電站控制棒磁軛件已開始采用高導磁鑄鐵材料,如法國日蒙公司采用高導磁鑄鐵材料制造控制棒驅動機構磁軛件,但國內尚無相關的技術資料.該文以10號鍛鋼為對比材料,進行了具有低成本、高磁導率和良好綜合性能的球墨鑄鐵材料研究.根據材料磁性能和力學性能的要求,設計出材料的成分和顯微組織,探討了合金元素和熱處理工藝對顯微組織、磁性能和力學性能的影響,測試了材料的磁性能、高溫性能、電阻率、熱物理性能和減震性能,并進行了生產驗證.結果表明:隨含硅量

3、的增加,所研究球鐵材料的飽和磁感應強度和最大磁導率增加,抗拉強度增加,斷后伸長率和沖擊韌性下降;隨碳含量增加,鑄鐵中石墨數量增加、尺寸減小.磁性能在w(C)=2.9％時出現峰值,碳含量高于或低于該值,最大磁導率和飽和磁感應強度均降低.組織中存在片狀石墨或球化率低是較低碳含量球鐵磁性能低的主要原因;與低溫退火相比,高溫退火可使球鐵的磁性能大幅度提高,最大可提高71.4％.鐵素體晶粒長大是高溫退火條件下磁性能提高的主要原因;合金成分為w(C