一種長壽命鉤爪組件及其制造工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及核反應堆控制系統組件及組件制造領域，特別是涉及一種長壽命鉤爪組件及其制造工藝。
【背景技術】
[0002]壓水堆控制棒驅動機構安裝在反應堆壓力容器頂蓋上，它能夠按照指令帶動控制棒組件在堆芯內上下運動或快速插入堆芯，完成反應堆的啟動、調節功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。同時，控制棒驅動機構的鉤爪組件是完成上述指令的動作執行部件，是控制棒驅動機構的易損部件。
[0003]目前國際上在役的二代(含二代改進型)壓水堆核電站多采用L-106A型及其衍生型號(以下簡稱A型)的控制棒驅動機構，而正在建設的三代壓水堆核電站則多采用L-106B型及其衍生型號(以下簡稱B型)的控制棒驅動機構。A型控制棒驅動機構易損件的使用壽命要求為280萬步，B型控制棒驅動機構易損件的使用壽命要求為600萬步。現階段核電站都是作為基荷電站，即反應堆均為滿負荷運行，無需根據用電負荷進行調峰，所以控制棒驅動機構的運行動作并不頻繁，因此上述A型和B型控制棒驅動機構的設計壽命均只能滿足不調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，核電調峰逐步成為實際需要。若采用核電調峰，則控制棒驅動機構在反應堆上需要不斷運行來調節反應堆功率，這樣以鉤爪組件的設計壽命60年為例，就需要大幅提升到2000萬步以上才行，而當前在運行的二代和三代壓水堆控制棒驅動機構鉤爪組件的使用壽命均不能滿足這一要求。因此，設計出一種長壽命的鉤爪組件具有實際工程價值。
【發明內容】
[0005]針對上述鉤爪組件的設計壽命60年為例，就需要大幅提升到2000萬步以上才行，而當前在運行的二代和三代壓水堆控制棒驅動機構鉤爪組件的使用壽命均不能滿足這一要求的問題，本發明提供了一種長壽命鉤爪組件及其制造工藝。
[0006]為解決上述問題，本發明提供的一種長壽命鉤爪組件及其制造工藝通過以下技術要點來解決問題:一種長壽命鉤爪組件及其制造工藝，用于核反應堆控制棒驅動機構的鉤爪組件在運行過程中相互之間存在摩擦的零件的制造，包括順序進行的下料、粗加工和表面加工耐磨層步驟，所述下料步驟為按照設計要求加工出各個零件的毛坯；
所述表面加工耐磨層步驟為在各個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行的以下步驟:
A、預熱，所述預熱為將各個毛坯加熱至300-400°C；
B、噴粉及重熔，所述噴粉采用氧氣乙炔火焰進行，所述噴粉包括次數至少為一次且次數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范圍內的耐磨層焊料粉末，所述熱熔為通過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焰兩者的長度比例在1:1至1:2之間；
所述重熔為采用熱源對噴粉得到的一層或多層熔敷層進行再加熱，直至熔敷層呈熔融狀態；
C、冷卻，所述冷卻為將B步驟得到的毛坯進行冷卻，所述冷卻包括爐冷或在毛坯表面設置保溫層后使之自然冷卻。
[0007]同時，本發明還提供了一種長壽命鉤爪組件，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、緩沖軸與移動銜鐵的配合面上、鉤爪鉸接孔內壁面及齒面上、連桿的鉸接孔內壁面上均設置有噴焊耐磨層或堆焊耐磨層。
[0008]更進一步的技術方案為:
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焰兩者的長度比例在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]若噴粉次數為多次，所述重熔分多次進行，即再每次噴粉完成后均進行一次重熔。
[0011]每次重熔完成后還包括除渣工序，所述除渣工序為待熔敷層冷卻至670°C -715°c范圍時，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。
[0015]所述齒條的齒面寬度介于2.2mm~5.35mm之間。
[0016]本發明具有以下有益效果:
本發明提供了一種長壽命鉤爪組件結構即該結構的制造工藝，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程中，其成分能還原自身及基材的氧化膜，形成低熔點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濕性，使合金與基材能得到良好的冶金結合，結合強度一般可大于350-700MPa。
[0017]這樣，本工藝路線和采用本發明提供的結構中:
氧乙炔噴焊耐磨層的結合力更好，不容易產生脫落，熱噴焊組織致密，冶金缺陷很少，與基材結合強度高；
噴焊速度高，并能順利地進行難熔材料的噴焊，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，擠壓應力或接觸應力等。
[0018]這樣，以上技術結構和實現工藝不僅可實現快速耐磨層設置，還可使得的零件滿足控制棒驅動機構2000萬步甚至更高的使用壽命要求。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明所述的一種長壽命鉤爪組件的制造工藝一個具體實施例的工藝流程圖；
圖2為實施例1中，使用硬質合金焊料粉末噴焊，不同的火焰比例形成的焊縫截面形狀示意圖；
圖3為實施例1中采用含碳量為1.13%的焊料粉末進行噴焊，采用不同火焰比例得到的熔敷金屬含碳量對比表；
圖4為本發明所述的一種長壽命鉤爪組件一個具體實施例的結構示意圖；
圖5為本發明所述的一種長壽命鉤爪組件一個具體實施例中，鉤爪的結構示意圖。
[0020]其中圖中的標記分別為:1、套管軸，2、鉤爪支承套，3、緩沖軸，4、鉤爪支承架，5、移動珩鐵，6、鉤爪，7、連桿。
【具體實施方式】
[0021]本發明提供了一種長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，核電調峰逐步成為實際需要。若采用核電調峰，則控制棒驅動機構在反應堆上需要不斷運行來調節反應堆功率，這樣以鉤爪組件的設計壽命60年為例，就需要大幅提升到2000萬步以上才行，而當前在運行的二代和三代壓水堆控制棒驅動機構鉤爪組件的使用壽命均不能滿足這一要求的問題。以上技術效果的實現依賴于在鉤爪組件運行過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現，以上發明目的的實現基于一種長壽命鉤爪組件制造工藝或特定表面形式的零件。下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明，但是本發明不僅限于以下實施例:
實施例1:
如圖1至圖4所示，一種長壽命鉤爪組件的制造工藝，用于核反應堆控制棒驅動機構的鉤爪組件在運行過程中相互之間存在摩擦的零件的制造，包括順序進行的下料、粗加工和表面加工耐磨層步驟，所述下料步驟為按照設計要求加工出各個零件的毛坯；
所述表面加工耐磨層步驟為在各個毛坯的表面噴