一种核电厂蒸汽发生器支撑板及其制备方法和应用

本发明涉及核燃料，尤其是涉及一种核电厂蒸汽发生器支撑板及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着人类社会的发展，核电的应用越来越广泛，世界上正在运行以及在建的大多数是压水堆核电站，在压水堆核电站中，蒸汽发生器是连接一、二回路的大型昂贵设备，有着不容忽视的作用。在蒸汽发生器中，存在数量极多的传热管，传热管细长且壁薄，并且经受回路水的冲刷，需要用管支撑板加以固定。

2、二回路的典型环境为高温高压水及蒸汽环境。在这种极端苛刻的服役环境之下，传热管和支撑板材料可能发生多种腐蚀导致的失效现象。在核电站二回路高温高压水环境下，受流致振动的影响，蒸汽发生器传热管与支撑板之间会发生微动磨损。二回路中流体加速腐蚀现象会造成支撑板与传热管之间结垢甚至堵塞。这种腐蚀和磨损的交互作用成为导致核电材料失效的潜在形式。核电材料服役性能的研究工作，对于核电技术国产化以及保证我国自建核电站长期安全运行至关重要。增强支撑板材料的抗腐蚀性能可以降低二回路中支撑板与传热管间的腐蚀与磨损行为。钛合金由于具有优异的耐蚀性和比强度而被广泛应用于航空航天、国防工业和海洋工程等领域，其在核电二回路极端苛刻的环境下也有良好的应用前景，但昂贵的成本限制了其大量应用。

3、因此，需提供一种核电厂蒸汽发生器支撑板，增强支撑板材料的抗腐蚀性能以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种核电厂蒸汽发生器支撑板，能够有效降低在二回路极端苛刻的服役环境中，因支撑板发生腐蚀与磨损产生的问题。

2、本发明还提供了上述核电厂蒸汽发生器支撑板的制备方法。

3、本发明还提供了上述核电厂蒸汽发生器支撑板的应用。

4、本发明的第一方面提供了一种核电厂蒸汽发生器支撑板，所述核电厂蒸汽发生器支撑板包括金属支撑板和设于所述金属支撑板表面的抗腐蚀耐磨损涂层；所述抗腐蚀耐磨损涂层为钛基涂层。

5、根据本发明第一方面实施例的核电厂蒸汽发生器支撑板，至少具有如下有益效果：

6、核电厂二回路中，通常包括传热管和支撑、固定上述传热管的支撑板，由于二回路的条件苛刻，因此支撑板之间，以及支撑板和传热管之间通常会发生腐蚀和磨损。

7、本发明提供的核电厂蒸汽发生器支撑板由于特殊材质的抗腐蚀耐磨损涂层存在，在核电厂蒸汽发生器二回路中可减弱支撑板与传热管之间的腐蚀与磨损现象，有效提高支撑板材料在二回路极端苛刻的服役环境中的服役寿命、降低服役成本。

8、本发明提供制备的核电厂蒸汽发生器支撑板中，抗腐蚀耐磨损涂层为钛基涂层，表面显微硬度大，具有较好的耐磨性。

9、根据本发明的一些实施方式，所述钛基涂层的材质包括纯钛和钛合金中的至少一种。

10、根据本发明的一些实施方式，所述抗腐蚀耐磨损涂层的材质包括ta0、ta1、ta2、ta3、ta7、ta13、ti-6al-4v、ti-5al-2.5sn、ti3-al、ti-al、ti-al3、tialnb和ti-47al-2cr-2nb中的至少一种。

11、优选地，所述抗腐蚀耐磨损涂层的材质为ta2粉末和ti-6al-4v合金粉末中的至少一种。

12、所述钛基涂层具有优异的抗腐蚀性能和耐磨损性能。

13、根据本发明的一些实施方式，所述金属支撑板的材质包括碳钢、低合金钢、不锈钢和镍合金中的至少一种。

14、优选地，所述金属支撑板的材质为q235钢、405不锈钢和410不锈钢中的至少一种。

15、所述支撑板的材质成本低的优点。

16、本发明的第二方面提供了上述核电厂蒸汽发生器支撑板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

17、s1、将所述金属支撑板以及钛基粉末进行预处理；

18、s2、采用涂层制备技术，将步骤s1所得钛基粉末熔覆于步骤s1所得金属支撑板表面，并进行磨抛处理。

19、根据本发明第二方面实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：

20、本发明制核电厂蒸汽发生器支撑板的制备方法，制备流程简单、可工业化生产。

21、本发明核电厂蒸汽发生器支撑板的制备方法中所述熔覆法制备的涂层质量可控，致密性高，且熔覆技术多样，自动化程度高，生产周期短，可适用于蒸汽发生器中管板结合各种样式。

22、本发明采用熔覆法制备核电厂蒸汽发生器支撑板中，金属支撑板与抗腐蚀耐磨损涂层界面处为冶金结合，具有较高的结合强度，优异的耐蚀性能，较高的致密性。

23、根据本发明的一些实施方式，所述钛基粉末的颗粒形态包括球形、类球形、正方体和不规则型中的至少一种。

24、优选地，所述钛基粉末的颗粒形态为球形和类球形中的至少一种。

25、根据本发明的一些实施方式，所述钛基粉末颗粒的粒径为10～350μm。

26、优选地，所述钛合金粉末颗粒的粒径为30～250μm。

27、更优选地，所述钛合金粉末颗粒的粒径为75～100μm。

28、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述预处理包括对金属支撑板进行磨抛处理和对钛基粉末进行干燥处理。

29、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述磨抛处理为利用最大磨抛目数为800目的碳化硅(sic)砂纸进行磨抛。

30、步骤s1中的磨抛处理的目的是去除表面杂质，使金属支撑板具有金属光泽且没有肉眼可见的缺陷。

31、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述金属支撑板的预处理还包括在所述磨抛处理后进行清洗、烘干处理。

32、根据本发明的一些实施方式，所述清洗处理为利用洗涤液清洗所述金属支撑板表面。

33、所述洗涤液包括乙醇和丙酮中的至少一种。

34、所述洗涤液中包括乙醇。

35、所述洗涤液为无水乙醇。

36、根据本发明的一些实施方式，所述烘干处理为利用电吹风吹干所述金属支撑板表面。

37、根据本发明的一些实施方式，所述干燥处理后，所述钛基粉末的含水量小于3％(质量百分含量)。

38、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述熔覆的技术包括激光熔覆、等离子熔覆、磁控溅射、多弧离子镀、热喷涂、冷喷涂和原子层沉积技术中的至少一种。

39、优选地，所述熔覆的技术为激光熔覆和等离子熔覆。

40、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述熔覆的过程是在惰性气氛环境中进行。

41、优选地，所述惰性气氛包括氩气和氦气中的至少一种。

42、根据本发明的一些实施方式，所述等离子熔覆技术的移动速度为200～450mm/min。

43、优选地，所述等离子熔覆技术的移动速度为300～400mm/min。

44、更优选地，所述等离子熔覆技术的移动速度为300mm/min。

45、根据本发明的一些实施方式，所述等离子熔覆技术的电流(激发电流)为80～140a。

46、优选地，所述等离子熔覆技术的电流(激发电流)为100～120a。

47、更优选地，所述等离子熔覆技术的电流(激发电流)为100a。

48、根据本发明的一些实施方式，所述等离子熔覆技术的送粉的转速为5～40r/min。

49、优选地，所述等离子熔覆技术的送粉的转速为10～20r/min。

50、更优选地，所述等离子熔覆技术的送粉的转速为12r/min。

51、根据本发明的一些实施方式，所述等离子熔覆技术的送粉气的流速为0.5～3l/min。

52、优选地，所述等离子熔覆技术的送粉气的流速为1.0～2l/min。

53、更优选地，所述等离子熔覆技术的送粉气的流速为1.5l/min。

54、根据本发明的一些实施方式，所述等离子熔覆技术的等离子体气的流速为0.5-1.5l/min，保护气体的流速为5-15l/min。

55、优选地，所述等离子熔覆技术的等离子体气的流速为0.8～1.2l/min，保护气体的流速为8～12l/min。

56、更优选地，所述等离子熔覆技术的等离子体气的流速为1l/min，保护气体的流速为10l/min。

57、根据本发明的一些实施方式，所述激光熔覆技术的工艺参数包括送粉速率(送粉仪器运行时的转速)为0.5～5r/min。

58、优选地，所述激光熔覆技术的工艺参数包括送粉速率(送粉仪器运行时的转速)为1～3r/min。

59、更优选地，所述激光熔覆技术的工艺参数包括送粉速率(送粉仪器运行时的转速)为1.4r/min。

60、根据本发明的一些实施方式，所述激光熔覆技术的激光功率为600～1500w。

61、优选地，所述激光熔覆技术的激光功率为800～1200w。

62、更优选地，所述激光熔覆技术的激光功率为1000w。

63、根据本发明的一些实施方式，所述激光熔覆技术的激光扫描速率为10～20mm/s。

64、优选地，所述激光熔覆技术的激光扫描速率为12～18mm/s。

65、更优选地，所述激光熔覆技术的激光扫描速率为12mm/s。

66、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述抗腐蚀耐磨损涂层的厚度为50～2000μm。

67、优选地，所述抗腐蚀耐磨损涂层的厚度为300～1200μm。

68、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述抗腐蚀耐磨损涂层的抗剪强度为30～250mpa。

69、优选地，步骤s2中，所述抗腐蚀耐磨损涂层的抗剪强度为60～120mpa。

70、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述磨抛处理为利用角磨机或钢刷进行处理。

71、步骤s2中，所述磨抛处理的目的是除去所述抗腐蚀耐磨损涂层表面的氧化层，使其具有金属光泽。

72、本发明的第三方面提供了上述核电厂蒸汽发生器支撑板在核电二回路蒸汽发生器中的应用。

73、根据本发明的一些实施方式，核电二回路蒸汽发生器包括传热管，和固定所述传热管的所述核电厂蒸汽发生器支撑板。

74、根据本发明的一些实施方式，所述核电厂蒸汽发生器支撑板与传热管之间形成栅格形支撑结构。

75、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。