專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大型超導(dǎo)磁體的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及超導(dǎo)磁體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種大型超導(dǎo)磁體的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的制作方法。
背景技術(shù)：
管內(nèi)電纜導(dǎo)體是將鈮鈦或鈮三錫超導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)多級(jí)扭絞成為超導(dǎo)電纜，再將超導(dǎo)電纜穿入不銹鋼鋼管中，通過(guò)縮徑、成型，制作成管內(nèi)電纜導(dǎo)體，采用超臨界氦或超流氦進(jìn)行迫流冷卻。該方法提高了超導(dǎo)線(xiàn)和氦的接觸面積，改善了傳熱條件，而且使得管內(nèi)電纜導(dǎo)體具有良好的自支撐、較低的交流損耗、所需冷卻介質(zhì)少、運(yùn)行安全可靠、性能高等特點(diǎn)，已成為大型超導(dǎo)磁體的首選導(dǎo)體，成功的應(yīng)用在托卡馬克裝置、仿星器裝置以及大型高場(chǎng)超導(dǎo)磁體當(dāng)中。然而，近年來(lái)在國(guó)際熱核聚變裝置ITER的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體研發(fā)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在多次電磁循環(huán)之后，鈮三錫超導(dǎo)導(dǎo)體的超導(dǎo)性能出現(xiàn)不可逆的性能退化，這將直接影響到大型超導(dǎo)磁體的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于熱處理后的鈮三錫材料具有很強(qiáng)的脆性，電磁循環(huán)中的洛倫茲力使得超導(dǎo)導(dǎo)體產(chǎn)生了很大的橫向磁壓，導(dǎo)致鈮三錫材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，在局部產(chǎn)生了細(xì)微的裂紋，從而導(dǎo)致了超導(dǎo)導(dǎo)體性能的退化。因此不能直接采用原有鈮鈦管內(nèi)電纜導(dǎo)體的設(shè)計(jì)理念，需要重新改進(jìn)采用鈮三錫超導(dǎo)材料的管內(nèi)電纜導(dǎo)體以及超導(dǎo)電纜的設(shè)計(jì)，使之具有良好的自支撐，減少甚至消除由于電磁循環(huán)導(dǎo)致的性能退化。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體在多次電磁循環(huán)后出現(xiàn)的不可逆性能退化問(wèn)題，制造出能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的大型超導(dǎo)磁體。本發(fā)明提供ー種大型超導(dǎo)磁體的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的制作方法，采用優(yōu)化的多級(jí)絞纜鈮三錫超導(dǎo)電纜、穿管、縮徑、成型成長(zhǎng)方形導(dǎo)體，并減小導(dǎo)體的空隙率，使得管內(nèi)電纜導(dǎo)體內(nèi)部的股線(xiàn)之間能夠有更好的自支撐，減小由于橫向磁壓引起的位移和變形。本發(fā)明提供的大型超導(dǎo)磁體的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體，還將采用改進(jìn)的316LN不銹鋼管作為導(dǎo)體的鎧甲，改進(jìn)后的材料在低溫下具有更接近于鈮三錫超導(dǎo)線(xiàn)的熱收縮系數(shù)， 減小由于鎧甲和超導(dǎo)電纜熱收縮系數(shù)不同而產(chǎn)生的超導(dǎo)電纜的應(yīng)變，提高超導(dǎo)磁體的性能。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
大型超導(dǎo)磁體的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的制作方法，其特征在于包括以下步驟 (1)采用改進(jìn)的316LN不銹鋼管，對(duì)鋼管進(jìn)行清洗，確保鋼管內(nèi)無(wú)油脂、灰塵或其他微小顆粒物；并對(duì)每根鋼管進(jìn)行渦流探傷、超聲探傷、打壓和真空抽漏，要求漏率く lO^Pam3/
So(2)將不銹鋼管對(duì)接焊，焊接成一根整管，焊后檢查焊縫內(nèi)外表面，不允許有凹陷、 毛刺、焊瘤，焊縫內(nèi)外凸臺(tái)<0. Imm;對(duì)每道焊縫進(jìn)行表面著色檢查、內(nèi)窺鏡檢視、X光和超聲波探傷、打耐壓以及真空檢漏，并對(duì)每道焊縫用通規(guī)進(jìn)行試通。 (3)制作可靠的穿纜接頭，將多級(jí)絞纜的鈮三錫超導(dǎo)電纜與鋼繩連接起來(lái)，將超導(dǎo)電纜穿入不銹鋼管中，實(shí)時(shí)監(jiān)控拉カ和穿管速度，保證電纜能順利穿管，同時(shí)不損傷電纜表(4)利用多級(jí)滾輪對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行縮徑并成型，先將圓形的不銹鋼管進(jìn)行一定程度的縮徑，再壓制成長(zhǎng)方形的導(dǎo)體，將導(dǎo)體內(nèi)的空隙率控制在四-30%。30%的空隙率既保證了導(dǎo)體內(nèi)有足夠的空間通過(guò)液氦，又保證了導(dǎo)體內(nèi)股線(xiàn)間的良好支撐；長(zhǎng)方形的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)降低了超導(dǎo)磁體通電時(shí)導(dǎo)體內(nèi)的電磁壓力，減小了電磁力產(chǎn)生的橫向磁壓引起的超導(dǎo)股線(xiàn)的位移和形變。(5)將成型后的長(zhǎng)方形導(dǎo)體進(jìn)行預(yù)彎，收繞在卷筒上，并整體打壓3MPa進(jìn)行檢漏， 使得漏率小于1X10_1Q Pam3/s，制作成鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體。本發(fā)明導(dǎo)體鎧甲采用改進(jìn)的316LN不銹鋼管，控制碳和氮的含量，并改變和限制其他組分含量，改進(jìn)后的不銹鋼材料在低溫下具有更高的強(qiáng)度，同時(shí)具有更接近于鈮三錫超導(dǎo)線(xiàn)的熱收縮系數(shù)，減小由于鎧甲和超導(dǎo)電纜熱收縮系數(shù)不同而產(chǎn)生的超導(dǎo)電纜的應(yīng)變，提高超導(dǎo)磁體的性能，對(duì)316LN的化學(xué)成分要求如下
權(quán)利要求
1. ー種大型超導(dǎo)磁體的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的制作方法，其特征在于包括以下步驟(1)對(duì)導(dǎo)體鎧甲的不銹鋼管進(jìn)行打壓、檢漏和探傷；(2)將不銹鋼管焊接成一根整管，并對(duì)焊縫的可能缺陷進(jìn)行檢測(cè)；(3)將多級(jí)絞纜的超導(dǎo)電纜穿入不銹鋼鎧甲中；(4)利用多級(jí)滾輪對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行縮徑并成型，將導(dǎo)體內(nèi)的空隙率控制在四-30%，并將導(dǎo)體制作成長(zhǎng)方形導(dǎo)體；(5)將成型后的長(zhǎng)方形導(dǎo)體進(jìn)行預(yù)彎，并進(jìn)行整體打壓檢漏，制作成鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大型超導(dǎo)磁體的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的制作方法，包括以下步驟對(duì)用作導(dǎo)體鎧甲的不銹鋼管進(jìn)行清洗、打壓檢漏和探傷；將不銹鋼管焊接成一根整管，并對(duì)焊縫的可能缺陷進(jìn)行檢測(cè)；將多級(jí)絞纜的超導(dǎo)電纜穿入不銹鋼鎧甲中；利用多級(jí)滾輪對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行縮徑并成型，將導(dǎo)體內(nèi)的空隙率控制在30%左右，并將導(dǎo)體制作成長(zhǎng)方形導(dǎo)體；將成型后的長(zhǎng)方形導(dǎo)體進(jìn)行預(yù)彎，并進(jìn)行整體打壓檢漏，制作成鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體。由該方法制作的鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體，可降低甚至消除由于電磁循環(huán)導(dǎo)致的導(dǎo)體超導(dǎo)性能退化。
文檔編號(hào)H01B13/004GK102568705SQ20121000138
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者匡光力, 潘引年, 王福堂, 譚運(yùn)飛, 陳文革, 陳治友, 陳灼民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院