Nb3Sn超導(dǎo)線圈在長(zhǎng)時(shí)間熱處理過程可能發(fā)生的各種故障的工藝處理措施，可以保證該超導(dǎo)線圈熱處理后整體超導(dǎo)性能，一方面完善了該超導(dǎo)線圈最佳熱處理工藝制度，同時(shí)也避免了不必要的損失。
[0014]【附圖說明】:
圖1為熱處理前CICC型RRP Nb3Sn超導(dǎo)線圈(含熱處理工裝夾具)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1的A部線圈截面放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明對(duì)CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈提出的最佳熱處理工藝制度示意圖。
[0017]圖4為40T級(jí)混合磁體外超導(dǎo)磁體B線圈在熱處理期間斷電事件發(fā)生前后的熱處理過程曲線圖。
[0018]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
(I)在CICC型RRP Nb3Sn超導(dǎo)線圈熱處理前布置與安裝測(cè)溫?zé)犭娕?
在CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈的熱處理進(jìn)行之前，對(duì)超導(dǎo)線圈表面需要布置若干溫度測(cè)點(diǎn)(熱電偶)，各溫度測(cè)點(diǎn)(熱電偶)的布置與安裝工藝將非常關(guān)鍵。熱電偶布點(diǎn)原則是:所布置的有限測(cè)點(diǎn)應(yīng)完全實(shí)時(shí)地反映出超導(dǎo)線圈整體在熱處理過程中真實(shí)的溫度狀態(tài)。圖1為熱處理前CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈(含熱處理工裝夾具)。溫度測(cè)點(diǎn)(熱電偶)的布置工藝要求是:(I)在超導(dǎo)線圈2的重要部位，如:線圈導(dǎo)體引/出線3和5、線圈的液氦短管4上布置測(cè)點(diǎn)；(2)在超導(dǎo)線圈底部托架I上驗(yàn)證樣品放置處布置測(cè)點(diǎn)；(3)在超導(dǎo)線圈2上、中、下部位的內(nèi)/外表面三個(gè)不同方位上應(yīng)布置測(cè)點(diǎn)。溫度測(cè)點(diǎn)(熱電偶)的安裝工藝要求是:(I)在線圈引出線、液氦短管等部位安裝測(cè)點(diǎn)時(shí)，熱電偶傳感部位可直接與裸露在外的CICC超導(dǎo)導(dǎo)體和與導(dǎo)體相通的液氦短管接觸并進(jìn)行固定；(2)在驗(yàn)證樣品放置處安裝測(cè)點(diǎn)時(shí)，熱電偶傳感部位可直接與超導(dǎo)線圈底部托架I (金屬材料)表面不同位置(即放置測(cè)試樣品附近)接觸并進(jìn)行固定；(3)在超導(dǎo)線圈的內(nèi)外表面不同位置安裝測(cè)點(diǎn)時(shí)，熱電偶傳感部位通過金屬過渡件與CICC超導(dǎo)導(dǎo)體相接觸但不能破壞超導(dǎo)線圈的絕緣結(jié)構(gòu)，具體做法如圖2所示是:先在超導(dǎo)線圈內(nèi)外表面不同位置處附近的熱處理夾具中金屬夾板6上焊上開鑿有03 mm深20 mm沉孔的園柱形金屬過渡件9，該過渡件9的一端側(cè)面焊有長(zhǎng)為5 mm錐形尖刺，錐形尖刺能透過線圈絕緣結(jié)構(gòu)(即包繞的玻璃絲布帶)8與線圈CICC超導(dǎo)導(dǎo)體7接觸，后在金屬過渡件9的03 mm沉孔里緊緊地插入熱電偶傳感部位10。
[0019](2)利用RRP Nb3Sn超導(dǎo)股線制成CICC型超導(dǎo)線圈的最佳熱處理工藝制度:
CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈的熱處理工藝關(guān)鍵是確定合適的熱處理工藝制度。一般而言，股線供貨商會(huì)提供RRP Nb3Sn股線短樣的最優(yōu)化熱處理工藝制度，它不能直接作為大質(zhì)量Nb3Sn超導(dǎo)磁體進(jìn)行熱處理的工藝制度，但它是制定的該超導(dǎo)磁體熱處理工藝制度的依據(jù)和基礎(chǔ)。RRP Nb3Sn股線供貨商OST提供的最優(yōu)化熱處理工藝制度(見圖1)是:210°C /48hr + 400°C /48hr + 640°C /60hr，升溫速率是 10°C /hr,熱處理完成后以 10°C /hr降溫到低于500°C，然后隨爐冷卻。由于Nb3Sn超導(dǎo)線圈具有大質(zhì)量和大尺寸，線圈在熱處理過程中很難做到其各個(gè)部位溫度同時(shí)達(dá)到210°C、400°C和640°C這三個(gè)溫度平臺(tái)點(diǎn)。為了獲得較高的各項(xiàng)超導(dǎo)性能參數(shù)，CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈熱處理遵循的原則是熱處理制度盡量接近超導(dǎo)線生產(chǎn)廠家提供的最優(yōu)熱處理制度，即在保證210°C和400°C兩個(gè)平臺(tái)上線圈內(nèi)溫度均勻度同時(shí)，640°C平臺(tái)上線圈最高反應(yīng)溫度不能超出640°C且持續(xù)的時(shí)間不能過長(zhǎng)。根據(jù)多次實(shí)踐，本發(fā)明對(duì)CICC型RRP Nb3Sn超導(dǎo)線圈提出的最佳熱處理工藝制度，如圖 2 所示，即:210°C /48hr (a) + 400°C /48hr (a) + 570°C /4hr (b) + 640°C /60hr(c)，升溫速率是10°C /hr,熱處理完成后以10°C /hr降溫到低于500°C，然后隨爐冷卻。在最佳熱處理工藝制度中，(a)表示在210°C和400°C這兩個(gè)保溫平臺(tái)，Nb3Sn超導(dǎo)線圈溫度最低部位可以延遲到10hr以上以確保在兩個(gè)平臺(tái)要求的48hr反應(yīng)持續(xù)時(shí)間內(nèi)磁體上所有部位溫度的一致性，即210°C ±2.5°C和400°C ±2.5°C; (b)表示為了減少640°C保溫平臺(tái)的延遲時(shí)間和防止線圈上最高溫度超過640°C，預(yù)先增加的570°C /4hr保溫平臺(tái)；(c)表示當(dāng)超導(dǎo)線圈所有部位溫度應(yīng)在640°C (+0°C, _5°C)范圍時(shí)可認(rèn)為進(jìn)入640°C保溫平臺(tái)，其溫度最高部位(即640°C)在640°C保溫平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)控制在70hr以內(nèi)而溫度最低部位(SP635°C)在640°C保溫平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過50hr以上。
[0020](3)CICC型RRP Nb3Sn超導(dǎo)線圈在長(zhǎng)時(shí)間熱處理過程可能發(fā)生的各種故障的工藝處理措施，完善了該超導(dǎo)線圈最佳熱處理工藝制度:
CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈的熱處理過程是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的過程，在這個(gè)過程中熱處理爐系統(tǒng)各設(shè)備很可能發(fā)生故障，有的故障不能及時(shí)地排除或修復(fù)，則需要中止熱處理。為了保證超導(dǎo)線圈熱處理后的性能參數(shù)，本發(fā)明給出了這種狀況下熱處理補(bǔ)救工藝，即當(dāng)發(fā)生了最嚴(yán)重的故障，一時(shí)沒有排除的對(duì)策，可立即中止熱處理，并以較快速率降到室溫，同時(shí)記下中止熱處理那個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)，如:熱處理溫度以及在該溫度下持續(xù)反應(yīng)時(shí)間量等，待故障排除后可重新恢復(fù)熱處理，具體做法是以快的速度升至到發(fā)生熱處理中斷時(shí)刻的狀態(tài)，并按最佳熱處理制度繼續(xù)進(jìn)行下去。圖3為40T級(jí)混合磁體外超導(dǎo)磁體B線圈在熱處理期間斷電事件發(fā)生前后的熱處理過程曲線。實(shí)際證明:熱處理過程發(fā)生的各種故障，如:斷電等，采用本發(fā)明的熱處理補(bǔ)救工藝措施是可以保證CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈熱處理后整體超導(dǎo)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CICC型RRP Nb 3Sn超導(dǎo)線圈的熱處理工藝技術(shù)，其特征在于，包括以下步驟: (1)在CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈熱處理前布置與安裝測(cè)溫?zé)犭娕? .1)選取熱電偶的布置點(diǎn):a、在超導(dǎo)線圈(2)的重要部位，如:線圈導(dǎo)體引/出線(3)和(5)、線圈的液氦短管(4)上布置測(cè)點(diǎn)；b、在超導(dǎo)線圈(2)底部托架(I)上驗(yàn)證樣品放置處布置測(cè)點(diǎn)；c、在超導(dǎo)線圈(2)上、中、下部位的內(nèi)/外表面三個(gè)不同方位上布置測(cè)點(diǎn)； .2)各個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的熱電偶的安裝工藝要求:a、在線圈導(dǎo)體引/出線(3)和(5)、線圈的液氦短管(4)部位安裝測(cè)點(diǎn)時(shí)，熱電偶傳感部位直接與裸露在外的CICC超導(dǎo)導(dǎo)體和與導(dǎo)體相通的液氦短管接觸并進(jìn)行固定；b、在驗(yàn)證樣品放置處安裝測(cè)點(diǎn)時(shí)，熱電偶傳感部位直接與超導(dǎo)線圈底部托架(I)表面不同位置接觸并進(jìn)行固定；c、在超導(dǎo)線圈的內(nèi)外表面不同位置安裝測(cè)點(diǎn)時(shí)，熱電偶傳感部位通過金屬過渡件與CICC超導(dǎo)導(dǎo)體相接觸但不能破壞超導(dǎo)線圈的絕緣結(jié)構(gòu)； .3)各個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的熱電偶的具體安裝方法是:先在超導(dǎo)線圈內(nèi)外表面不同位置處附近的熱處理夾具中金屬夾板(6)上焊上開鑿有03 mm、深20 mm沉孔的圓柱形金屬過渡件(9)，該金屬過渡件(9)的一端側(cè)面焊有長(zhǎng)為5 mm錐形尖刺，錐形尖刺能透過線圈絕緣結(jié)構(gòu)(8)與線圈CICC超導(dǎo)導(dǎo)體(7)接觸，后在金屬過渡件(9)的03 _沉孔里緊緊地插入熱電偶傳感部位(10)； (2)利用RRPNb3Sn超導(dǎo)股線制成CICC型超導(dǎo)線圈的最佳熱處理工藝制度:.210 0C /48hr (a) + 400 °C /48hr (a) + 570 °C /4hr (b) + 640 °C/60hr(c)，升溫速率是10°C /hr,熱處理完成后以10°C /hr降溫到低于500°C，然后隨爐冷卻；其中，(a)表示在210°C和400 °C這兩個(gè)保溫平臺(tái)，Nb3Sn超導(dǎo)線圈溫度最低部位可以延遲到10hr以上以確保在兩個(gè)平臺(tái)要求的48hr反應(yīng)持續(xù)時(shí)間內(nèi)磁體上所有部位溫度的一致性，SP.2100C ±2.5°C和400°C ±2.5°C ；(b)表示為了減少640°C保溫平臺(tái)的延遲時(shí)間和防止線圈上最高溫度超過640°C，預(yù)先增加的570°C /4hr保溫平臺(tái)；(c)表示當(dāng)超導(dǎo)線圈所有部位溫度應(yīng)在635-640°C范圍時(shí)可認(rèn)為進(jìn)入640°C保溫平臺(tái)，其溫度最高部位在640°C保溫平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)控制在70hr以內(nèi)而溫度最低部位在640°C保溫平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間超過50hr以上; (3)CICC型RRP Nb3Sn超導(dǎo)線圈在長(zhǎng)時(shí)間熱處理過程可能發(fā)生的各種故障的工藝處理措施，完善了該超導(dǎo)線圈最佳熱處理工藝制度: 當(dāng)發(fā)生了最嚴(yán)重的故障，一時(shí)沒有排除的對(duì)策，立即中止熱處理，并以較快速率降到室溫，同時(shí)記下中止熱處理那個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)，如:熱處理溫度以及在該溫度下持續(xù)反應(yīng)時(shí)間量，待故障排除后可重新恢復(fù)熱處理，具體做法是以快的速度升至到發(fā)生熱處理中斷時(shí)刻的狀態(tài)，并按最佳熱處理制度繼續(xù)進(jìn)行下去。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CICC型RRP？Nb3Sn超導(dǎo)線圈的熱處理工藝技術(shù)，包括：（1）提供了一種CICC型RRPNb3Sn超導(dǎo)線圈在熱處理前布置與安裝測(cè)溫?zé)犭娕嫉墓に嚪椒?，能夠完全?shí)時(shí)地反映出該超導(dǎo)線圈整體在熱處理過程中真實(shí)的溫度狀態(tài)；（2）提出了一種RRP？Nb3Sn超導(dǎo)股線制成CICC型超導(dǎo)線圈最佳熱處理工藝制度，解決了大型CICC型Nb3Sn超導(dǎo)磁體在熱處理過程中各保溫平臺(tái)溫度不均勻性和時(shí)間不一致性的關(guān)鍵工藝技術(shù)問題；（3）給出了一種CICC型RRP？Nb3Sn超導(dǎo)線圈在長(zhǎng)時(shí)間熱處理過程可能發(fā)生的各種故障的工藝處理措施，完善了該超導(dǎo)線圈最佳熱處理工藝制度。
【IPC分類】H01F41/04, C22F1/18, H01F41/06
【公開號(hào)】CN105132841
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510593882
【發(fā)明人】匡光力, 陳文革, 陳灼民, 陳治友, 譚運(yùn)飛, 黃鵬程, 朱加伍, 蔣冬輝
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日