Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине
На підставі розробок, виконаних у Державному трубному інституті , запропонована технологічна схема та наведені
 деякі параметри промислового виробництва труб-оболонок ТВЕЛ із сплаву Zr1Nb в Україні. На основании разработок, проведенных Государственным трубным институтом, предложена технологи...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2002 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2002
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80149 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине / В.С. Вахрушева, Т.А. Дергач, Г.Д. Сухомлин, В.Я. Замощиков, М.И. Медведев // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 6. — С. 84-87. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860198763521376256 |
|---|---|
| author | Вахрушева, В.С. Дергач, Т.А. Сухомлин, Г.Д. Замощиков, В.Я. Медведев, М.И. |
| author_facet | Вахрушева, В.С. Дергач, Т.А. Сухомлин, Г.Д. Замощиков, В.Я. Медведев, М.И. |
| citation_txt | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине / В.С. Вахрушева, Т.А. Дергач, Г.Д. Сухомлин, В.Я. Замощиков, М.И. Медведев // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 6. — С. 84-87. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | На підставі розробок, виконаних у Державному трубному інституті , запропонована технологічна схема та наведені
деякі параметри промислового виробництва труб-оболонок ТВЕЛ із сплаву Zr1Nb в Україні.
На основании разработок, проведенных Государственным трубным институтом, предложена технологическая схема
и приведены некоторые параметры промышленного производства труб-оболочек ТВЭЛ из сплава Zr1Nb в Украине.
On the base of the development realized in the State tube Institute , the technological scheme of the industrial production of
fuel element tube-casings of alloy Zr1Nb in Ukraine is proposed; some parameters of the industrial production are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:09:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.774.001.5:669.296
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ-ОБОЛОЧЕК ТВЭЛ
ИЗ СПЛАВА Zr1NB В УКРАИНЕ
В.С.Вахрушева, Т.А.Дергач, Г.Д.Сухомлин, В.Я.Замощиков, М.И.Медведев
Государственный трубный институт им. Я.Е.Осады, г.Днепропетровск, Украина
На підставі розробок, виконаних у Державному трубному інституті , запропонована технологічна схема та наведені
деякі параметри промислового виробництва труб-оболонок ТВЕЛ із сплаву Zr1Nb в Україні.
На основании разработок, проведенных Государственным трубным институтом, предложена технологическая схема
и приведены некоторые параметры промышленного производства труб-оболочек ТВЭЛ из сплава Zr1Nb в Украине.
On the base of the development realized in the State tube Institute , the technological scheme of the industrial production of
fuel element tube-casings of alloy Zr1Nb in Ukraine is proposed; some parameters of the industrial production are presented.
Государственным трубным институтом (ДТІ) на
основании опыта, полученного при разработке тех-
нологий и изготовлении опытных партий труб-обо-
лочек ТВЭЛ из сплава Zr1Nb на Опытном заводе
ДТІ и на ОАО "Никопольский Пивденнотрубный за-
вод", а также на основании анализа результатов
комплексной оценки их качества и с учетом зару-
бежного опыта разработана принципиальная техно-
логическая схема промышленного производства
проката из циркониевого сплава в Украине [1-7].
В связи с относительно небольшой потребно-
стью Украины в трубах-оболочках ТВЭЛ из цирко-
ниевого сплава, при разработке промышленной тех-
нологической схемы исходили из целесообразности
организации компактного, рентабельного, быстро
окупаемого производства. При этом учитывали пер-
спективные возможности Украины по производству
циркониевой трубной заготовки.
В соответствии с этим предложено исключить
традиционную операцию ковки слитка больших раз-
меров, являющуюся энергоёмким, трудоёмким,
многопроходным и малопроизводительным процес-
сом, не обеспечивающим получение однородной по
химическому составу и структуре кованой заготов-
ки.
В качестве исходной заготовки предполагается
использование механически обработанных слитков
наружным диаметром 180…250 мм в виде штанг
длиной до 2 м, полученных электронно-лучевым, ва-
куумно-дуговым переплавами, гарнисажной выплав-
кой с электромагнитным перемешиванием или цен-
тробежным литьем в вакууме. Способ выплавки за-
готовок будет уточнен на основании результатов ра-
бот, проводимых в настоящее время в этом направ-
лении.
Качество заготовок должно соответствовать раз-
работанным техническим требованиям. Главными
из них являются высокое качество поверхности, от-
сутствие неметаллических включений и внутренних
дефектов, регламентированная макроструктура и
химический состав, особенно по содержанию леги-
рующего элемента ниобия, а также кислорода, гаф-
ния, азота, углерода и др. примесей.
Предлагаемая технологическая схема промыш-
ленного производства труб-оболочек ТВЭЛ из спла-
ва Zr1Nb включает следующие основные технологи-
ческие операции.
ПОДГОТОВКА ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ К ПРЕССОВАНИЮ:
порезка на мерные длины, сверление отверстий диаметром 30...40 мм, контроль геометрических размеров и качества
поверхности, УЗК, обезжиривание, нанесение специального защитного и подсмазочного шликерного покрытия
НАГРЕВ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ ПЕРЕД ПРЕССОВАНИЕМ В ИНДУКТОРЕ ДО
ТЕМПЕРАТУР β-ОБЛАСТИ (Т = Т (α+β)→ Т β+30...50°С)
ГОРЯЧЕЕ ПРЕССОВАНИЕ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНОМ
ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРЕССЕ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ β-ОБЛАСТИ С ЗАКАЛКОЙ ТРУБ В ВОДЕ ИЛИ
ВОДЯНЫМ СПРЕЙЕРОМ
∅ 180×вн36 мм → ∅ 48×8,5 мм (µ ∼ 24; ε ∼ 96 %) или
∅ 250×вн40 мм → ∅ 137×вн36 мм (µ ∼ 3,6; ε ∼ 72 %)
ПОРЕЗКА НА ДЛИНЫ
ВТОРОЕ ГОРЯЧЕЕ ПРЕССОВАНИЕ ТРУБ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ α-ОБЛАСТИ
______________________________________________________________________________
84 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. №6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (82), с.84-87.
∅ 137×вн36 мм → ∅ 48×вн8,5 мм (µ ∼ 13,5; ε ∼ 93 %)
ПОРЕЗКА НА ДЛИНЫ (при необходимости)
ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА С ЦЕЛЬЮ УДАЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ И СТЕКЛОСМАЗКИ И ТРАВЛЕНИЕ ГОРЯ-
ЧЕПРЕССОВАННЫХ ТРУБ
ЗАКАЛКА ТРУБ В ВОДУ ОТ ТЕМПЕРАТУР β-ОБЛАСТИ С ОТДЕЛЬНОГО НАГРЕВА В ЗАЩИТНОЙ СРЕДЕ
(при необходимости)
ПРАВКА ГОРЯЧЕПРЕССОВАННЫХ ПЕРЕДЕЛЬНЫХ ТРУБ, ОБРЕЗКА КОНЦОВ
ОСМОТР ОТК, КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА:
геометрических размеров, качества поверхностей, макро- и микроструктуры, твердости, ударной вязкости и др.
РЕМОНТ (при необходимости)
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
(расточка и обточка горячепрессованных труб)
∅ 48×8,5 мм → ∅ 46...47мм × 6,5 мм
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ТРУБ ПОСЛЕ МЕХ. ОБРАБОТКИ:
качества поверхностей, геометрических размеров, УЗК
ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
ОТЖИГ В ГЛУБОКОМ ВАКУУМЕ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ α-ОБЛАСТИ
(при необходимости)
ГЛУБОКОЕ ТРАВЛЕНИЕ В АЗОТНО-ПЛАВИКОВОМ РАСТВОРЕ, РЕМОНТ,
КОНТРОЛЬ ОТК
TREX-ТРУБА
НАНЕСЕНИЕ ПОДСМАЗОЧНОГО ОСКИДНОГО ПОКРЫТИЯ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
МНОГОКРАТНАЯ ХОЛОДНАЯ (ТЕПЛАЯ) ПРОКАТКА ТРУБ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ
ТИПА ХПТ-55, ХПТ-32, ХПТР(В) 15-30, ХПТР ИЛИ СТАНОВ ТИПА
KPW ф. "MANNESMAN"
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ МЕЖДУ ПРОКАТКАМИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОБРАБОТКИ (обезжиривание, травление, оксидирование, нанесение смазки, глубокое и струйное травление, про-
мывка и др.)
ПОРЕЗКА НА ДЛИНЫ. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ РЕМОНТЫ ТРУБ
(обрезка концов, торцовка, шлифовка и др.)
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ И ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ТЕРМИЧЕСКИЕ ОБРАБОТКИ ТРУБ
В ГЛУБОКОМ ВАКУУМЕ (Р ∼ 1⋅10-5 мм. рт. ст.) ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ α-ОБЛАСТИ
ФИНИШНАЯ ОБРАБОТКА ТРУБ ГОТОВОГО РАЗМЕРА:
правка, шлифовка, химическое травление, промывка, каскадная промывка в дистиллированной воде
КОНТРОЛЬ ОТК. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ НА СООТВЕТСТВИЕ
ТРЕБОВАНИЯМ ТУ И ОФОРМЛЕНИЕ СЕРТИФИКАТА КАЧЕСТВА
Предложенная схема отличается нетрадицион-
ным способом горячей деформации слитка, исклю-
чающим операцию ковки. Ее эффективность обес-
печивается оптимальным сочетанием размеров
слитка и температурно-деформационных парамет-
ров прессования с ускоренным охлаждением, позво-
85
ляющим совместить в одной кратковременной опе-
рации полную фазовую α→β→α′ перекристаллиза-
цию, способствующую образованию однородной
мартенситной структуры с умеренной плотностью
дислокаций и относительно мелким β-зерном 40...50
мкм (рис. 1).
На рис.1,б видны границы β-зерен, декорирован-
ные прослойками чистого циркония. Такая структу-
ра получена с помощью специального методическо-
го приема, с целью облегчения выявления границ
зерен.
Полученная мартенситная структура обеспечи-
вает довольно высокую пластичность горячепрессо-
ванных закаленных труб (δ5 ≥ 30%), что даёт воз-
можность подвергать их холодной деформации со
степенью более 30% без дополнительной термиче-
ской обработки.
а б
Рис. 1.Микроструктура горячепрессованных закаленных труб из сплава Zr1Nb:
а – × 100; б - × 400, М 1:1,3
Закалку горячепрессованных труб из β-области с
отдельного нагрева предусмотрено проводить при
необходимости, при получении неоднородной или
не полностью перекристаллизованной структуры в
горячепрессованных закаленных трубах.
Полнота фазового превращения и однородность
структуры на стадии разработки промышленной
технологии может быть дополнительно оценена
электронномикроскопическим методом. На рис.2
представлено электронномикроскопическое изобра-
жение тонкой фольги от горячепрессованной зака-
ленной трубы из сплава Zr1Nb, претерпевшей пол-
ное фазовое превращение. Видны мартенситные
кристаллы (рис.2,а) с умеренной плотностью дисло-
каций (ρ∼109…1010см-2), о чем свидетельствует так-
же слабое размытие в азимутальном направлении
рефлексов на микродифракционной картине
(рис.2,б).
а б
Рис.2. Электронномикроскопическое изображение тонкой фольги из горячепрессованной закален-
ной трубы из сплава Zr1Nb: а – мартенситные кристаллы, × 30 000;
б – микродифракционная картина от мартенсита, ось зоны (0001) циркония
На рис.3 видны кристаллы бейнита, образовав-
шегося наряду с мартенситом в участках замедлен-
ного охлаждения, и микродифракционная картина
от бейнита.
86
Наличие такой структурной неоднородности
недопустимо, поскольку она приводит к снижению
технологической пластичности и создает пред-
посылки для образования при последующей холод-
ной деформации необратимых микродефектов, не устра-
няемых последующей термической обработкой.
а б
Рис.3. Электронномикроскопическое изображение тонкой фольги из горячепрессованной закаленной
трубы из сплава Zr1Nb: а – бейнитные кристаллы, × 30 000;
б – микродифракционная картина от бейнита, ось зоны (0001) циркония
Первая холодная прокатка горячепрессованных зака-
ленных труб и последующий отжиг при температурах α-
области приводят к образованию однородной мелкозер-
нистой структуры, представленной равноосными рекри-
сталлизованными зернами диаметром до 18 мкм с дис-
персными выделениями β-ниобиевой фазы (рис.4).
Рис.4. Микроструктура трубы из сплава Zr1Nb после
первой холодной прокатки и отжига в вакууме при тем-
пературах α-области, × 500, М 1:1,3
При составлении маршрутов холодной прокатки труб-
оболочек ТВЭЛ учтена способность циркониевого сплава
Zr1Nb к деформации после закалки и после отжига, а так-
же необходимость превышения обжатий по стенке по
сравнению с обжатиями по диаметру, особенно при про-
катке на готовый размер, для обеспечения требуемой тек-
стуры (ориентации гидридов) в металле готовых труб.
При прокатке на готовый размер по предлагаемому марш-
руту отношение обжатий по стенке к обжатиям по диа-
метру больше 3,5. При прокатке на станах валкового типа
предусмотрено использование оправок с криволинейной
образующей по разработке ДТI.
Наряду со схемой холодной прокатки предлагается
альтернативная схема теплой прокатки передельных труб.
Она предусматривает интенсификацию процесса дефор-
мации за счет подогрева труб перед зоной деформации до
температуры, которая не превышает температур газона-
сыщения циркониевых сплавов, но существенно умень-
шает сопротивление деформации. Преимущество этого
способа заключается в сокращении цикличности произ-
водства, снижении трудозатрат и уменьшении расходного
коэффициента металла.
С целью получения оптимальных деформационных
параметров и минимального расхода металла при изго-
товлении промышленных партий труб-оболочек ТВЭЛ из
циркониевого сплава будет использован также разрабо-
танный институтом пакет компьютерных программ,
включающий план экономичного раскроя труб по прохо-
дам.
Детали отдельных технологических операций будут
уточнены после завершения технологических работ по
исследованию влияния на качество готовых труб из спла-
ва Zr1Nb различных способов горячей деформации, за-
калки труб из β-области с отдельного нагрева, теплой
прокатки и др., которые выполняются институтом в на-
стоящее время.
Представленная принципиальная схема промышлен-
ного производства базируется на разработанной ранее
схеме опытного производства труб-оболочек ТВЭЛ из
сплава Zr1Nb и защищена двумя патентами.
Анализ результатов исследований, выполненных при
разработке технологии производства и изготовлении
опытных партий труб, а также комплексная оценка их ка-
чества дают основание полагать, что выбранное направле-
ние и предлагаемая технологическая схема промышлен-
ного производства труб-оболочек ТВЭЛ из сплава цирко-
ния в Украине является жизнеспособной и обеспечит по-
лучение труб высокого качества, на уровне зарубежных
аналогов.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.С.Вахрушева. Состояние разработки технологии и орга-
низации производства труб-оболочек ТВЭЛ из сплава цир-
кония КТЦ-110 в Украине //Вопросы атомной науки и тех-
ники, Харьков, 1998, 67с.
2. В.В.Сергеев, В.С.Вахрушева, А.П.Чернов, Г.Р.Семенов,
Т.А.Дергач, Г.Д.Сухомлин, М.И.Медведев, А.Т.Коваль.
Способ изготовления циркониевых труб. Декларационный
патент 38160А, Украина, МПК7В21С23/08; С21Д9/08,
В21В19/02 "Государственный научно-исследова-тельский и
конструкторско-технологический институт трубной про-
мышленности". № 2000063191, дата подачи 02.06.2000.
Опубликован 15.05.2001.
3. В.С.Вахрушева, Ю.М.Правдин, Т.А.Дергач, Г.Д.Сухомлин.
Разработка технологических схем и изготовление опыт-
ных партий труб-оболочек ТВЭЛ из сплава ZrNb в Украине
/В кн. Атомная энергетика на пороге XXI века. г.Электро-
сталь, 2000, с.166-175.
4. B.C.Вахрушева, Г.Д.Сухомлин, Т.А.Дергач. Комплексная
оценка качества изготовленных в Украине первых опытных
партий труб-оболочек ТВЭЛ из сплава ZrlNb //Вопросы
атомной науки и техники. Харьков, 1999. с.46-48.
5. И.А.Петельгузов, А.Г.Родак, Н.М.Роенко, B.C.Вахрушева,
Т.А.Дергач. Сравнительное изучение кинетики коррозии
твэльных труб из сплавов КТЦ-110 и Э-110 в воде и паре
//Вопросы атомной науки и техники. Харьков, 1999. с.80-
82.
6. Цирконий в атомной промышленности. Вып. 16. М., 1988, 60 с.
87
7. H.G.Weidenger, H.Lettan. Advanced material and fabrication
technology for LWR fuel. Improvements in water reactor fuel
technology and utilization. Vienna: IAEA, 1987.
88
требованиям ТУ и оформление сертификата качества
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80149 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:09:57Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Вахрушева, В.С. Дергач, Т.А. Сухомлин, Г.Д. Замощиков, В.Я. Медведев, М.И. 2015-04-12T15:17:07Z 2015-04-12T15:17:07Z 2002 Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине / В.С. Вахрушева, Т.А. Дергач, Г.Д. Сухомлин, В.Я. Замощиков, М.И. Медведев // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 6. — С. 84-87. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80149 621.774.001.5:669.296 На підставі розробок, виконаних у Державному трубному інституті , запропонована технологічна схема та наведені
 деякі параметри промислового виробництва труб-оболонок ТВЕЛ із сплаву Zr1Nb в Україні. На основании разработок, проведенных Государственным трубным институтом, предложена технологическая схема
 и приведены некоторые параметры промышленного производства труб-оболочек ТВЭЛ из сплава Zr1Nb в Украине. On the base of the development realized in the State tube Institute , the technological scheme of the industrial production of
 fuel element tube-casings of alloy Zr1Nb in Ukraine is proposed; some parameters of the industrial production are presented. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы реакторов на тепловых нейронах Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине Article published earlier |
| spellingShingle | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине Вахрушева, В.С. Дергач, Т.А. Сухомлин, Г.Д. Замощиков, В.Я. Медведев, М.И. Материалы реакторов на тепловых нейронах |
| title | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине |
| title_full | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине |
| title_fullStr | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине |
| title_full_unstemmed | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине |
| title_short | Разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек ТВЕЛ из сплава Zr1Nb в Украине |
| title_sort | разработка принципиальной технологической схемы промышленного производства труб-оболочек твел из сплава zr1nb в украине |
| topic | Материалы реакторов на тепловых нейронах |
| topic_facet | Материалы реакторов на тепловых нейронах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80149 |
| work_keys_str_mv | AT vahruševavs razrabotkaprincipialʹnoitehnologičeskoishemypromyšlennogoproizvodstvatruboboločektvelizsplavazr1nbvukraine AT dergačta razrabotkaprincipialʹnoitehnologičeskoishemypromyšlennogoproizvodstvatruboboločektvelizsplavazr1nbvukraine AT suhomlingd razrabotkaprincipialʹnoitehnologičeskoishemypromyšlennogoproizvodstvatruboboločektvelizsplavazr1nbvukraine AT zamoŝikovvâ razrabotkaprincipialʹnoitehnologičeskoishemypromyšlennogoproizvodstvatruboboločektvelizsplavazr1nbvukraine AT medvedevmi razrabotkaprincipialʹnoitehnologičeskoishemypromyšlennogoproizvodstvatruboboločektvelizsplavazr1nbvukraine |