Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива
At present time nuclear waste is transported and stored at NPPs in special storage facilities, which are based on a hexagonal tubes matrix made of steel with a boron content of 1.3–1.8 %. Boron steel ChS82 (04Kh14T3R1F) is the main material for the production of solid hexagonal tubes. However, the m...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/136 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal and Casting of Ukraine |
| Download file: |  |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1871465381318623232 |
|---|---|
| author | Нехаєв, М.Є. Балаханова, Т.В. Левченко, Г.В. |
| author_facet | Нехаєв, М.Є. Балаханова, Т.В. Левченко, Г.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "М.Є. Нехаєв",
"institution": "Науково-виробниче об’єднання «Дніпрофмаш»"
},
{
"author": "Т.В. Балаханова",
"institution": "Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України"
},
{
"author": "Г.В. Левченко",
"institution": "Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України"
}
] |
| author_sort | Нехаєв, М.Є. |
| baseUrl_str | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T13:37:39Z |
| description | At present time nuclear waste is transported and stored at NPPs in special storage facilities, which are based on a hexagonal tubes matrix made of steel with a boron content of 1.3–1.8 %. Boron steel ChS82 (04Kh14T3R1F) is the main material for the production of solid hexagonal tubes. However, the metal consumption rate from the tubing stock to the finished hexagon was more than 400 %. This is due to the large amount of borides in the steel structure, it has good strength and hardness, but a low level of ductility both at room and at elevated temperatures.
Presently there is practically no production of canister-tubes in Ukraine, the main part is purchased abroad. For these reasons in the present work the final stage of production of racks for nuclear fuel storing, rolling mill dressing and grooving of domestic hexagonal tubes made of 04Kh14T3R1F steel was tested.
It has been established that in the stock hot-rolled tubes the quantity, distribution and size of borides is uneven. Annealing was carried out before cold deformation of boron steel tubes to improve paste forming properties. Carrying out the recommended TU-14-3-1680 annealing at 670 °C did not lead to a visible change in the structure, the borides shape and size remained in the same range. Mechanical properties level remained unchanged. Annealing for all samples at average temperatures of 650–1000 °C slightly increased the plasticity, while the range of values turned out to be high. Investigation of the tubes properties for two ingots within the same melting operation showed that samples of tubes made from the ingot head have plastic properties significantly higher than from the ingot bottom. Therein, the strength of the samples remained practically at the same level and did not depend on the place of metal sampling.
The results of the present work made it possible to successfully carry out experimental rolling of a hexagonal tube with a diameter of 257x7 mm from the 04Kh14T3R1F steel round tube with a diameter of 288x7 mm on a pipe-forming mill 400 of the Scientific and Production Association "Dneprofmash" in four-roll and two-roll passes. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
76 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
Основним матеріалом для виробництва шести-
гранних труб є бориста сталь ЧС82 (04Х14Т3Р1Ф).
Ця сталь отримала широке застосування в атомному
машинобудуванні. При цьому до недавнього часу ви-
тратний коефіцієнт металу, від трубної заготовки до
готового шестигранника, становив понад 400 %. Це
пов'язано з великою кількістю боридів в структурі ста-
лі – вона має високу міцність і твердість, але низький
рівень пластичності як при кімнатній, так і при підви-
щених температурах [1, 2].
Для розв'язання проблеми витрати металу присвя-
чено велику кількість зарубіжних досліджень гарячої
деформації боровмісних сталей [3, 4]. Однак засто-
Н
а сьогодні на атомних електростанціях (АЕС) з
ВВЭР-1000 конструкція стелажів басейнів ви-
тримки відпрацьованого палива являє собою
дистанційовані між собою і розміщені в трикутній
решітці з інтервалом 30 см шестигранні труби зі сталі
з вмістом бору 1,3–1,8 %.
Шестигранні труби-заготовки є матрицею для на-
дійної фіксації поглинача нейтронів (ізотоп бору-10)
і являють собою комбіновану «пастку» нейтронів, в
якій відбувається уповільнення швидких нейтронів в
зазорі між бористими трубами з подальшим їх погли-
нанням в безпосередній близькості від тепловиділя-
ючих збірок (ТВЗ).
ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020, № 4 (323), xx-xx
УДК 669.1.017: 669.15*26-194.3: 621.774
М.Є. Нехаєв1, канд. техн. наук, директор, e-mail: dpm@dneprofmash.com
Т.В. Балаханова2, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: tatja.balakhanova@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-2493-218X
Г.В. Левченко2, д-р техн. наук, проф., зав. лаб., https://orcid.org/0000-0003-1173-5320
1Науково-виробниче об’єднання «Дніпрофмаш» (Кам’янське, Україна)
2Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України (Дніпро, Україна)
Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та
транспортування відпрацьованого ядерного палива
На сьогодні відпрацьоване ядерне паливо транспортують і зберігають у спеціальних сховищах, основою яких є ма-
триця з шестигранних труб зі сталі з вмістом бору 1,3–1,8 %. Основним матеріалом для виробництва цілісних шес-
тигранних труб є сталь, легована бором ЧС82 (04Х14Т3Р1Ф). Однак коефіцієнт витрат металу, під час виробництва
від трубної заготовки до готового шестикутника, становить понад 400 %. Це пов'язано з великою кількістю боридів
в структурі сталі, тому вона має високу міцність і твердість, але низький рівень пластичності як при кімнатній, так і
при підвищених температурах.
Нині в Україні практично відсутнє виробництво таких пеналів-труб, основна частина закуповується за кордоном.
Тому в даній роботі випробувано кінцевий етап виробництва стелажів для зберігання ядерного палива – профілю-
вання і калібрування на прокатному стані шестигранних труб зі сталі 04Х14Т3Р1Ф вітчизняного виробництва.
Встановлено, що в передільних гарячекатаних трубах кількість, розподіл і розмір боридів нерівномірні. Для поліп-
шення пластичних властивостей перед холодною деформацією труб, було проведено відпал бористої сталі. Про-
ведення рекомендованого ТУ-14-3-1680 відпалу при 670 °С не призвело до видимої зміни структури, форма та
розміри боридів залишилися в колишньому діапазоні. Загальний рівень механічних властивостей також залишився
практично незмінним. Проведення відпалу при температурах 650–1000 °С в середньому по всім зразкам трохи під-
вищило пластичність, при цьому розкид значень виявився занадто високим. Дослідження властивостей труб за
двома заготовками в межах однієї плавки показав, що зразки труб, що виготовлені з головної частини зливка, ма-
ють пластичні властивості значно вищі, ніж від донної. При цьому міцність зразків залишалася практично на одному
рівні і від місця відбору металу не залежала.
Результати роботи дозволили визначити необхідні режими термообробки та успішно провести дослідну прокатку
шестигранної труби 257х7 мм з круглої труби Ø 288х7 мм зі сталі 04Х14Т3Р1Ф на трубопрофільному стані 400 На-
уково-виробничого об’єднання «Дніпрофмаш» в чотирьохвалковому і двовалковому калібрах.
Ключові слова: шестигранні труби, профілювання, бориди, високохромиста сталь, механічні властивості.
https://doi.org/10.15407/steelcast2019.10.064
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
77ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
Неоднорідність структури металу гарячекатаної труби по товщині, сталь ЧС82: а – зовнішня сторона; б – внутрішня
сторона
Рис. 1.
гляду нормативної документації з метою зниження в
ній «надлишково-консервативних вимог» за нормами
безпеки [21], а й шукати можливості виробництва цієї
відповідальної продукції вітчизняними виробниками.
Враховуючи той факт, що і без того крихкі труби під ді-
єю нейтронного опромінення втрачають свою пластич-
ність і додатково окрихчуються у зв'язку з утворенням
радіаційних дефектів [22], слід шукати шляхи підви-
щення якості вихідної заготовки, враховуючи світовий
досвід [23, 24]. В Україні раніше проводилися роботи з
виробництва та обробки високобористих сталей, тому
відродження виробництва сталі і прокату для атомної
енергетики дозволить не тільки досягти імпортозамі-
щення дорогої продукції, але і налагодити роботу ві-
тчизняних металургійних підприємств.
Метою даної роботи було випробування кін-
цевого етапу виробництва стелажів для зберігання
ядерного палива, а саме профілювання і калібруван-
ня шестигранних труб на прокатному стані.
Матеріалом дослідження служили зразки га-
рячекатаних труб зі сталі ЧС82 (04Х14Т3Р1Ф). Слід
зазначити, що виплавка і подальше виробництво
як вихідної кованої заготовки, так і гарячекатаних
труб, відбувалося на вітчизняних підприємствах,
і представлені сертифікати якості відповідають
ISO 9001:2008.
У роботі досліджено 4 плавки (1 плавка = 1 злиток=
= 2 трубні заготовки), всього з яких прокатано 8 труб.
Від кожної труби відібрано зразки для проведення
сування цих рішень не дозволяє знизити витратний
коефіцієнт нижче 3,403 [5].
Також були випробувані наступні технологічні рі-
шення:
– використання заготовок, отриманих методами
відцентрового лиття (з метою усунення свердління і
прошивки заготовки) [6, 7];
– застосування порошкової металургії [8];
– використання біметалевих злитків [9, 10];
– використання нових сплавів (найбільш пошире-
ний сплав на основі гадолінію та алюмінію) [11–13];
– нові конструкції чохлів контейнера для транспор-
тування та зберігання відпрацьованого ядерного па-
лива (застосування листових заготовок замість про-
кату) або застосування труб з конструкційних сталей
зі вставками нейтронно-захисного матеріалу [14, 15].
В даний час в Україні практично відсутнє виробни-
цтво чохлових труб, основна частина закуповується
за кордоном. Так, наприклад, на Хмельницькій АЕС
використовуються стелажі ущільненого зберігання
палива (СУЗП) виробництва ПО «Іжорські заводи» і
СУЗП виробництва концерну «Шкода».
Шестигранні труби-заготовки зі сталі з вмістом бору
від 1,3 до 1,8 % для тепловидільних збірок (ТВЗ) вико-
ристовуються з 90-х років [16]. Постійне вдосконален-
ня паливних циклів і самих ТВЗ призводить до необ-
хідності вдосконалення засобів обігу палива, в першу
чергу СУЗП в басейнах витримки [17–20]. Тому, укра-
їнським дослідникам слід йти не тільки шляхом пере-
Хімічний склад досліджуваних зразків труб зі сталі ЧС82
Номер
плавки
Хімічний склад, %мас.
C Cr Ti B Mn Si Ni W V Mo Cu Al S P
1 0,03 14,57 3,25 1,8 0,12 0,24 0,1 0,08 0,23 0,02 0,05 0,39 0,003 0,008
2 0,03 14,54 3,25 1,8 0,12 0,22 0,1 0,08 0,23 0,02 0,05 0,37 0,004 0,008
3 0,03 14,33 3,06 1,55 0,11 0,25 0,1 0,08 0,24 0,02 0,05 0,44 0,004 0,006
4 0,03 14,26 3,05 1,65 0,11 0,18 0,1 0,08 0,23 0,02 0,05 0,43 0,004 0,006
78 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
досліджень як мікроструктури, так і механічних влас-
тивостей після різних режимів термічної обробки. Хі-
мічний склад сталі представлено в таблиці.
Методами металографічного аналізу визначали
розподіл, тип і вміст боридів у заготовках.
Мікроструктура представлених для аналізу га-
рячекатаних труб складається з великих і дрібних
боридів різної форми, нерівномірно розподілених у
феритній матриці. Встановлено, що кількість, розпо-
діл і розмір боридів навіть у межах одного зразка не
однакові (рис. 1). Така неоднорідність щодо фазово-
го складу може суттєво вплинути на функціональні
властивості сталі [25].
Бориди мають сферичну форму, їх розмір лежить
в широких межах (від 2,5 до 45 мкм), середній роз-
мір становить 5,0 мкм. Морфологічні ознаки вказують
на переважний вміст (Fe, Cr)2B, бориди титану (вклю-
чення, близькі за формою до шестикутника) спостері-
гаються в значно меншій кількості.
Груба будова боридної складової вказує на мож-
ливий перегрів металу на початкових етапах обробки.
Феритна матриця сильно фрагментована, можливо, в
результаті дисперсійного твердіння (рис. 2, а).
Для поліпшення пластичних властивостей був про-
ведений відпал, рекомендований ТУ-14-3-1680 перед
холодною деформацією труб з бористої сталі. Про-
ведення відпалу повинно сприяти зняттю внутрішніх
напружень і підвищенню технологічності заготовки.
Відпал зроблений при температурі 670 °С з різ-
ним часом витримки (30, 60 і 90 хв.). Результати
аналізу показали, що зміни структури не відбулося,
форма, розміри боридів залишилися в колишньому
діапазоні, середній розмір також не змінився, проте
при максимальному часі витримки дещо знижується
фрагментованість феритної матриці, що проявляєть-
ся в зниженні кількості ямок травлення і загального
забарвлення, малюнок травлення фериту стає вкрай
нерівномірним (рис. 2, б).
Оскільки змін механічних властивостей до по-
трібного рівня не відбулося, було прийнято рішення
дослідити структуру і властивості сталі при різних
температурах відпалу (від 650 до 1000 °С включно з
інтервалом 50 °С). Після посадки зразків у методичну
електричну піч та після досягнення певної темпера-
тури, здійснювалася витримка зразків 1 год. 45 хв. і
подальше охолодження разом з піччю.
Нагрів 1050 °С і вище визнали недоцільним,
оскільки в роботах [26, 27] показано, що при нагріван-
ні сталі вище 1150 °С можливе підплавлення, утво-
рення евтектики, а також зміна складу і структури бо-
ридів і ймовірне перетворення (Ti, Fe, Cr)2B у більш
схильні до руйнування (Fe, Cr)2B, що спричиняє втра-
а б
Мікроструктура зразка гарячекатаної труби зі сталі ЧС82, центральна частина: а – вихідний стан, косопадаюче
світло; б – після проведення відпалу при 670 ºС, витримка 90 хв.
Рис. 2.
Розкид значень границі міцності (а) і відносного подовження (б) при різних температурах відпалу зразків сталі
ЧС82
Рис. 3.
79ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
в результаті розтріскування крихких боридних вклю-
чень з подальшим поширенням тріщини по міжфаз-
них границях борид-матриця [29, 33].
При вигині нагрітих до температури 350 °С зраз-
ків, спостерігалося значне поліпшення технологіч-
ності металу (див. рис. 3). Руйнування зазнали тільки
зразки з видимими поверхневими дефектами. При
такій температурі, ймовірно, відбувається динамічна
рекристалізація і моментальне зняття напружень де-
формації [34], які можуть призвести до руйнування.
Таким чином, підтверджено, що спосіб холодного
перепрофілювання труб з низькопластичних сталей
не є економічно обґрунтованим і слід йти шляхом під-
приємств, що застосовують спосіб теплого перепро-
філювання [35, 36].
За результатами роботи було успішно проведено
дослідну прокатку шестигранної труби Ø 257х7 мм з
круглої труби Ø 288х7 мм зі сталі ЧС82 на трубопро-
фільному стані 400 Науково-виробничого об’єднання
«Дніпрофмаш» у чотирьохвалковому та двовалково-
му калібрах. Однак слід зазначити, що низькі плас-
тичні властивості і наявність поверхневих дефектів
вихідних гарячекатаних труб Ø 288х9-12 мм зі сталі
ЧС82 навіть після термообробки і видалення поверх-
невих дефектів до розміру Ø 287х6 мм призводять
до низького виходу придатних труб при подальшому
перепрофілюванні їх на профіль шестигранного пе-
рерізу.
Висновки
Попри велику кількість робіт, присвячених вивчен-
ню структуроутворення у високобористій сталі і йо-
го зміні під час виробництва шестигранних чохлових
труб, наявні дані настільки суперечливі, що питання
підвищення технологічності цієї сталі залишається
відкритим і вимагає досконалого вивчення.
Проведено дослідну прокатку шестигранної труби
257х7 мм з круглої труби Ø 288х7 мм зі сталі ЧС82
на трубопрофільному стані 400 Науково-виробничо-
го об’єднання «Дніпрофмаш» у чотирьохвалковому
та двовалковому калібрах. Шестигранний профіль
центральної частини труб на довжині 4000–4300 мм
ту властивостей сталі і міжзеренне руйнування при
подальшій деформації.
Існує й інше уявлення про вплив нагріву на струк-
туру боридної сталі. Показано [28], що при нагріванні
поверхня злитка насичується киснем з повітря, який
проникає між зерен і знижує пластичність металу, що
надалі призводить до його руйнування при деформа-
ції. При цьому інтенсивне окислення зовнішньої по-
верхні заготовки починається при досягненні темпе-
ратури металу понад 700 °С. У проведених мікродос-
лідженнях наявність окислення в місцях руйнування
часто сприймається як «перепал» металу при темпе-
ратурах 1050–1090 °С.
Проведений аналіз механічних властивостей тер-
мооброблених зразків досліджуваної сталі показав
значний розкид значень. Статистично значущої за-
лежності зміни механічних характеристик від темпе-
ратури нагріву не виявлено (рис. 3).
Зміни видимої мікроструктури також не відбулося.
Однак виявлено досить цікавий факт. Аналіз до-
сліджень властивостей труб за двома зливками в
межах однієї плавки показав, що зразки труб, що ви-
готовлені з головної частини зливка (непарні), мають
пластичні властивості вищі, ніж від донної. При цьо-
му міцність зразків залишалася практично на одному
рівні і від місця відбору металу не залежала (рис. 4).
Така залежність викликана, швидше за все, ха-
рактером розподілу боридів і пов'язана з техноло-
гією виплавки та природою сталі, яка має в складі
велику кількість бору. Бориди, які містяться в сталі,
мають різну температуру плавлення (вища у боридів
на основі залізо-титан) [29–31], крім цього бор має
схильність до ліквації за висотою зливка [32].
Додатково було проведено випробування на ви-
гин. Від вихідних проб труб Ø 288×8-12 мм від кожної
плавки відбирали по два поздовжніх зразки. Полови-
на зразків зазнавала вигину без додаткової термо-
обробки, а зразки другої групи – в нагрітому до тем-
ператури 350 °С стані.
Значна частина холоднодеформованих зразків за-
знала різкого руйнування, без появи видимих тріщин,
що характеризує низьку технологічність і пластичні
властивості металу. Руйнування зразків відбувалося
Значення границі міцності (а) та відносного подовження (б) зразків сталі ЧС82 залежно від вихідної частини зливка:
– зразки труб з головної частини зливка; – зразки труб з донної частини зливка; ▬ – вимоги нормативної документації
до якості гарячекатаних труб зі сталі ЧС82
Рис. 4.
80 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
відповідає номінальним розмірам і допускам на зо-
внішні розміри шестигранної труби 257х6 мм.
На підставі результатів дослідної прокатки мож-
на стверджувати, що зниження властивостей сталі
пов'язано не тільки з якістю злитків, але і з режимами
гарячої деформації на етапах виробництва кованої
заготовки і гарячекатаних труб.
1. Губенко С.И., Беспалько В.Н., Жиленкова Е.В., Синицына Ю.П. Влияние боридов на технологические свойства высо-
кохромистой стали. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Стародубовские чтения. 2011.
№ 58. С. 207–210.
2. Пятакова Л.Л., Виноградов В.Е., Пчелинцев В.А. Влияние бора на механические свойства и тонкую структуру средне-
углеродистой стали. Металловедение и термическая обработка. 1978. Т. 20. № 10. С. 848–850.
3. Пат. RU 2412770, МПК B21 C23/08 C21 D7/13. Способ изготовления трубной заготовки с однородной структурой / Ефи-
мов В.М., Лебедев А.Г., Левков Л.Я., Свитенко И.А., Ульянов М.В., Корнеев А.Е., Гуденко А.С., № 2009134665/02; заявл.
17.09.2009; опубл. 27.02.2011, Бюл. № 6.
4. Пат. RU 2618687. Шестигранная труба-заготовка из стали с содержанием бора от 1,3 до 3,0 % и способ ее изготовле-
ния / Сафьянов А.В., № 2016110316; заявл. 22.03.2016; опубл. 10.05.2017, Бюл. № 13.
5. Никитин К.Н., Осадчий В.Я., Сафьянов А.В., Коликов А.П., Бубнов К.Э. Совершенствование технологии производства
бесшовных шестигранных труб из борсодержащих сталей. Черные металлы. 2016. № 10. С. 39–43.
6. Лях А.П., Гладков Д.А., Сафьянов А.В., Маковецкий А.Н., Ананян В.В., Соловьев В.Н. Перспективы использования цен-
тробежнолитой заготовки для производства труб из труднодеформируемых сталей. Труды XXII Международной на-
учно-практической конференции. Сб. Инновации и импортозамещение в трубной промышленности (Трубы–2016),
2016. С. 94–96.
7. Никитин К.Н., Осадчий В.Я. и др. Разработка технологии и производство опытных партий шестигранных труб-заготовок
«под ключ» из центробежнолитых заготовок стали 04х14Т3Р1Ф (ЧС82) для узлов АЭС. Сталь. 2016. № 3. С. 24–31.
8. Чуканов А.П., Сафронов Б.В., Миняйло Б.Ф., Иванов С.И., Потапенко М.М., Глебов А.В. Исследования по технологии
изготовления высокобористой аустенитной стали для элементов нейтронной защиты. Вопросы атомной науки и тех-
ники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2013. № 2. С. 67–80.
9. Комаров А.И., Никитин К.Н., Сафьянов А.В., Осадчий В.Я., Коликов А.П. Совершенствование технологии производ-
ства бесшовных биметаллических труб для трубопроводов атомных энергетических установок. Черные металлы.
2017. № 9. С. 68–73.
10. Пат. RU 2547363. Способ производства передельных труб размером 284×11 мм из сплошных слитков-заготовок для
изготовления шестигранных труб-заготовок размером «под ключ» 252,6×5,0+1,5/–1,0×4300+80/–30 мм для уплотнен-
ного хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива / Никитин К.Н., Федоров А.А., Сафьянов А.В., Та-
зетдинов В.И., № 2013154622/02; заявл. 09.12.2013; опубл. 10.04.2015, Бюл. № 10.
11. Косников Г.А. и др. Сплавы с повышенными нейтронно-поглощающими свойствами. Литейщик России. 2017. № 7.
С. 6–10.
12. Пат. RU 2683168. Нейтронно-поглощающая сталь / Дегтярев А.Ф., Скоробогатых В.Н., Муханов Е.Л., Мирзоян Г.С.,
Орлов А.С., № 2018117930; заявл. от 15.05.2018; опубл. 26.03.2019. Бюл. № 9.
13. Пат. RU 2483132 C2. Сплав для поглощения тепловых нейтронов на основе титана / Сериков С.С., Сериков С.С., По-
пов В.С., Тулин А.Н., № 2011115599/02; заявл. 21.04.2011; опубл. 27.05.2013, Бюл. № 15.
14. Пат. RU 2686476. Чехол контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива / Капилевич А.Н.,
Шегельман И.Р., Богданов Д.М., Васильев А.С., № 2018120856; заявл. 05.06.2018; опубл. 29.04.2019, Бюл. № 13.
15. Хованов Н.Н. и др. Разработка актуальных деформационных технологий и инструментов для изготовления нейтрон-
но-поглощающих чехловых шестигранных труб для хранения (утилизации) ОЯТ. Технология легких сплавов. 2017.
№ 4. С. 81–86.
16. Егоров М.Ю., Степашкина А.С. Хранение и транспортирование отработавшего ядерного топлива Сборник докладов
Научной сессии ГУАП. Сб. Моделирование и ситуационное управление качеством сложных систем. 2019. С. 96–99.
17. Пат. RU 2519064 C1. Коррозионностойкая легированная нейтронно-поглощающая сталь для изготовления шестигран-
ных чехловых труб для уплотненного хранения в бассейнах выдержки и транспортировки ядерного топлива / Ду-
бровский В.А., Ефанов В.Ю., Руссков Э.В., Русецкий В.С., Сафьянов А.В., Матюшин А.Ю., № 2013102758/02; заявл.
22.01.2013; опубл. 10.06.2014, Бюл. № 16.
18. Пат. RU 2669261. Коррозионностойкий материал с повышенным содержанием бора / Чурюмов А.Ю., Поздняков А.В.,
№ 2017136328; заявл. 16.10.2017; опубл. 09.10.2018, Бюл. № 28.
19. Брылева В.А., Войтецкая Е.Ф., Нарейко Л.М. Совершенствование средств обращения топлива реакторов ВВЭР. ГНУ
«ОИЭЯИ-Сосны» НАН Беларуси. Инф. бюл. Атомная энергетика. 2011. № 8.
URL: http://sosny.bas–net.by/wp–content/uploads/2012/09/bul_2011_8 (дата звернення: 19.03.2020).
ЛІТЕРАТУРА
81ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
20. Осадчий А.И. Ядерная безопасность при хранении топлива в бассейнах выдержки на АЭС с ВВЭР-1000 – физические
основы и конструктивные решения. Атомная энергия. 2011. Т. 110, Вып. 1. С. 3–6.
21. Кравец В.Ю., Сорока А.В. Анализ ядерной безопасности отработавшего топлива в бассейнах выдержки Хмельницкой
атомной электростанции. Енергетика: економіка, технології, екологія. 2013. № 3 (34). С. 83–89.
22. Козлов Д.В., Рисованый В.Д. Возможности применения бористых сталей в существующих и перспективных ядерных
реакторах. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. № 14. C. 966–970.
23. Левков Л.Я., Киссельман М.А., Шурыгин Д.А., Орлов С.В., Гарченко А.А., Явтушенко П.М. Особенности процесса ци-
клического электрошлакового переплава стали ЧС-82 (04Х14Т3Р1Ф). Металлург. 2018. № 2. С. 35–41.
24. Шурыгин Д.А., Левков Л.Я., Киссельман М.А., Терехин Д.К., Ульянов М.В., Матыцина Г.И., Клочай В.В., Корзун Е.Л. Но-
вые технологические возможности эшп при производстве материалов для атомного машиностроения. ПРОСТ 2018.
Сборник трудов IХ-ой Евразийской научно-практической конференции. Прочность неоднородных структур, 2018.
С. 168.
25. Солонин М.И., Иолтуховский А.Г., Бибилашвили Ю.К. и др. Проблемы создания и модификации нержавеющих сталей
для деталей активных зон ядерных реакторов на быстрых нейтронах и термоядерного синтеза. Физика и химия об-
работки материалов. 2001. № 5. С. 5–13.
26. Чурюмов А.Ю., Хомутов М.Г., Поздняков А.В., Муханов Е.Л. Исследование структуры и механических свойств при
высоких температурах стали с повышенным содержанием бора. Металловедение и термическая обработка метал-
лов. 2014. № 6 (708). С. 53–55.
27. Беспалько В.Н., Губенко С.И., Жиленкова Е.В., Балев А.Е. Влияние боридных фаз на механические характеристики
высокохромистой стали с бором, предназначенной для атомной энергетики. Металлургическая и горнорудная про-
мышленность. 2012. № 7. С. 243–246.
28. Губенко С.И., Беспалько В.Н. Трансформация боридных включений при производстве труб для атомной энергетики.
Строительство, материаловедение, машиностроение: Стародубовские чтения, 2018. С. 107–112.
29. Пат. RU 0002318623. Способ производства передельных труб из слитков эшп низкопластичных сталей с содержа-
нием бора более 1,3 % / Головинов В.А., Ненахов С.В., Сафьянов А.В., № 219.016.fc3a; заявл. 10.03.2008; опубл.
04.04.2019. URL: https://findpatent.ru/patent/231/2318623.html (дата звернення: 15.05.2020).
30. Губенко С.И., Беспалько В.Н., Жиленкова Е.В. Влияние различных способов выплавки на качество трубных заготовок
из высокохромистых сталей с бором. Сучасні проблеми металургії. Пластична деформація металів. Теорія і вироб-
ництво труб. Сб. наук. праць НМетАУ. Дніпропетровськ: НМетАУ. 2008. Т. 11. С. 78–83.
31. Губенко С.И., Беспалько В.Н., Жиленкова Е.В. Особенности пластического поведения боридных фаз при производ-
стве труб для атомной энергетики. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011. № 7. С. 70–74.
32. Хлебников С.В., Воронков А.А., Сафоненко М.В., Тренкин В.А., Явшиц С.Г., Кузьмин В.В., Булкин С.В. Измерительный
комплекс для контроля распределения бора в материале чехловых труб методами нейтронной радиографии. «Труды
Радиевого института им. В.Г. Хлопина», 2011. Т. 15. URL: http://khlopin.ru/wp-content/uploads/2016/12/%D0%A2%D
1%80%D1%83%D0%B4%D1%8B-%D0%A0%D0%98_%D1%82%D0%BE%D0%BC-15.pdf (дата звернення: 19.03.2020).
33. Чурюмов А.Ю., Хомутов М.Г., Царьков А.А., Поздняков А.В., Солонин А.Н., Ефимов В.М., Муханов Е.Л. Исследование
структуры и механических свойств при повышенных температурах коррозионностойкой стали с высоким содержанием
бора. Физика металлов и металловедение. 2014. Т. 115. № 8. С. 862.
34. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов. 3-е изд. Москва: «МИСИс», 2005.
432 с.
35. Пат. RU 2541212 C2. Способ производства шестигранных труб-заготовок из низкопластичной стали с содержанием
бора от 1,3 до 3,5 % / Дубровский В.А., Ефанов В.Ю., Руссков Э.В., Русецкий В.С., № 2013102757/02; заявл. 22.01.2013;
опубл. 10.02.2015, Бюл. № 4.
36. Кадач М.В., Гамин Ю.В., Солонин А.Н., Поздняков А.В. Профилирование трубы круглого сечения в шестигранную из
стали с повышенным содержанием бора. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2014. № 57
(11). С. 11–14.
Надійшла 28.09.2020
REFERENCES
1. Gubenko, S.I., Bespal'ko, V.N., Zhilenkova, E.V., Sinitsyna, Yu.P. (2011). Influence of borides on the technological properties
of high-chromium steel. Construction, materials science, mechanical engineering. Proceedings in memory of Starodubov,
no. 58, pp. 207–210 [in Russian].
2. Pyatakova, L.L., Vinogradov, V.E., Pchelintsev, V.A. (1978). Influence of boron on mechanical properties and fine structure of
medium carbon steel. Metal Science and Heat Treatment, vol. 20, no. 10, pp. 848–850 [in Russian].
82 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
3. Pat. RU 2412770, IPC B21 C23/08 C21 D7/13. Мethod of producing tubular billet with uniform structure, Efimov, V.M.,
Lebedev, A.G., Levkov, L.Ya., Svitenko, I.A., Ul'yanov, M.V., Korneev, A.E., Gudenko, A.S., no. 2009134665/02, zayavl.
17.09.2009, opubl. 27.02.2011, biul. no. 6 [in Russian].
4. Pat. RU 2618687. Hexagon steel pipe-billet with boron content of 1.3 to 3.0 % and method of its manufacture, Saf'yanov, A.V.,
no. 2016110316, zayavl. 22.03.2016, opubl. 10.05.2017, biul. no. 13 [in Russian].
5. Nikitin, K.N., Osadchiy, V.Ya., Saf'yanov, A.V., Kolikov, A.P., Bubnov, K.E. (2016). Improvement of the production technology
for seamless hexagonal tubes made of boron-containing steels. Ferrous Metals, no. 10, pp. 39–43 [in Russian].
6. Lyakh, A.P., Gladkov, D.A., Saf'yanov, A.V., Makovetskiy, A.N., Ananyan, V.V., Solov'ev, V.N. (2016). Prospects for the use of
centrifugal cast billet for the production of pipes from hard-to-form steels. Trudy XXII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy
konferentsii. Sb. Innovatsii i importozameshchenie v trubnoy promyshlennosti (Truby–2016), pp. 94–96 [in Russian].
7. Nikitin, K.N., Osadchiy, V.Ya. et al. (2016). Development of the Techniques and Production of Trial Lots of Hexahedral “Turn-
Key” Pipe Billets from Centrifugal Castings of the Steel Grade 04XI4T3P10 (ЧC 82) for Units of Nuclear Power Stations. Steel,
no. 3, pp. 24–31 [in Russian].
8. Chukanov, A.P., Safronov, B.V., Minyaylo, B.F., Ivanov, S.I., Potapenko, M.M., Glebov, A.V. (2013). Study of the technology
used for the production of high-boron austenitic steel for neuron protection elements. Questions of atomic science and
technology. Series: Materials Science and New Materials, no. 2, pp. 67–80 [in Russian].
9. Komarov, A.I., Nikitin, K.N., Saf'yanov, A.V., Osadchiy, V.Ya., Kolikov, A.P. (2017). Improvement of the technology of bimetallic
seamless tube production for pipelines of nuclear energy plants. Ferrous Metals, no. 9, pp. 68–73 [in Russian].
10. Pat. RU 2547363. Method of process pipes production of size 284×11 mm out of solid blank ingots to manufacture hex
blank pipes with turnkey size 252,6×5,0+1,5/-1,0×4300+80/-30 mm for tight storage and transportation of spent nuclear fuel,
Nikitin, K.N., Fedorov, A.A., Saf’yanov, A.V., Tazetdinov, V.I., no. 2013154622/02, zaiavl. 09.12.2013, opubl. 10.04.2015, biul.
no. 10 [in Russian].
11. Kosnikov, G.A. et al. (2017). Alloys with increased neutronabsorbing properties. Liteyshchik Rossii, no. 7, pp. 6–10
[in Russian].
12. Pat. RU 2683168. Neutron-irrigate steel, Degtyarev, A.F., Skorobogatykh, V.N., Mukhanov, E.L., Mirzoyan, G.S., Orlov, A.S.,
no. 2018117930, zayavl. ot 15.05.2018, opubl. 26.03.2019, biul. no. 9 [in Russian].
13. Pat. RU 2483132 C2. Titanium-based alloy for absorption of heat neutrons. Serikov, S.S., Serikov, S.S., Popov, V.S.,
Tulin, A.N., no. 2011115599/02, zayavl. 21.04.2011, opubl. 27.05.2013, biul. no. 15 [in Russian].
14. Pat. RU 2686476. Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage, Kapilevich, A.N., Shegel'man, I.R.,
Bogdanov, D.M., Vasil'ev, A.S., zayavl. 05.06.2018, opubl. 29.04.2019, biul. no. 13 [in Russian].
15. Khovanov, N.N. et al. (2017). Development of up-to-date metal working processes and tools for production of hexagonal shroud
neutron-absorbing tubes for storage/disposal of nuclear wastes. Technology of light alloys, no. 4, pp. 81–86 [in Russian].
16. Egorov, M.Yu., Stepashkina, A.S. (2019). Storage and transportation of spent nuclear fuel. Sbornik dokladov Nauchnoy sessii
GUAP. Sb. Modelirovanie i situatsionnoe upravlenie kachestvom slozhnykh system, pp. 96–99 [in Russian].
17. Pat. RU 2519064 C1. Rustresisting alloyed neutron-absorbing steel for production of hexagonal shell pipes for sealed
storage of nuclear fuel in pumped pools and its transportation, Dubrovskiy, V.A., Efanov, V.Yu., Russkov, E.V., Rusetskiy, V.S.,
Saf'yanov, A.V., Matyushin, A.Yu., no. 2013102758/02, zayavl. 22.01.2013, opubl. 10.06.2014, biul. no. 16 [in Russian].
18. Pat. RU 2669261. Corrosive-resistant material with high boron content, Churyumov, A.Yu., Pozdnyakov, A.V., no. 2017136328,
zayavl. 16.10.2017, opubl. 09.10.2018, biul. no. 28 [in Russian].
19. Bryleva, V.A., Voytetskaya, E.F., Nareyko, L.M. (2011). Improvement of fuel circulation facilities of pressurized water reactor
reactors. GNU "OIEYaI–Sosny" NAN Belarusi. Inf. byul. Atomnaya energetika, no. 8. URL: http://sosny.bas–net.by/wp–
content/uploads/2012/09/bul_2011_8 (last accessed 19.03.2020) [in Russian].
20. Osadchiy, A.I. (2011). Nuclear safety of spent fuel pool storage at nuclear power plants with VVER-1000: physical principles
and structural solutions. Atomic Energy, vol. 110, no. 1, pp. 3–6 [in Russian].
21. Kravets, V.Yu., Soroka, A.V. (2013). Nuclear safety analysis of spent fuel in the Khmelnitsky nuclear power plant water storage
pools. Energy: Economics, Technology, Ecology, no. 3 (34), pp. 83–89 [in Russian].
22. Kozlov, D.V., Risovanyy, V.D. (2012). Boron steel application for the operating and future nuclear reactor. News of Samara
Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, no. 14, pp. 966–970 [in Russian].
23. Levkov, L.Ya., Kissel'man, M.A., Shurygin, D.A., Orlov, S.V., Garchenko, A.A., Yavtushenko, P.M. (2018). Features of cyclic
electroslag remelting process of steel ChS-82 (04Crl4Ti3BlV). Metallurg, no. 2, pp. 35–41 [in Russian].
24. Shurygin, D.A., Levkov, L.Ya., Kissel'man, M.A., Terekhin, D.K., Ul'yanov, M.V., Matytsina, G.I., Klochay, V.V., Korzun, E.L.
(2018). New technological capabilities of ESP in the production of materials for nuclear engineering. PROST 2018. Sbornik
trudov IX-oy Evraziyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Prochnost' neodnorodnykh struktur, p. 168 [in Russian].
25. Solonin, M.I., Ioltukhovskiy, A.G., Bibilashvili, Yu.K. (2001). The problems of development and modification of stainless steels
for core components of fast nuclear and fusion reactors. Physics and chemistry of materials treatment, no. 5, pp. 5–13
[in Russian].
26. Churyumov, A.Yu., Khomutov, M.G., Pozdnyakov, A.V., Mukhanov, E.L. (2014). A study of the structure and high-temperature
mechanical properties of a steel with elevated content of boron. Metal Science and Heat Treatment, no. 6 (708), pp. 53–55 [in Russian].
27. Bespal'ko, V.N., Gubenko, S.I., Zhilenkova, E.V., Balev, A.E. (2012). Influence of boride phases on the mechanical
characteristics of high-chromium steel with boron intended for nuclear power. Metallurgical and mining industry, no. 7,
pp. 243–246 [in Russian].
83ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 28, 2020. № 4 (323)
ОБРОБКА МЕТАЛІВ ТИСКОМ
28. Gubenko, S.I., Bespal'ko, V.N. (2018). Transformation of borid inclusions under producing of pipes for nuclear power.
Construction, materials science, mechanical engineering. Proceedings in memory of Starodubov, pp. 107–112 [in Russian].
29. Pat. RU 0002318623. Method for the production of pig pipes from ESP ingots of low-plastic steels with boron content of
more than 1.3 %, Golovinov, V.A., Nenakhov, S.V., Saf'yanov, A.V., no. 219.016.fc3a, zayavl. 10.03.2008, opubl. 04.04.2019.
URL: https://findpatent.ru/patent/231/2318623.html (last accessed 15.05.2020) [in Russian].
30. Gubenko, S.I., Bespal’ko, V.N., Zhilenkova, E.V. (2008). Influence of various methods of smelting on the quality of billets from
high chromium steel with boron. Suchasni problemy metalurgii. Plastic deformation of metals. Theory and manufacture of
pipes. Dnipropetrovs’k: NmetAU, vol. 11, pp. 78–83 [in Russian].
31. Gubenko, S.I., Bespal'ko, V.N., Zhilenkova, E.V. (2011). Features of the plastic behavior of boride phases in the production of
pipes for nuclear power. Metallurgical and mining industry, no. 7, pp. 70–74 [in Russian].
32. Khlebnikov, S.V., Voronkov, A.A., Safonenko, M.V., Trenkin, V.A., Yavshits, S.G., Kuz'min, V.V., Bulkin, S.V. (2011). Neutron
Scanning Facility for the Critical Evaluation of Boron Distribution in Boronized Steel Containers for Nuclear Spent Fuel
Storage. “Trudy Radievogo instituta im. V.G. Khlopina”, vol. 15. URL: http://khlopin.ru/wp-content/uploads/2016/12/%D0%A2
%D1%80%D1%83%D0%B4%D1%8B-%D0%A0%D0%98_%D1%82%D0%BE%D0%BC-15.pdf (last accessed 19.03.2020)
[in Russian].
33. Churyumov, A.Yu., Khomutov, M.G., Tsar'kov, A.A., Pozdnyakov, A.V., Solonin, A.N., Efimov, V.M., Mukhanov, E.L. (2014).
Study of the structure and mechanical properties of corrosion-resistant steel with a high concentration of boron at elevated
temperatures. Physics of metals and metallography, vol. 115, no. 8, p. 862 [in Russian].
34. Gorelik, S.S., Dobatkin, S.V., Kaputkina, L.M. (2005). Recristallization of metals and alloys. 3rd edition. Moscow: MISIS,
432 p. [in Russian].
35. Pat. RU 2541212 C2. Production of hexagonal pipe billets for compact storage and transportation of used nuclear fuel
from low-ductile steel with boron content of 1.3–3.5 %, Dubrovskiy, V.A., Efanov, V.Yu., Russkov, E.V., Rusetskiy, V.S.,
no. 2013102757/02, zayavl. 22.01.2013, opubl. 10.02.2015, biul. no. 4 [in Russian].
36. Kadach, M.V., Gamin, Yu.V., Solonin, A.N., Pozdnyakov, A.V. (2014). Profiling the round tube into the hexagon from high boron
content steel. Izvestiya. Ferrous Metallurgy, no. 57 (11), pp. 11–14 [in Russian].
Received 28.09.2020
Summary M.Ye. Nekhaiev1, PhD (Engin.), Director, e-mail: dpm@dneprofmash.com
Т.V. Balakhanova2, PhD (Engin.), Senior Researcher,
e-mail: tatja.balakhanova@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-2493-218X
H.V. Levchenko2, Dr. Sci. (Engin.), Professor, Head of the Laboratory,
https://orcid.org/0000-0003-1173-5320
1Scientific and Production Association “Dneprofmash” (Kamianske, Ukraine)
2Iron and Steel Institute of Z.I. Nekrasov of the NAS of Ukraine (Dnipro, Ukraine)
Production history of hexagonal tubes for nuclear waste sealed storage and transportation
At present time nuclear waste is transported and stored at NPPs in special storage facilities, which are based on a hexagonal
tubes matrix made of steel with a boron content of 1.3–1.8 %. Boron steel ChS82 (04Kh14T3R1F) is the main material for the
production of solid hexagonal tubes. However, the metal consumption rate from the tubing stock to the finished hexagon was
more than 400 %. This is due to the large amount of borides in the steel structure, it has good strength and hardness, but a low
level of ductility both at room and at elevated temperatures.
Presently there is practically no production of canister-tubes in Ukraine, the main part is purchased abroad. For these reasons
in the present work the final stage of production of racks for nuclear fuel storing, rolling mill dressing and grooving of domestic
hexagonal tubes made of 04Kh14T3R1F steel was tested.
It has been established that in the stock hot-rolled tubes the quantity, distribution and size of borides is uneven. Annealing was
carried out before cold deformation of boron steel tubes to improve paste forming properties. Carrying out the recommended
TU-14-3-1680 annealing at 670 °C did not lead to a visible change in the structure, the borides shape and size remained in
the same range. Mechanical properties level remained unchanged. Annealing for all samples at average temperatures of
650–1000 °C slightly increased the plasticity, while the range of values turned out to be high. Investigation of the tubes prop-
erties for two ingots within the same melting operation showed that samples of tubes made from the ingot head have plastic
properties significantly higher than from the ingot bottom. Therein, the strength of the samples remained practically at the
same level and did not depend on the place of metal sampling.
The results of the present work made it possible to successfully carry out experimental rolling of a hexagonal tube with a di-
ameter of 257x7 mm from the 04Kh14T3R1F steel round tube with a diameter of 288x7 mm on a pipe-forming mill 400 of the
Scientific and Production Association "Dneprofmash" in four-roll and two-roll passes.
Hexagonal tubes, dressing, borides, high-chromium steel, mechanical properties.
Keywords
|
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-136 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:01:08Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwmetalsandcastingcom/87/aff16bbb70ef86093822a51c9b6b4487.pdf |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1362026-07-22T13:37:39Z Production history of hexagonal tubes for nuclear waste sealed storage and transportation Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива Нехаєв, М.Є. Балаханова, Т.В. Левченко, Г.В. hexagonal tubes dressing borides high-chromium steel mechanical properties шестигранні труби профілювання бориди високохромиста сталь механічні властивості At present time nuclear waste is transported and stored at NPPs in special storage facilities, which are based on a hexagonal tubes matrix made of steel with a boron content of 1.3–1.8 %. Boron steel ChS82 (04Kh14T3R1F) is the main material for the production of solid hexagonal tubes. However, the metal consumption rate from the tubing stock to the finished hexagon was more than 400 %. This is due to the large amount of borides in the steel structure, it has good strength and hardness, but a low level of ductility both at room and at elevated temperatures. Presently there is practically no production of canister-tubes in Ukraine, the main part is purchased abroad. For these reasons in the present work the final stage of production of racks for nuclear fuel storing, rolling mill dressing and grooving of domestic hexagonal tubes made of 04Kh14T3R1F steel was tested. It has been established that in the stock hot-rolled tubes the quantity, distribution and size of borides is uneven. Annealing was carried out before cold deformation of boron steel tubes to improve paste forming properties. Carrying out the recommended TU-14-3-1680 annealing at 670 °C did not lead to a visible change in the structure, the borides shape and size remained in the same range. Mechanical properties level remained unchanged. Annealing for all samples at average temperatures of 650–1000 °C slightly increased the plasticity, while the range of values turned out to be high. Investigation of the tubes properties for two ingots within the same melting operation showed that samples of tubes made from the ingot head have plastic properties significantly higher than from the ingot bottom. Therein, the strength of the samples remained practically at the same level and did not depend on the place of metal sampling. The results of the present work made it possible to successfully carry out experimental rolling of a hexagonal tube with a diameter of 257x7 mm from the 04Kh14T3R1F steel round tube with a diameter of 288x7 mm on a pipe-forming mill 400 of the Scientific and Production Association "Dneprofmash" in four-roll and two-roll passes. На сьогодні відпрацьоване ядерне паливо транспортують і зберігають у спеціальних сховищах, основою яких є матриця з шестигранних труб зі сталі з вмістом бору 1,3–1,8 %. Основним матеріалом для виробництва цілісних шестигранних труб є сталь, легована бором ЧС82 (04Х14Т3Р1Ф). Однак коефіцієнт витрат металу, під час виробництва від трубної заготовки до готового шестикутника, становить понад 400 %. Це пов'язано з великою кількістю боридів в структурі сталі, тому вона має високу міцність і твердість, але низький рівень пластичності як при кімнатній, так і при підвищених температурах. Нині в Україні практично відсутнє виробництво таких пеналів-труб, основна частина закуповується за кордоном. Тому в даній роботі випробувано кінцевий етап виробництва стелажів для зберігання ядерного палива – профілювання і калібрування на прокатному стані шестигранних труб зі сталі 04Х14Т3Р1Ф вітчизняного виробництва. Встановлено, що в передільних гарячекатаних трубах кількість, розподіл і розмір боридів нерівномірні. Для поліпшення пластичних властивостей перед холодною деформацією труб, було проведено відпал бористої сталі. Проведення рекомендованого ТУ-14-3-1680 відпалу при 670 °С не призвело до видимої зміни структури, форма та розміри боридів залишилися в колишньому діапазоні. Загальний рівень механічних властивостей також залишився практично незмінним. Проведення відпалу при температурах 650–1000 °С в середньому по всім зразкам трохи підвищило пластичність, при цьому розкид значень виявився занадто високим. Дослідження властивостей труб за двома заготовками в межах однієї плавки показав, що зразки труб, що виготовлені з головної частини зливка, мають пластичні властивості значно вищі, ніж від донної. При цьому міцність зразків залишалася практично на одному рівні і від місця відбору металу не залежала. Результати роботи дозволили визначити необхідні режими термообробки та успішно провести дослідну прокатку шестигранної труби 257х7 мм з круглої труби Ø 288х7 мм зі сталі 04Х14Т3Р1Ф на трубопрофільному стані 400 Науково-виробничого об’єднання «Дніпрофмаш» в чотирьохвалковому і двовалковому калібрах. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-15 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/136 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 28 No. 4 (2020): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 28 № 4 (2020): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/136/137 Авторське право (c) 2023 М.Є. Нехаєв, Т.В. Балаханова, Г.В. Левченко https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | шестигранні труби профілювання бориди високохромиста сталь механічні властивості Нехаєв, М.Є. Балаханова, Т.В. Левченко, Г.В. Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива |
| title | Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива |
| title_alt | Production history of hexagonal tubes for nuclear waste sealed storage and transportation |
| title_full | Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива |
| title_fullStr | Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива |
| title_full_unstemmed | Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива |
| title_short | Досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива |
| title_sort | досвід виробництва шестигранних труб для зберігання та транспортування відпрацьованого ядерного палива |
| topic | шестигранні труби профілювання бориди високохромиста сталь механічні властивості |
| topic_facet | hexagonal tubes dressing borides high-chromium steel mechanical properties шестигранні труби профілювання бориди високохромиста сталь механічні властивості |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/136 |
| work_keys_str_mv | AT nehaêvmê productionhistoryofhexagonaltubesfornuclearwastesealedstorageandtransportation AT balahanovatv productionhistoryofhexagonaltubesfornuclearwastesealedstorageandtransportation AT levčenkogv productionhistoryofhexagonaltubesfornuclearwastesealedstorageandtransportation AT nehaêvmê dosvídvirobnictvašestigrannihtrubdlâzberígannâtatransportuvannâvídpracʹovanogoâdernogopaliva AT balahanovatv dosvídvirobnictvašestigrannihtrubdlâzberígannâtatransportuvannâvídpracʹovanogoâdernogopaliva AT levčenkogv dosvídvirobnictvašestigrannihtrubdlâzberígannâtatransportuvannâvídpracʹovanogoâdernogopaliva |