Циркониевая лента Э125 в Минске

Циркониевая лента Э125: технические характеристики и применение

Циркониевая лента Э125 — это холоднокатаный или горячекатаный прокат из циркониевого сплава, легированного гафнием в количестве до 2,5%. Материал относится к группе реакторных циркониевых сплавов и предназначен для работы в активных зонах ядерных реакторов, а также в агрессивных химических средах при повышенных температурах. Лента Э125 поставляется в рулонах или отрезками мерной длины, толщиной от 0,3 до 3,0 мм и шириной от 20 до 300 мм.

Химический состав и структура

Сплав Э125 — это система Zr–Nb с номинальным содержанием ниобия 2,5%. Основные легирующие компоненты:

• ниобий — 2,4–2,8%, обеспечивает дисперсионное упрочнение;
• гафний — не более 2,5%, компенсирует тепловое сечение захвата;
• железо — до 0,05%, стабилизирует структуру;
• кислород — 0,05–0,12%, повышает прочностные характеристики;
• цирконий — основа, остальное.

После деформации и промежуточных отжигов лента имеет рекристаллизованную мелкозернистую структуру с размером зерна 5–10 мкм, что обеспечивает стабильность механических свойств в интервале рабочих температур. Контроль текстуры проката выполняется методом рентгеноструктурного анализа — коэффициент текстурной ориентации базисных плоскостей не превышает 0,35.

Механические свойства ленты Э125

Прокат поставляется в отожжённом состоянии (мягком) или с нагартовкой. Механические характеристики при комнатной температуре регламентируются техническими условиями и зависят от толщины ленты:

При температуре 350 C предел текучести отожжённой ленты составляет не менее 140 МПа, что соответствует требованиям к материалам тепловыделяющих сборок. Твёрдость по Виккерсу HV5 — 160–200 единиц в отожжённом состоянии.

Коррозионная стойкость и эксплуатационные параметры

Циркониевая лента Э125 демонстрирует высокую устойчивость к коррозии в воде и паре при температурах до 350 C. Привес массы в автоклавных испытаниях (вода, 350 C, 16,8 МПа, 72 часа) не превышает 22 мг/дм. Материал также стоек к воздействию:

• кислот — соляной, серной, азотной (до 30% концентрации);
• щелочей — едкого натра, едкого калия;
• органических сред — уксусной, муравьиной кислот;
• расплавов солей при температурах до 400 C.

Сечение захвата тепловых нейтронов для сплава Э125 составляет 0,18 барна, что делает его пригодным для использования в ядерных реакторах типа ВВЭР и РБМК. Рабочий интервал температур — от –196 C (криогенные испытания) до 400 C в окислительной среде.

Технология производства и контроль качества

Лента Э125 изготавливается методом вакуумно-дугового переплава с последующей горячей прокаткой при 750–850 C и холодной прокаткой с промежуточными вакуумными отжигами при 580–650 C. Финальный отжиг выполняется в вакууме не хуже 110 Па для удаления газовых примесей.

Каждая партия ленты проходит контроль:

• ультразвуковая дефектоскопия на расслоения и включения;
• спектральный анализ химического состава;
• испытания на растяжение при 20 C и 350 C;
• автоклавные коррозионные испытания;
• контроль геометрических размеров и состояния кромки.

Допуск по толщине для ленты до 1,0 мм составляет 0,03 мм, для ленты свыше 1,0 мм — 0,05 мм. Серповидность не превышает 1 мм на 1 метр длины, скручивание — 2 мм на 1 метр.

Применение ленты Э125

Основные области использования циркониевой ленты Э125 связаны с атомной энергетикой и химическим машиностроением:

• изготовление дистанционирующих решёток тепловыделяющих сборок ядерных реакторов;
• производство чехлов и оболочек для термопар в активной зоне;
• футеровка аппаратов химической промышленности, работающих с агрессивными средами;
• изготовление уплотнительных элементов и мембран для насосного оборудования;
• производство электродов для электрохимических процессов;
• создание теплозащитных экранов в высокотемпературных установках.

Лента хорошо поддаётся штамповке, гибке и вырубке. Сварка выполняется аргонодуговым методом с присадочной проволокой из того же сплава или электронно-лучевой сваркой в вакууме. Резка ленты производится на ленточнопильных станках с охлаждением или гидроабразивным методом.

Вопросы и ответы