Циркониевая труба Э110 в Минске

Циркониевая труба Э110: характеристики, сортамент и применение

Циркониевая труба Э110 — трубный прокат из циркониевого сплава Э110 (Zr–1 % Nb), предназначенный для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и каналов ядерных реакторов на тепловых нейтронах. Сплав относится к системе цирконий–ниобий и легирован добавкой ниобия 0,9–1,1 % по массе. Труба Э110 сочетает малое сечение захвата тепловых нейтронов (a 0,18 барн для Zr) с высокой коррозионной стойкостью в водном теплоносителе первого контура при температуре до 350 C и давлении до 16 МПа.

Сортамент и геометрические параметры

Трубы Э110 выпускают холоднодеформированными (холоднокатаными) с последующей вакуумной термообработкой. Типовые размеры оболочечных труб: наружный диаметр 9,1–13,6 мм, толщина стенки 0,6–0,9 мм. Канальные трубы имеют больший диаметр — до 88 мм при толщине стенки 2–4 мм. Отклонение по наружному диаметру не превышает 0,05 мм, по толщине стенки — 10 %. Кривизна на длине 1 м — не более 1 мм. Шероховатость внутренней поверхности Ra 0,8 мкм.

Структура и физико-механические свойства

Металл трубы Э110 имеет гексагональную плотноупакованную (ГПУ) решётку -циркония с преимущественной текстурой, формируемой при холодной деформации. Плотность сплава — 6,45 г/см. Модуль упругости — 95–99 ГПа. Температура полиморфного превращения — 860–880 C. Теплопроводность при 300 C — 17–18 Вт/(мК). Термическая обработка проводится в вакууме при остаточном давлении не выше 1,310 Па и температуре 560–600 C для снятия наклёпа и получения рекристаллизованной или частично рекристаллизованной структуры.

Коррозионная стойкость и радиационная стойкость

В воде первого контура с борной кислотой и водородом (pH 6,8–7,2, содержание O 0,005 мг/кг) скорость коррозии труб Э110 не превышает 0,5–1,0 мкм/год. Сплав устойчив к нодулярной коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН) при напряжениях до 150 МПа. Радиационное распухание при повреждающей дозе 10 сна/см не превышает 0,5 %. Радиационный рост (radiation growth) при флюенсе 10 н/см (E > 1 МэВ) — не более 1 % в направлении, перпендикулярном базисным плоскостям текстуры.

Области применения

• Оболочки ТВЭЛ водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР-1000, ВВЭР-1200) и реакторов типа PWR.
• Каналы и трубы технологических каналов реакторов РБМК-1000.
• Дистанционирующие решётки и элементы внутрикорпусных устройств.
• Трубопроводы первого контура и коллекторы теплоносителя в атомной энергетике.
• Элементы парогенераторов и теплообменного оборудования с водным теплоносителем.
• Экспериментальные сборки исследовательских реакторов на тепловых нейтронах.

Нормативная база и контроль качества

Трубы Э110 изготавливаются по техническим условиям, гармонизированным с требованиями ГОСТ 23279 и отраслевых стандартов атомной отрасли. Химический состав регламентируется по содержанию Nb (0,9–1,1 %), Fe (0,02–0,07 %), O (0,09–0,13 %), C ( 0,02 %), N ( 0,008 %). Приёмо-сдаточные испытания включают:

• ультразвуковую дефектоскопию сплошности металла;
• гидравлические испытания на герметичность при давлении 1,5 рабочего;
• металлографический контроль структуры и размера зерна;
• испытания на растяжение при 20 C и 350 C;
• определение содержания водорода ( 0,002 %) и гафния ( 0,01 %).

Вопросы и ответы