Циркониевая труба ТУ 95.166-83 в Минске

Циркониевая труба ТУ 95.166-83 — технические характеристики и применение

Циркониевая труба, изготовленная по ТУ 95.166-83, представляет собой холоднодеформированный или горячепрессованный трубный прокат из циркониевых сплавов, предназначенный для ответственных узлов ядерной энергетики и химического машиностроения. Технические условия регламентируют геометрические параметры, химический состав и механические свойства труб, работающих в условиях высоких температур, давления и агрессивных сред.

Основное назначение циркониевых труб по ТУ 95.166-83 — изготовление тепловыделяющих сборок (ТВС), каналов и оболочек твэлов водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) и кипящих реакторов (РБМК). Материал характеризуется низким эффективным сечением захвата тепловых нейтронов, что обеспечивает высокую ядерную безопасность и экономичность топливного цикла. Дополнительно трубы применяются в теплообменном оборудовании, работающем с концентрированной соляной, азотной и уксусной кислотами при повышенных температурах.

Сортамент и геометрические параметры

ТУ 95.166-83 устанавливает выпуск труб с наружным диаметром от 6 до 90 мм и толщиной стенки от 0,5 до 6,0 мм. Допуски на диаметр и толщину стенки соответствуют классам точности, обеспечивающим взаимозаменяемость при сборке топливных кассет. Длина труб поставляется мерная или кратная мерной — от 1 до 6 метров, предельные отклонения по длине не превышают 10 мм.

Поверхность труб не должна иметь трещин, плен, закатов и расслоений. Допускаются локальные дефекты, удаляемые зачисткой, при условии сохранения минимальной толщины стенки. Контроль геометрии выполняется ультразвуковым методом и калибрами-пробками, что гарантирует стабильность проходного сечения по всей длине.

Химический состав и механические свойства

Трубы изготавливаются из циркониевых сплавов марок Э110 и Э125, легированных ниобием (0,9–1,1 %) и оловом (1,2–1,5 % соответственно). Содержание гафния ограничено на уровне не более 0,005 %, что критично для нейтронно-физических характеристик активной зоны. Примеси железа, кремния и углерода нормируются в пределах сотых долей процента.

Механические свойства труб после термической обработки в вакууме или среде инертного газа обеспечивают предел прочности на уровне 380–450 МПа при относительном удлинении не менее 20 %. Твердость по Виккерсу составляет 160–220 HV. Материал сохраняет пластичность при криогенных температурах и не склонен к хрупкому разрушению в интервале рабочих температур реакторной установки.

Технология производства и контроль качества

Технологический процесс изготовления труб включает многоступенчатую холодную прокатку на станах ХПТР с промежуточными вакуумными отжигами. Деформация за проход составляет 30–60 %, что обеспечивает формирование мелкозернистой рекристаллизованной структуры с размером зерна 5–15 мкм. Финальная термическая обработка проводится при температуре 580–620 C с выдержкой 2–4 часа.

Каждая партия труб подвергается приемо-сдаточным испытаниям: растяжение при комнатной температуре, гидравлическое давление, ультразвуковой контроль сплошности, вихретоковый контроль поверхности. Выборочно контролируется коррозионная стойкость в пароводяной среде при температуре 400 C и давлении 10 МПа в течение 72 часов. По результатам испытаний оформляется сертификат качества с указанием фактических значений механических свойств и результатов неразрушающего контроля.

Условия эксплуатации и ограничения

Циркониевые трубы по ТУ 95.166-83 рассчитаны на длительную работу при температуре до 350 C в водном теплоносителе с pH 6,5–7,5. Максимальная температура оболочки твэла в аварийных режимах ограничена 1200 C с учетом окисления и охрупчивания. Применение труб при температурах выше 400 C в атмосфере воздуха не рекомендуется из-за интенсивного окисления циркония.

Материал чувствителен к водородному охрупчиванию: содержание водорода в металле не должно превышать 0,0015 %. При монтаже и транспортировке исключается контакт с хлорсодержащими соединениями и влагой, способными вызвать локальную коррозию. Хранение осуществляется в сухих отапливаемых помещениях при относительной влажности не более 60 %.

Вопросы и ответы