Циркониевый пруток R703 в Минске

Циркониевый пруток R703: характеристики, сортамент и применение

Циркониевый пруток R703 — продукция из сплава циркония с оловом (Zr–Sn), соответствующего системе Zircaloy-4 по ASTM B351 и ASTM B550. Сплав содержит 1,2–1,7 % олова, 0,18–0,24 % железа, 0,07–0,13 % хрома и не более 0,007 % никеля. Такая композиция обеспечивает минимальное сечение захвата тепловых нейтронов — не более 0,22 барн — и высокую стойкость к коррозии в перегретом паре и воде первого контура при 300–360 C. Пруток R703 поставляется в отожжённом состоянии с регламентированным размером зерна и низким содержанием гафния — не более 100 ppm.

Сортамент и механические свойства

Прутки выпускаются диаметром от 6 до 150 мм в зависимости от способа производства. Горячекатаные прутки проходят правку и обточку, холоднотянутые — вакуумный отжиг при 650–750 C. Предел прочности при растяжении в отожжённом состоянии составляет 380–510 МПа, предел текучести — 240–350 МПа, относительное удлинение — не менее 14 %. Твёрдость по Виккерсу — 150–200 HV. Прутки диаметром до 25 мм поставляются в прутках длиной 2–4 м, свыше 25 мм — мерной длины по согласованию.

Области применения

• Тепловыделяющие сборки реакторов ВВЭР и PWR: изготовление концевых деталей, дистанционирующих решёток, крепежа ТВС.
• Каналы СУЗ и внутрикорпусные устройства реакторных установок, работающие в потоке теплоносителя первого контура.
• Химическое аппаратостроение: реакторы, теплообменники и трубопроводы для сред на основе соляной и серной кислот при 100–200 C.
• Медицинское оборудование: компоненты имплантатов и хирургического инструмента, контактирующие с биологическими тканями.
• Оборудование для производства ядерного топлива: пресс-формы, оправки, оснастка для таблетирования.
• Приборостроение: детали датчиков и зондов, работающих в агрессивных средах и при высоких температурах.

Технологические особенности обработки

Пруток R703 обрабатывается резанием с применением твердосплавного инструмента и обильного охлаждения. Точение и фрезерование проводят на скоростях 30–60 м/мин. Сварка выполняется в среде аргона вольфрамовым электродом; зона термического влияния требует последующего отжига при 600–700 C. При нагреве выше 800 C на воздухе наблюдается интенсивное окисление, поэтому горячую обработку проводят в вакууме или инертной атмосфере. Сплав сохраняет пластичность при криогенных температурах до –196 C.

Контроль качества и нормативная база

• ASTM B351 — стандарт на циркониевые и циркониево-оловянные прутки и заготовки для ядерных применений.
• ASTM B550 — технические условия на циркониевые прутки и проволоку общего назначения.
• ASTM E8/E8M — испытания на растяжение при комнатной температуре.
• ASTM E112 — определение размера зерна металлографическим методом.
• ASTM B353 — контроль коррозионной стойкости в воде и паре при высоких температурах.

Каждая партия сопровождается сертификатом с указанием химического состава, механических свойств и результатов коррозионных испытаний. Содержание гафния контролируется отдельно, поскольку превышение порога 100 ppm резко увеличивает сечение захвата нейтронов.

Вопросы и ответы