Гафниевый лист ГФМ-2 в Минске

Гафниевый лист ГФМ-2 — технические характеристики и применение

Гафниевый лист ГФМ-2 — это полуфабрикат из гафния марки ГФМ-2, получаемый методом горячей и холодной прокатки с последующей термической обработкой. Материал относится к категории реакторных гафниевых изделий и применяется в узлах, работающих в условиях интенсивного нейтронного облучения и высоких температур. Лист ГФМ-2 отличается низким эффективным сечением захвата тепловых нейтронов, что делает его востребованным в атомной энергетике для изготовления регулирующих элементов.

Химический состав и структура

Гафний марки ГФМ-2 — это технически чистый гафний с контролируемым содержанием примесей. Основные легирующие элементы отсутствуют, материал поставляется в деформированном и термически обработанном состоянии. Содержание гафния — не менее 99,5 %, суммарное количество примесей ограничено требованиями ТУ на полуфабрикаты. Ключевые контролируемые примеси:

• цирконий — не более 0,5 %;
• железо — не более 0,05 %;
• кремний — не более 0,01 %;
• титан — не более 0,01 %;
• азот — не более 0,01 %;
• кислород — не более 0,05 %.

Микроструктура листа ГФМ-2 после рекристаллизационного отжига представляет собой равноосные зёрна альфа-фазы с гексагональной плотноупакованной решёткой. Размер зерна контролируется в диапазоне 10–50 мкм, что обеспечивает стабильность механических свойств при последующей холодной деформации.

Механические свойства при нормальной и повышенной температуре

Лист ГФМ-2 в состоянии поставки характеризуется сочетанием прочности и пластичности, достаточным для формообразующих операций. Предел прочности при комнатной температуре составляет 380–480 МПа, предел текучести — 250–350 МПа, относительное удлинение — не менее 25 %. При нагреве до 300–400 C прочностные характеристики снижаются, что необходимо учитывать при проектировании элементов, работающих в горячих зонах.

Сортамент и допуски на размеры

Гафниевый лист ГФМ-2 поставляется в диапазоне толщин 0,5–10 мм. Ширина листа — от 300 до 600 мм, длина — от 500 до 1500 мм. Допуски на толщину соответствуют классу точности В по ГОСТ 26877: для листов толщиной до 3 мм — 0,05 мм, для листов 3–6 мм — 0,10 мм, для листов свыше 6 мм — 0,15 мм. Отклонение от плоскостности не превышает 5 мм на 1 метр длины.

Поверхность листов ГФМ-2 не имеет трещин, расслоений, плен и посторонних включений. Допускаются незначительные следы технологической смазки и цвета побежалости после отжига. Кромки листов обрезаны под прямым углом, заусенцы удалены.

Применение в атомной и химической промышленности

Основное назначение листа ГФМ-2 — изготовление поглощающих элементов систем управления и защиты ядерных реакторов. Гафний эффективно поглощает тепловые нейтроны, при этом сохраняет работоспособность в условиях длительного облучения без существенного изменения геометрии. Из листа изготавливаются:

• пластины поглощающих сборок ВВЭР и PWR;
• оболочки регулирующих стержней;
• экраны и защитные вкладыши активной зоны;
• детали исследовательских реакторов;
• компенсирующие элементы в судовых ядерных установках.

В химическом машиностроении лист ГФМ-2 применяется для футеровки аппаратов, работающих с концентрированными кислотами при повышенной температуре. Гафний устойчив к соляной, серной и азотной кислотам в широком диапазоне концентраций, что позволяет использовать его в теплообменниках, реакторах и трубопроводной арматуре агрессивных производств.

Технологические особенности обработки

Лист ГФМ-2 допускает холодную штамповку, гибку и вытяжку с ограниченными степенями деформации. Радиус гиба — не менее 3–5 толщин листа. При резке рекомендуется использовать механические ножницы или гидроабразивную резку; лазерная резка ограничена из-за высокой химической активности гафния в расплавленном состоянии. Сварка листов ГФМ-2 выполняется в среде аргона высокой чистоты с применением вольфрамового электрода, при этом обязателен предварительный подогрев до 150–200 C для предотвращения образования трещин.

Вопросы и ответы