Гафниевый пруток ТУ 48-4-503-88 в Минске

Пруток гафниевый ТУ 48-4-503-88 — сортамент и применение

Гафниевый пруток, поставляемый по ТУ 48-4-503-88, — это деформированный полуфабрикат круглого сечения из реакторного гафния, полученный методом горячей экструзии или ковки с последующей механической обработкой. Технические условия регламентируют химический состав, механические свойства и допуски на геометрические параметры для изделий, применяемых в атомной энергетике и специальных отраслях машиностроения.

Материал характеризуется высоким сечением захвата тепловых нейтронов (около 120 барн), что определяет его использование в системах управления и защиты ядерных реакторов. Прутки изготавливаются из гафния кристаллического йодидного или электронно-лучевой плавки с содержанием основного элемента не менее 99,5 %. Контроль примесей — циркония, титана, алюминия, железа — выполняется спектральным методом на каждой плавке.

Сортамент и механические характеристики

ТУ 48-4-503-88 устанавливает поставку прутков диаметром от 10 до 60 мм, длиной 500–3000 мм. Поверхность должна быть чистой, без расслоений, трещин и плен, допускаются следы зачистки абразивным инструментом. Предельные отклонения по диаметру соответствуют классу точности h11–h12, что обеспечивает стабильный натяг при запрессовке вкладышей в поглощающие стержни.

Механические свойства гафниевого прутка в состоянии поставки:

• предел прочности при растяжении — 350–500 МПа;
• предел текучести условный — не менее 200 МПа;
• относительное удлинение — не менее 20 %;
• твердость по Бринеллю — 130–180 HB.

Микроструктура материала — равноосные зерна -фазы с плотностью дислокаций, характерной для деформированного и рекристаллизованного металла. Размер зерна контролируется в пределах 20–60 мкм, что обеспечивает равномерность деформации при последующей холодной обработке давлением.

Применение в реакторостроении

Основное назначение прутков — изготовление поглощающих элементов стержней СУЗ водо-водяных реакторов типа ВВЭР и РБМК. Гафний используется в качестве материала выгорающего поглотителя в комбинации с эрбием или без него, а также для производства нейтронно-поглощающих вкладышей в тепловыделяющих сборках.

Дополнительные области применения включают:

• производство мишеней для нейтронного легирования кремния;
• изготовление электродов для плазменной резки;
• вакуумная металлургия — геттеры и легирующие добавки;
• химическое машиностроение — арматура для агрессивных сред;
• электронная промышленность — катоды и аноды мощных генераторных ламп.

Технологические особенности обработки

Гафний склонен к газонасыщению при нагреве выше 400 C, поэтому механическая обработка прутков выполняется с применением СОЖ на основе минеральных масел. Резка производится абразивными кругами или на токарных станках с твердосплавным инструментом при скоростях резания 30–60 м/мин. Сварка гафниевых элементов выполняется в среде аргона высокой чистоты или в вакууме электронным лучом.

Холодная деформация прутков допускается с промежуточными отжигами при 700–800 C в вакууме не ниже 110 Па. Степень деформации за один проход не должна превышать 30 % для предотвращения образования трещин по границам зерен.

Приемка прутков осуществляется партиями, каждая из которых сопровождается сертификатом с указанием номера плавки, результатов химического анализа и механических испытаний. Для реакторных применений обязателен ультразвуковой контроль сплошности на отсутствие внутренних дефектов с чувствительностью не хуже 2 мм плоскодонного отражателя.

Вопросы и ответы