Гафниевый слиток ГФИ1 в Минске

Гафниевый слиток ГФИ1 — технические характеристики и применение

Гафниевый слиток ГФИ1 — это продукт реакторной чистоты, получаемый методом йодидного рафинирования или электронно-лучевой плавки. Марка ГФИ1 соответствует требованиям ТУ 95.250-88 и предназначена для последующей деформационной переработки в полуфабрикаты: листы, прутки, проволоку, трубы и фольгу. Основное назначение материала — использование в системах управления и защиты ядерных реакторов, где требуется максимально высокое сечение захвата тепловых нейтронов.

Металлургические особенности слитков ГФИ1

Слитки ГФИ1 отличаются низким содержанием примесей внедрения — кислорода, азота, углерода и водорода. Суммарное содержание металлических примесей не превышает 0,05 %, что обеспечивает стабильность ядерно-физических характеристик. Структура слитка — крупнокристаллическая, с размером зерна 1–5 мм, что требует соблюдения температурно-деформационных режимов при последующей прокатке и ковке.

Механические свойства гафния ГФИ1 в состоянии после ковки:

• Предел прочности при растяжении — 350–450 МПа
• Предел текучести — 180–250 МПа
• Относительное удлинение — 25–35 %
• Твёрдость по Бринеллю — 130–180 HB
• Плотность — 13,31 г/см

Применение слитков ГФИ1 в атомной отрасли

Основной потребитель гафниевых слитков ГФИ1 — предприятия атомного машиностроения. Из материала изготавливают поглощающие стержни СУЗ для водо-водяных энергетических реакторов ВВЭР-1000, ВВЭР-1200, а также для исследовательских установок. Высокое эффективное сечение захвата тепловых нейтронов (около 115 барн) позволяет использовать гафний в качестве замены бористой стали и кадмия в системах компенсации реактивности.

Помимо ядерной энергетики, слитки ГФИ1 применяются:

• В производстве катодов для мощных электронно-лучевых установок
• При изготовлении жаропрочных сплавов для газотурбинных двигателей
• В вакуумной металлургии как раскислитель и легирующая добавка
• В химическом аппаратостроении для оборудования, работающего с агрессивными средами

Технологические параметры переработки

Деформация слитков ГФИ1 выполняется в интервале температур 750–950 C. При нагреве выше 1000 C наблюдается интенсивное окисление поверхности с образованием оксидной плёнки, что требует применения защитной атмосферы или вакуума. Ковка и прокатка проводятся с суммарной степенью деформации до 90 % без промежуточных отжигов. Рекристаллизационный отжиг полуфабрикатов выполняется при 700–800 C в вакууме не хуже 110 Па.

Контроль качества и приёмочные испытания

Каждая партия слитков ГФИ1 подвергается входному контролю на содержание циркония, гафния и примесей. Дополнительно выполняется проверка макроструктуры на отсутствие расслоений, трещин и усадочных раковин. Для ответственных применений проводится ультразвуковой контроль сплошности с чувствительностью не хуже 2 мм плоскодонного отражателя. По требованию заказчика возможна поставка слитков с аттестацией ядерно-физических характеристик.

Вопросы и ответы