Ванадиевый лист ТУ 48-4-373-76 в Минске

Ванадиевый лист ТУ 48-4-373-76: технические характеристики и области применения

Ванадиевый лист по ТУ 48-4-373-76 — это деформированный полуфабрикат из пластичного ванадия технической чистоты, полученный холодной прокаткой с промежуточными отжигами в вакууме или инертной среде. Данный технический документ регламентирует поставку листов толщиной от 0,5 до 6,0 мм, шириной до 600 мм и длиной до 1500 мм. Материал сохраняет пластичность при температурах до –196 C и демонстрирует высокую радиационную стойкость, что определяет его применение в атомной энергетике и специальном машиностроении.

Технические параметры и структура

Ванадий технической чистоты содержит не менее 99,5 % основного элемента. Основные примеси — углерод, кислород, азот и железо — строго нормируются, поскольку их содержание определяет твёрдость и пластичность листа. Кислород и азот являются твёрдорастворимыми упрочнителями; их суммарное содержание не должно превышать 0,15 %. Структура листа после рекристаллизационного отжига — однородные равноосные зёрна размером 20–50 мкм.

Плотность ванадия — 6,11 г/см. Модуль упругости — 128 ГПа. Коэффициент теплового расширения в интервале 20–500 C составляет 8,3 10 К. Теплопроводность — 31 Вт/(мК). Ванадиевый лист парамагнитен и не претерпевает фазовых превращений в диапазоне от –200 до +400 C, что обеспечивает стабильность геометрии при термоциклировании.

Химический состав и примеси

Согласно ТУ 48-4-373-76, массовая доля примесей в ванадиевом листе ограничена следующими значениями:

• кислород — не более 0,08 %;
• азот — не более 0,05 %;
• углерод — не более 0,04 %;
• железо — не более 0,10 %;
• кремний — не более 0,05 %;
• алюминий — не более 0,03 %.

Суммарное содержание примесей внедрения (O + N + C) не превышает 0,17 %. Именно этот показатель определяет склонность листа к хрупкому разрушению при низких температурах. При содержании кислорода выше 0,10 % наблюдается охрупчивание при изгибе на 90.

Технология производства

Исходная заготовка — ванадий, полученный алюминотермическим восстановлением или вакуумно-дуговым переплавом. Прокатка ведётся в защитной атмосфере аргона или в вакууме не хуже 10 Па. Температура начала прокатки — 900–1000 C, окончания — 600–700 C. Промежуточные отжиги выполняются при 1000–1100 C в вакууме с выдержкой 1–2 ч. Финальная операция — холодная прокатка с обжатием 10–20 % для обеспечения точности геометрии и чистоты поверхности.

Кромки листа обрезаются на гильотинных ножницах или дисковых пилах. Плоскостность контролируется на поверочной плите; допустимая кривизна — не более 5 мм на 1 м длины. Шероховатость поверхности после холодной прокатки — Ra 1,6 мкм.

Области применения

Ванадиевый лист ТУ 48-4-373-76 востребован в следующих отраслях:

• атомная энергетика — облицовка тепловыделяющих сборок, элементы внутрикорпусных устройств реакторов на быстрых нейтронах;
• термоядерные установки — компоненты первой стенки и дивертора, обращённые к плазме;
• специальное машиностроение — мембраны, сильфоны и уплотнительные элементы высокотемпературных узлов;
• электронная промышленность — подложки и экраны для вакуумных приборов;
• химическое аппаратостроение — футеровка реакторов для агрессивных сред при температурах до 400 C.

В реакторостроении лист применяется для изготовления каналов охлаждения и промежуточных слоёв в диффузионных соединениях ванадий–титан–сталь. Низкое сечение захвата тепловых нейтронов (5,1 барн) делает ванадий предпочтительным перед нержавеющими сталями в активной зоне.

Обработка и сварка

Механическая обработка ванадиевого листа возможна твердосплавным инструментом с обильным охлаждением. Сварка выполняется в камерах с контролируемой атмосферой аргона или гелия. Электронно-лучевая сварка обеспечивает минимальную зону термического влияния. После сварки рекомендуется вакуумный отжиг при 900–1000 C для снятия напряжений.

Вопросы и ответы