Формування структури та властивостей сталі і сплавів при виробництві труб для ядерних енергетичних установок - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ СТАЛІ І СПЛАВІВ ПРИ ВИГОТОВЛЕННІ ТРУБ ДЛЯ ЯДЕРНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОКОфіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Шаповалова Оксана Михайлівна, Фізико-технологічний інститут при Дніпропетровському Національному університеті, завідуюча лабораторією нових матеріалів та безвідходних технологій кафедри безпеки життєдіяльності доктор технічних наук, професор Волчок Іван Петрович, Запорізький Національний технічний університет, завідуючий кафедрою технології металів доктор технічних наук, професор кафедри металознавства Куцова Валентина Зіновіївна, Національна металургійна академія України, м. Визначено механізми структуроутворення і досягнення необхідних властивостей металу в нових технологічних схемах виготовлення зливків, трубної заготовки і труб зі сплаву цирконію з ніобієм. Комплексне дослідження властивостей, текстури, фазового складу, орієнтації гідридів, корозійної стійкості, повзучості дослідних партій труб-оболонок зі сплаву цирконію з ніобієм підтвердили їхню високу якість, властивості, надійність, можливість промислового виробництва в Україні. Формирование структуры и свойств стали и сплавов при производстве труб для ядерных энергетических установок. По результатам полупромышленного эксперимента для изготовления опытных партий труб предложены новые технологические схемы горячей и холодной деформации, термической и химико-технологической обработки труб, выбраны температурно-деформационные схемы и параметры, изготовлены опытные партии труб из сплава Zr1Nb на предприятиях Украины.На цій підставі висувається комплекс надвисоких вимог до труб-оболонок: високі механічні властивості при різних температурах, корозійна стійкість у різних середовищах при високих тисках і температурах, необхідна структура, текстура, стан поверхні, обмеження по анізотропії властивостей, орієнтації гідридів, наявності іонів фтору на поверхні. У світовій практиці технології виробництва труб-оболонок твел зі сплавів цирконію створювали 30-40 років тому, на цій підставі при організації їхнього виробництва в Україні варто враховувати досягнення сучасної науки і техніки. Творче узагальнення світової науки і практики дозволило встановити, що в найбільш повній мірі комплекс металознавчих та технологічних задач виробництва і використання труб в активній зоні АЕС зводиться до зменшення структурної і хімічної неоднорідності металів на всіх стадіях технологічних процесів: виплавки металу, виготовлення заготовки і труб; створення структур визначеного типу, що забезпечать підвищення радіаційної, корозійної стійкості, зниження гідридної крихкості; поліпшення якості поверхні виробів. Таким чином, необхідність рішення комплексної наукової проблеми підвищення якості труб і організації їхнього виробництва для активної зони ядерних енергетичних установок (ЯЕУ) в Україні визначає актуальність і загальнодержавне значення теми дисертації. Розробити технологію виготовлення труб-оболонок твел зі сплаву Zr1Nb на українських підприємствах і провести її промислове випробування; комплексно оцінити якість прокатаних труб за такими показниками: хімічний склад, механічні властивості при різних температурах, анізотропія властивостей, повзучость, структура, текстура, фазовий склад, корозійні властивості, орієнтація гідридів; установити критичні процеси, що визначають якість цирконієвої продукції на всіх стадіях її виготовлення, і розробити нормативну документацію (ТУ, методики, технологічні інструкції) для організації промислового виробництва труб-оболонок твел реакторів ВВЕР-1000 в Україні.Узагальнення досвіду провідних вчених та світової практики вказує, що основними причинами розгерметизації твел є: гідридна крихкість, корозія під напруженням, радіаційний ріст і повзучість, що змінюють геометричні розміри твел і, як результат, механічна взаємодія між паливними таблетками і оболонкою, осадження продуктів корозії першого контуру на поверхні твел та інш. У роботі проаналізований досвід побудови технологічного процесу виготовлення труб зі сплавів цирконію провідними фірмами світу та напрямки їхньої діяльності по удосконаленню технології, що, в основному, полягає у використанні плакування внутрішніх шарів чистим цирконієм, модифікації поверхні, розробки і використанні нових сплавів, а також удосконаленні процесів b-гартування і поліпшення деформаційної субструктури металу. Разом з тим, на думку автора, проблеми підвищення корозійної та радіаційної стійкості варто вирішувати не тільки за рахунок вибору нових матеріалів, але й за рахунок удосконалення технологічних процесів виробництва труб-оболонок з використанням нових схем деформації, термічної обробки, їхнього поєднання й інших нетрадиційних підходів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ