Структуроутворення і формування властивостей трубної заготовки і труб для атомної енергетики з використанням нових способів виробництва - Автореферат

Некрасова національної академії наук УКРАЇНИ буряк ТЕТЯНА МИКОЛАЇВНА СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ і формування властивостей трубної ЗАГОТОВКИ і труб для атомної енергетики З ВИКОРИСТАННЯМ НОВИХ СПОСОБІВ ВИРОБНИЦТВАДо її першочергових проблем відносяться: підвищення безпеки енергоблоків, перш за все за рахунок надійності трубопроводів, їх модернізація і реконструкція, де гостро позначена ситуація з трубопроводами з корозійностійкої сталі; виконання Комплексної програми створення національного ядерно-паливного циклу (ЯПЦ), що передбачає організацію виробництва цирконієвого прокату і труб-оболонок тепловиділяючих елементів (твел); розміщення відпрацьованого ядерного палива (ВЯП), для цього потрібні матеріали-поглиначі, зокрема з високобористої сталі; заміна конденсаторів турбін, де в якості матеріалу для труб розглядається технічний титан. Ще не повністю реалізовані можливості формування структур в технологічних процесах виготовлення труб, які можуть забезпечити підвищення експлуатаційних характеристик в умовах роботи в атомних реакторах і відповідальних системах АЕС. Тому дослідження процесів структуроутворення і формування властивостей на стадіях від заготовки до готових труб, одержаних з використанням нетрадиційних технологічних процесів, розробка науковообгрунтованих принципів побудови нових ресурсозберігаючих технологій, які б сприяли підвищенню структурної однорідності і поліпшенню комплексу властивостей, є актуальними як з наукової, так і практичної точок зору. Метою є підвищення структурної однорідності і забезпечення комплексу властивостей в трубній заготовці і трубах з високолегованої корозійностійкої сталі, сплавів на основі цирконію і титана, що задовольняє умовам експлуатації труб в атомній енергетиці. Встановлено, що литі заготовки ГЕМП із сплавів цирконію і титана мають більш однорідну за розміром і формою вихідного b-зерна і шириною а-пластин структуру порівняно із заготовкою штатного електронно-променевого переплаву (ЕПП), а також понижений в 1,5…2 рази вміст домішок (О, N, С, Fe, Si і ін.), які негативно впливають на технологічні і службові властивості труб.В першому розділі проведений літературний огляд по темі дисертації, що включає: аналіз вимог до труб для атомної енергетики із різноманітних матеріалів, результати їх до і після реакторних випробувань; оцінку впливу традиційних технологічних факторів на структуру і властивості заготовки і труб. Встановлено, що сучасні тенденції передбачають підвищення вимог до труб, призначених для АЕС, де особлива роль відводиться формуванню стабільної однорідної структури, в т.ч. з низькоенергетичними границями зерен, пониженим вмістом включень і шкідливих домішок. Традиційні технології отримання труб залишаються багатоциклічними, містять недосконалі схеми виплавки, деформації і термічної обробки, які часто не забезпечують необхідну якість металу по хімічній чистоті, регламентованим структурі і властивостям. Матеріалом дослідження служили трубна заготовка і труби із сталі 08Х18Н10Т, 03Х17Н14М2, 15Х25Т, сплаву цирконію Zr1Nb, технічного титана ВТ1-0, а також злитки із сплаву цирконію з Nb, Sn, Fe і високобористої сталі (0,8…1,72 % В). Результати кількісної металографії, одержані за допомогою компютерної обробки структурних параметрів підтвердили, що більш однорідні і симетричні зерна формуються в трубах, що прокатані за новою технологією з литої заготовки (в дужках приведені дані про структуру труб, прокатаних за традиційною технологією), де коефіцієнти варіації (описують різнозернистість) складають 0,61…0,71 (0,75…0,87), а коефіцієнт асиметрії (відношення поперечних довжин хорд до подовжніх) 0,96…0,98 (1,14…1,32).З аналізу літературних джерел встановлено, що зниження вмісту шкідливих домішок, підвищення структурної однорідності і рівня механічних властивостей є необхідною умовою поліпшення комплексу експлуатаційних характеристик труб, призначених для атомної енергетики (стійкість до повзучості, корозії, окрихчування), що не завжди забезпечує сучасна металургійна і трубна промисловість. На сьогодні практично відсутні дослідження, що відображають вплив технологічних факторів при виробництві трубної заготовки на формування структури і властивостей в передільних і готових трубах. До теперішнього часу обмежена інформація про результати комплексного дослідження труб, одержаних з металу ГКР, ЕПП, ГЕМП, ВЦБЛ, що стримує розширення використання їх на АЕС. Встановлено, що в трубах формується неоднорідна структура після різної стадії розміцнення з наявністю нерекристалізованих зерен, це знижує експлуатаційні властивості труб. Встановлено, що локалізація-ферриту в міждендритних ділянках ВЦБЛ заготовки і протікання в процесі трубного переділу a®g-перетворення з формуванням однофазної структури на основі аустеніту, приводить до посилення лікваційної смугастості в трубах в порівнянні з металом ГКР.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ