![Page 1: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/1.jpg)
ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000
В.А. Маркелов, В.В. Новиков, М.М. Перегуд, В.Ф. Коньков, В.Н. Шишов, А.А. Балашов
ФГУП ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, Москва
5-я международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР»
29 мая-1 июня 2007 г., Подольск, РоссияФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС»
![Page 2: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/2.jpg)
ВВЕДЕНИЕ
Штатный сплав Э110 на основе смеси электролитического и иодидного Zr обеспечивает оболочкам твэлов ВВЭР-1000 проектные параметры эксплуатации;
Осваивается производство губчатого Zr и переход на него в качестве основы сплава Э110;
Э110 на основе губки из электролитического Zr ОАО «ЧМЗ» уступает по сопротивлению ползучести штатному сплаву Э110;
Задача оптимизировать состав сплава Э110 на основе губки для обеспечения проектных параметров по ползучести твэлов ВВЭР-1000.
![Page 3: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/3.jpg)
ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВА Э110 НА ОСНОВЕ ГУБКИ
• Нет различий со штатным Э110 в
структурно-фазовом состоянии;
текстуре;
кратковременных механических свойствах
![Page 4: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/4.jpg)
Маркер № плавки основа сплаваcодержание элемента, ppm
Fe O▲ 210-02
губка ОАО «ЧМЗ»120 340
312-03 90 500□ 317-03 160 300
155-99Французская
губка440 440
○ 705-99Электролитический
и иодидный Zr120 350
Коррозионная стойкость
Кинетика коррозии сплава Э110 на разной шихтовой основе
![Page 5: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/5.jpg)
Радиационный рост
Зависимость деформации радиационного роста от флюенса нейтронов оболочечных труб из сплава Э110 на основе смеси электролитического и
иодидного () и губчатого () циркония (облучение в БОР-60)
![Page 6: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/6.jpg)
Термическая ползучесть
Зависимость окружной деформации термической ползучести от времени для оболочечных труб из сплава Э110 штатного состава по кислороду (300) и железу (100 ppm) при испытании под внутренним
давлением (400 ˚С, 100 МПа)
![Page 7: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/7.jpg)
Поведение при высокотемпературном окислении
Внешний вид образцов из сплава Э110 на основе
электролитического и иодидного циркония (а) и губчатого циркония
(б) после окисления в паре при 1100 ОС до ЛГО=9,8% и ЛГО=18%,
соответственно.
Зависимость остаточной пластичности оболочек из
сплава Э110 на основе губки от ЛГО
(а)
(б)
![Page 8: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/8.jpg)
Влияние кислорода и железа на свойства оболочек твэлов из сплава Э110
Fe и O – основные легирующие или примесные элементы сплавов Zr;
В Э110 на губке ЧМЗ содержание Fe (100 ppm), O (≤ 300 ppm) и других примесей низкое из-за
очистки электролитического циркония при переработке в губку;
Сопротивление ползучести и прочность под облучением Э110 на основе губки ЧМЗ ниже, чем штатного Э110;
Исследовали сплавы типа Э110 с содержанием: O – до 1300 ppm; Fe – до 2400 ppm
![Page 9: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/9.jpg)
Структура и фазовый состав
после облучения в реакторе БОР-60:- выделения типа β–Nb и мелкодисперсные радиационно–индуцированные выделения,
обогащенные ниобием
до облучения:- распределение выделений β–Nb и более
крупных – фазы Лавеса Zr(Nb,Fe)2
![Page 10: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/10.jpg)
Кратковременные механические свойства
ЖЕЛЕЗО – упрочняет сплав под облучением при рабочей температуре
350 ºC
КИСЛОРОД – упрочняет сплав при комнатной температуре, что влияет на технологичность
![Page 11: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/11.jpg)
Термическая ползучесть
Зависимость скорости окружной термической ползучести для
оболочек твэлов при испытании под внутренним давлением (400 ˚С, 100 МПа) от содержания О2 в
сплаве Э110 на основе смеси электролитического и иодидного
циркония
Зависимость скорости осевой термической
ползучести при 400 ˚С, 100 МПа для оболочек твэлов от содержания О2 в сплаве
Э110 на основе губки и смеси электролитического и
иодидного циркония
![Page 12: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/12.jpg)
Влияние кислорода и железа на радиационную ползучесть оболочечных труб из сплава Э110 на основе смеси
электролитического и иодидного циркония в зависимости от флюенса в реакторе БОР-60
330 ˚С, 130 МПа 340 ˚С, 110 МПа
Радиационная ползучесть
![Page 13: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/13.jpg)
Характеристика Кислород Железо
Механические свойства
до облучения
20 ºС + + + о
350 ºС + о
Механические свойства
после облучения
20 ºС + + + + +
350 ºС + + + +
Ползучестьтермическая + + + о
радиационная + + + +
Равномерная коррозия
автоклав о +
реактор о о
Нодулярная коррозия
автоклав о + +
реактор о +
Радиационный рост о + + +
ВЛИЯНИЕ КИСЛОРОДА И ЖЕЛЕЗА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВА Э110
о - не влияет + - влияет
![Page 14: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/14.jpg)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проанализировано влияние губчатой основы, добавок Fe и O на структуру и основные свойства сплава Э110;
Для обеспечения оболочек твэла из сплава Э110 на основе губки проектными характеристиками по формоизменению необходимо оптимизировать его состав путём легирования кислородом до 700-800 ppm и железом до 400-500 ppm.
![Page 15: ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022033013/5681364b550346895d9dca9b/html5/thumbnails/15.jpg)
Циркониевый угол диаграммы Zr-Fe-O
Э110штатный
Э110оптимизированный