CS201251B1 - Alloy based on zirconium for nuclear reactors - Google Patents

Alloy based on zirconium for nuclear reactors Download PDF

Info

Publication number
CS201251B1
CS201251B1 CS447277A CS447277A CS201251B1 CS 201251 B1 CS201251 B1 CS 201251B1 CS 447277 A CS447277 A CS 447277A CS 447277 A CS447277 A CS 447277A CS 201251 B1 CS201251 B1 CS 201251B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
zirconium
iron
alloys
chromium
alloy
Prior art date
Application number
CS447277A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Karel Kloc
Slavomir Kosler
Emil Vaclavik
Vera Vrtilkova
Irina A Anisimova
Vjaceslav V Kalasnikov
Antonija V Nikulina
Original Assignee
Karel Kloc
Slavomir Kosler
Emil Vaclavik
Vera Vrtilkova
Irina A Anisimova
Vjaceslav V Kalasnikov
Antonija V Nikulina
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karel Kloc, Slavomir Kosler, Emil Vaclavik, Vera Vrtilkova, Irina A Anisimova, Vjaceslav V Kalasnikov, Antonija V Nikulina filed Critical Karel Kloc
Priority to CS447277A priority Critical patent/CS201251B1/en
Publication of CS201251B1 publication Critical patent/CS201251B1/en

Links

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

Vynález se týká pětieložkové zirkoniová slitiny typu zirkonium - chrom - železo - molybden - vanad použitelné vzhledem k výhodným vlastnostem, pro povlaky palivových elementů jaderných reaktorů v prostředí horké vody nebo přehřáté páry.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zirconium-chromium-iron-molybdenum-vanadium zirconium five-part alloy useful for advantageous properties for the coating of fuel elements of nuclear reactors in hot water or superheated steam environments.

V současné době jeou průmyslově aplikovány pro povlakové trubky jaderného paliva dva typy zirkoniových slitin. Je to jednak pětisložková slitina zirkonium - cín - železo chrom - nikl, jednak dvousložková slitina zirkonium - niob. Směrné složení těchto slitin se pohybuje v mezích i zirkonium - cin - železo - chrom - nikl:At present, two types of zirconium alloys are industrially applied to the coating tubes of nuclear fuel. It is a five-component zirconium-tin-iron chromium-nickel alloy and a two-component zirconium-niobium alloy. The target composition of these alloys is also within the limits of zirconium - cin - iron - chromium - nickel:

1,20 1.20 - 1,70 - 1,70 hmot. % wt. % cínu of tin 0,07 0.07 - 0,20 - 0.20 hmot. % wt. % železa irons 0,05 0.05 - 0,15 - 0,15 hmot. % wt. % chrómu of chromium 0,03 0.03 - 0,08 - 0,08 hmot. % wt. % niklu nickel zirkonium zirconium - niob: - niobium: 0,90 0.90 - 1,10 - 1.10 hmot. % wt. % niobu niobium

Oba typy slitin ee používají vtlakovodnich reaktorech, kde pracují v prostředí tlakové vody o teplotě nižší než 300°C. Jeou málo odolné v prostředí páry o teplotě 400° - 500°C.Both types of ee are used in pressurized water reactors where they operate in pressurized water at temperatures below 300 ° C. They are not resistant to steam at temperatures between 400 ° C - 500 ° C.

V patentové literatuře a odborné literatuře je dosud zaznamenáno několik typů zirkoniových slitin. Pouze u tři jeou vSak uvedeny informace potřebné pro srovnáni vlastnostiTo date, several types of zirconium alloys have been reported in patent literature and scholarly literature. However, only three have the information needed to compare the properties

201 251201 251

201 251 s navrhovanou slitinou. Tyto slitiny však doposud nebyly aplikovány v praxi. Ode o třieložkové slitiny typu zirkonium - mě9 - železo t zirkonium - chrom - železo o směrných složeních :201 251 with the proposed alloy. However, these alloys have not been applied in practice. From zirconium-copper9-iron t-zirconium-chromium-iron alloys with guide compositions:

zirkonium - mě3 - železo izirconium - me3 - iron i

1,1 - 1,3 hmot. % mědi1.1 - 1.3 wt. % copper

0,2 - 0,4 hmot. % železe zirkonium - chrom - železo:0.2 - 0.4 wt. % iron zirconium - chromium - iron:

1,0 - 1,2 hmot. % chrómu1.0 - 1.2 wt. % chromium

0,1 - 0,16 hmot. % železa e Čtyřaložkové slitiny zirkonium - niob - cín - chrom - železo, případně molybden, o směrném složení0.1 - 0.16 wt. % of iron e Four-load zirconium - niobium - tin - chromium - iron or molybdenum alloys with guide composition

0.50 - 0.50 - 1,00 1.00 hmot. % wt. % niobu niobium 0,05 - 0,05 - 0,10 0.10 hmot. % wt. % cínu of tin 0,01 - 0,01 - 0,50 0.50 hmot. % wt. % chrómu of chromium 0,02 - 0,02 - 0,05 0.05 hmot. % wt. % železa irons

Hlavni nevýhody těchto slitin, zejména obou slitin doposud využívaných v praxi, spočívají v jejich nízké korozní t.j. oxidační a hydridačni odolnosti v prostředí přehřáté péry při vyšších teplotách. Tím je znemožněno, při použiti těchto slitin, zvýšeni pracovních teplot v jaderných reaktorech.The main disadvantages of these alloys, in particular the two alloys used hitherto in practice, are their low corrosion i.e. oxidation and hydridation resistance in the superheated spring environment at higher temperatures. This makes it impossible to increase operating temperatures in nuclear reactors when these alloys are used.

Uvedené nevýhody odstraňuje zirkonlové slitina pro jaderné reaktory podle vynálezu, jejiž podstata spočívá v tom, že obsahuje legující kovové prvky chrom, železo, molybden, vanad v množství 0,2 ež 1,2 hmotnostních % chrómu, 0,1 až 0,8 hmotnostních % železa,The above-mentioned disadvantages are eliminated by the zirconium alloy for nuclear reactors according to the invention, which consists in containing alloying metal elements chromium, iron, molybdenum, vanadium in an amount of 0.2 to 1.2% by weight of chromium, 0.1 to 0.8% by weight % iron,

0,2 až 1,0 hmotnostních % molybdenu e 0,1 ež 0,8 hmotnostních % vanadu, zbytek tvoří zirkonium.0.2 to 1.0 wt.% Molybdenum; 0.1 to 0.8 wt.% Vanadium, the remainder being zirconium.

Celkový obsah všech čtyř legujících kovových prvků ee pohybuje v rozmezí 1,2 ažThe total content of all four alloying metal elements ee is in the range of 1.2 to

2,8 hmotnostních %.2.8 wt%.

Docílené vlastnosti slitiny jeou výsledkem vzájemného působeni všech čtyř legujících prvků v zirkoniu. Hlavni výhody zirkonlové slitiny podle vynálezu spočívaní v její velmi dobré korozní odolnosti zejména v prostředí přehřáté péry při zachování dostatečných mechanických vlastnosti.The alloy's properties are the result of the interaction of all four alloying elements in the zirconium. The main advantages of the zirconium alloy according to the invention are its very good corrosion resistance, especially in an overheated spring environment while maintaining sufficient mechanical properties.

Příkladné provedeni a porovnáni vlastnosti slitin dle vynálezu e dosud známými slitinami ja uvedeno v následujících tabulkách.Exemplary embodiments and comparisons of the properties of the alloys of the present invention with known alloys are shown in the following tables.

Tabulka 1.Table 1.

oO

Rychlost oxidace /mg/dm .den/Oxidation rate (mg / dm / day)

Slitina /hmot. %/ Alloy / wt. % / voda 300°C water 300 ° C péra 400°C 400 ° C pára 500°C steam 500 ° C blitlny dle blitlny podle Zr-0,3 Cr-0,4 Fe-0,7 MO-0.4V Zr-0.3 Cr-0.4 Fe-0.7 MO-0.4V 0,10 0.10 0,19 0.19 0,90 0.90 vynálezu invention Zr-0,5 Cr-0,5 Fe-0,45 Mo-0,25V Zr-0.5 Cr-0.5 Fe-0.45 Mo-0.25V 0,07 0.07 0,22 0.22 0,95 0.95

201 2S1201 2S1

Zr-1, 2Sn-0,15 Fa-0,1 Cr-0,05Ni Zr-1,2Sn-0.15 Fa-0.1 Cr-0.05Ni 0,08 0.08 1,40 1.40 9,60 9.60 Známé Known Zr-1, 2Cu-0,3 Fa Zr-1,2Cu-0,3 Fa 0,02 0.02 0,22 0.22 1,00 1.00 slitiny alloys Zr-1, lCr-0,1 Fa Zr-1,1 Cr-0.1 Fa 0,07 0.07 0,28 0.28 0,8-1,5 0,8-1,5 Zr-1, ONb Zr-1, ONb 0,10 0.10 0,60 0.60 5,31 5.31 Zr-0,5 Nb-0,06 Sn-0,5 Zr-0.5 Nb-0.06 Sn-0.5 Cr-0,04Fé Cr-0.04 Fe 0,05 0.05 0,56 0.56 - -

Tabulka 2.Table 2.

Rychlost hydrldaca /ppm/den/ pro tloušťku vzorku~1 mmHydracation rate (ppm / day) for sample thickness ~ 1 mm

Slitina /bmot. %/ Alloy / Bmot. % / voda 300°C water 300 ° C pára 400°C steam 400 ° C pára 500°C steam 500 ° C Blitlny dle Blitlny podle Zr-0,3 Cr-0,4 Fa-0,7 Mo-0,4V Zr-0.3 Cr-0.4 Fa-0.7 Mo-0.4V 0,25 0.25 0,35 0.35 2,90 2.90 vynálezu invention Zr-0,7 Cr-0,4 Fa-0,7 Mo-0,4V Zr-0.7 Cr-0.4 Fa-0.7 Mo-0.4V 0,20 0.20 0.38 0.38 1,98 1.98 Zr-1,2 Šn-0,15 Fe-0,1 Cr-0,05Ni Zr-1.2 Sn-0.15 Fe-0.1 Cr-0.05Ni - - 0,68 0.68 13,00 13.00 Známé Known Zr-1,2 Cu-0,3 Fa Zr-1.2 Cu-0.3 Fa - - 0,50 0.50 1,80 1.80 slitiny alloys Zr-1,1 Cr-0,1 Fa Zr-1.1 Cr-0.1 Fa 0,25 0.25 0,40 0.40 3,40 3.40 Zr-1,0 Nb Zr-1.0 Nb 6,15 6.15 1,58 1.58 10,90 10.90 Zr-0,5 Nb-0,06 Sn-0,04 Fe Zr-0.5 Nb-0.06 Sn-0.04 Fe 0,20 0.20 0,74 0.74 - -

Tabulka 3.Table 3.

Mechanické vlastnostiMechanical properties

Slitina /hmot. %/ Alloy / wt. % / 20°C Deň: 18 ° C 400°C 400 ° C 450°C 450 ° C <TPt /MPa/ <TPt / MPa / <0,2 /«Pa/ <0.2 /"Bye/ (Γ /%/ (Γ /% / <Pt /MPa/ <Pt / MPa / <0.2 /MPa/ <0.2 / MPa / /%/ /% / <r pt /MPa/ <r pt / MPa / (U0.2 /MPa/ (U0.2 / MPa / /%/ /% / slitiny dle alloys according to Zr-0,7 Cr-0,4 Fa0,7 Mo-0,4 V Zr-0.7 Cr-0.4 Fa0.7 Mo-0.4 V 410 410 230 230 40 40 236 236 41 41 vynále- zu invention zu Zr-0,9 Cu-0,3 Fe- 0,95 Mo-0,55 V Zr-0,9 Cu-0,3 Fe- 0.95 Mo-0.55 V 450 450 250 250 37 37 - - - - - - - - - - - - Známé Known Zr-1,2 Sn-0,15 Fa0,1 Cr-0,05 Ni Zr-1.2 Sn-0.15 Fa 0.1 Cr-0.05 Ni 471 471 382 382 22 22nd Zr-1,? Cu-0,3 Fa Zr-1 ,? Cu-0.3 Fa 441 441 382 382 31 31 186 186 167 167 48 48 - - - - - - slitiny alloys Zr-1,1 Cr-0,1 Fa Zr-1.1 Cr-0.1 Fa 350 350 200 200 45 45 - - - - - - 170 170 - - 55 55 Zr-1,0 Nb Zr-1.0 Nb 539X 390539 X 390 412X 220412 X 220 15X 3715 X 37 205 205 115 115 35 35 - - Zr-0,5 Nb-0,06 Sn0,5 Cr-0,04 Fe Zr-0.5 Nb-0.06 Sn0.5 Cr-0.04 Fe 470 470 350 350 - - - - - - - - - - - - - -

pozn.: mechanické vlastnosti jaou do značné míry ovlivněny obsahem příměsi a metalurgickou historii materiálu, např. údaje označené x platí pro slitinu β vyáělm obsahem kyslíku cca 500 ppm.Note: the mechanical properties are largely influenced by the admixture content and the metallurgical history of the material, eg data marked with x apply to the β alloy with an oxygen content of approximately 500 ppm.

Claims (2)

1. Zlrkonlové «litina pro jaderné reaktory, vyznačené tle, že obsahuje legující kávové prvky železo, chrom, molybden a vanad v Množství 0,2 až 1,2 haotnoatnlch % chrómu, 0,1 mž 0,8 hmotnostních % železa, 0,2 až 1,0 hmotnostních % molybdenu,1. Zirconium iron for nuclear reactors, characterized in that it contains iron, chromium, molybdenum and vanadium alloying coffee elements in an amount of 0.2 to 1.2% by weight of chromium, 0.1 to 0.8% by weight of iron; 2 to 1.0% by weight of molybdenum, 0,1 až 0,8 hmotnostních % vanadu, zbytek tvoří zírkonium.0.1 to 0.8% by weight of vanadium, the remainder being zirconium. 2. Zlrkonlové slitina podle bodu 1 vyznačené tím, že obsah všech čtyř legujících kovo vých prvků leží v rozmezí 1,2 až 2,8 hmotnostních % a zbytek tvoří zírkonium.2. The zirconium alloy according to claim 1, characterized in that the content of all four alloying metal elements is in the range of 1.2 to 2.8% by weight and the rest is zirconium.
CS447277A 1977-07-05 1977-07-05 Alloy based on zirconium for nuclear reactors CS201251B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS447277A CS201251B1 (en) 1977-07-05 1977-07-05 Alloy based on zirconium for nuclear reactors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS447277A CS201251B1 (en) 1977-07-05 1977-07-05 Alloy based on zirconium for nuclear reactors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS201251B1 true CS201251B1 (en) 1980-10-31

Family

ID=5387529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS447277A CS201251B1 (en) 1977-07-05 1977-07-05 Alloy based on zirconium for nuclear reactors

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS201251B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5543109A (en) Heat resistant high chromium austenitic alloy excellent in strength at elevated temperatures
US10233522B2 (en) Low cobalt hard facing alloy
TW200502409A (en) High chromium-nitrogen bearing castable alloy
EP0532830A1 (en) Zirconium alloy with superior ductility.
US4363660A (en) Iron-base alloy having high resistance to molten zinc attack
KR960700351A (en) Zirconium alloy with improved post-irradiation properties
Demo Weldable and corrosion-resistant ferritic stainless steels
JPH01275740A (en) Austenite stainless steel alloy
US5196163A (en) Highly corrosion-resistant zirconium alloy for use as nuclear reactor fuel cladding material
CS201251B1 (en) Alloy based on zirconium for nuclear reactors
EP0604062A3 (en) Martensitic stainless steel alloy for use with surgical needles
US4462957A (en) Sliding mechanism
US4839140A (en) Chromium modified nickel-iron aluminide useful in sulfur bearing environments
CS201252B1 (en) Alloy based on zirconium for nuclear reactors
RU93011504A (en) ZIRCONIA-BASED MATERIAL
EP0501938A1 (en) Zirconium-gallium alloy and structural components made thereof for use in nuclear reactors
US2765226A (en) High temperature alloy
US4865661A (en) Product of a high-strength nitrogen containing fully austenitic cobalt steel having yield strengths above 600 N/MM2
USH807H (en) Manganese-stabilized austenitic stainless steels for fusion applications
SU449965A1 (en) Nickel based alloy
DE908382C (en) Use of austenitic steel alloys
Watanabe et al. Alloy Design of Nickel-base Solid Solution Strengthened Superalloys
JPH0659706B2 (en) Reactor fuel control rod
JPS62179689A (en) Apparatus for nuclear reactor core
Kolyada Influence of Chromium and Nickel on the Corrosion Resistance of the Metal in Welded Joints of Pyrolysis Coils