DE2432664A1

DE2432664A1 - ZIRCONALIZATION

Info

Publication number: DE2432664A1
Application number: DE2432664A
Authority: DE
Inventors: Raymond Cecil Asher; Liv Lunde; Gustav Oestberg; Gerard Slattery; Erich Tolksdorf; Frank William Trowse; Christopher Tyzack
Original assignee: Atomenergikommissionen; Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus; UK Atomic Energy Authority; Institutt for Atomenergi; Studsvik Energiteknik AB
Current assignee: Atomenergikommissionen; Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus; UK Atomic Energy Authority; Institutt for Atomenergi; Studsvik Energiteknik AB
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-08
Publication date: 1975-01-30
Also published as: NO130993C; DK141763B; JPS547494B2; FR2236955A1; DK141763C; SE7408970L; FR2236955B1; NO130993B; JPS50148213A; GB1460185A; FI65816C; FI210674A; SE404379B; FI65816B; DK364074A

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuys@n PatentanwälteAndrejewski, Honke & Gesthuys @ n patent attorneys

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: 44 118/Di-Ltw Hans Dieter Gesthuysen Physicist Dr. Walter Andrejewski graduate engineer Dr.-lng. Manfred Honke graduate engineer Lawyer files: 44 118 / Di-Ltw Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den 5. Juli 1974 Theaterplatz 3 4300 Essen, July 5, 1974 Theaterplatz 3

Paten tanmeIdungSponsorship agreement

1. AB Atomenergi,1. AB atomic energy,

611 01 Nyköping, Schweden,611 01 Nyköping, sweden,

2. Atomenergikominiss ionen,2. atomic energy commissions,

Strandgade 29, Kopenhagen K, Dänemark,Strandgade 29, Copenhagen k, denmark,

3. Institutt for Atomenergi,
P.O.Box 40, 2007 Kjeller, Norwegen,3. Institutt for Atomenergi,
POBox 40, 2007 Kjeller, Norway,

4. United Kingdom Atomic Energy Authority,4. United Kingdom Atomic Energy Authority,

11, Charles II Street, London S.W.1., England,11, Charles II Street, London S.W.1., England,

5. Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus,5. Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus,

Lönnrotin Katu 37, 0O180 Helsingfors 18, Finnland.Lönnrotin Katu 37, 0O180 Helsingfors 18, Finland.

"Zirkonlegierung »"Zirconium alloy"

Die Erfindung bezieht sich auf eine korrosionsbeständige Zirkonlegierung. The invention relates to a corrosion-resistant zirconium alloy.

Zirkonlegierungen finden aufgrund geringen Neutroneneinfangquerschnitts, befriedigenden KorrosionsVerhaltens und guter mechanischer Eigenschaften verbreitete Anwendung für Umkleidungen für Brennelemente, Druckrohre und sonstige Einbauten in Reaktorkernen.Due to the small neutron capture cross-section, zirconium alloys are satisfactory corrosion behavior and good mechanical properties widespread use for cladding for fuel assemblies, pressure pipes and other internals in Reactor cores.

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Andrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

Für kommerzielle wassergekühlte Reaktoren sind als Zircaloy 2 (1,50 % Sn, 0,15 % Pe, 0,10 % Cr und 0,05 % Ni, Rest Zr) und als Zircaloy 4 (1,50 % Sn, 0,22 % Fe, 0,10 % Cr und höchstens 0,007 % Ni, Rest Zr) bekannte Zirkonlegierungen ausgiebig verwendet worden - die Angabe der Zusammensetzungen erfolgt hier und im folgenden in Gewichtsprozenten. - Unter 300° C und ohne Bestrahlung weisen diese Legierungen die niedrigste Korrosionsrate auf, die für Zirkonlegierungen überhaupt bekannt ist, jedoch, nimmt die Korrosionsrate mit der Temperatur schnell zu. Unter gleichzeitiger Einwirkung von Sauerstoff und Bestrahlung kann die Korrosionsrate sich beträchtlich erhöhen.For commercial water-cooled reactors, Zircaloy 2 (1.50% Sn, 0.15% Pe, 0.10% Cr and 0.05% Ni, remainder Zr) and as Zircaloy 4 (1.50% Sn, 0.22% Fe, 0.10% Cr and at most 0.007% Ni, remainder Zr) known zirconium alloys extensively has been used - the compositions are stated here and below in percentages by weight. - Below 300 ° C and Without irradiation, these alloys show the lowest corrosion rate that is known for zirconium alloys, however, the rate of corrosion increases rapidly with temperature. With simultaneous exposure to oxygen and radiation the corrosion rate can increase considerably.

Weiter ist eine Reihe von Zirkonlegierungen bekannt, die gegenüber Zircaloy 2 und 4 bei hohen Temperaturen wesentlich bessere Korrosionsbeständigkeit besitzt. Diese Legierungen, die hauptsächlich aus Zr, Cr und Fe bestehen, weisen jedoch insgesamt den Nachteil einer gegenüber Zircaloy 2 und 4 bei tiefen Temperaturen wesentlich höheren Korrosionsrate auf. Bei den meisten dieser Legierungen hängt die Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen von einer komplizierten Wärmebehandlung ab, wodurch sich für die aus ihnen hergestellten Fertigprodukte Kosten ergeben, die den kommerziellen Einsatz in großem Maßstab verbieten.A number of zirconium alloys are also known which are opposite Zircaloy 2 and 4 have significantly better corrosion resistance at high temperatures. These alloys, which are mainly consist of Zr, Cr and Fe, but have the overall disadvantage of a compared to Zircaloy 2 and 4 at low temperatures significantly higher corrosion rate. For most of these alloys, corrosion resistance is a factor high temperatures from a complicated heat treatment, which is beneficial for the finished products made from them Result in costs that prohibit large-scale commercial use.

Mit 1,0 % Nb legiertes Zirkon ist in der UdSSR vielfach für I Umkleidungsrohre für Brennelemente verwendet worden, und in verschiedenen Ländern ist mit 2,5 % Nb legiertes Zirkon für | Reaktor-Druckrohre eingesetzt worden. Diese Legierungen zeigen,; insbesondere in sauerstoffhaitiger Umgebung, höhere Korrosion als Legierungen der Zircaloy-Reihe. Die Hauptschwierigkeit bei diesen Legierungen besteht darin, daß das Korrosionsverhalten empfindlich von der richtigen Wärmebehandlung abhängt. DiesesZirconium alloyed with 1.0% Nb is often used in the USSR for I. Cladding tubes for fuel elements have been used, and in various countries zirconium alloyed with 2.5% Nb is used for | Reactor pressure pipes have been used. These alloys show; especially in an oxygen-rich environment, higher corrosion as alloys of the Zircaloy series. The main difficulty with these alloys is that the corrosion behavior depends on the correct heat treatment. This

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Problem besteht in besonderem Maße für das Korrosionsverhalten von Schweißstellen.The problem is in particular for the corrosion behavior of welds.

Zirkon-Niob-Zinn-Legierungen sind gleichfalls bekannt. Bezüglich dieser Legierungen besteht die meiste Erfahrung mit einer als Ozhenite 0,5 (0,2 % Sn, 0,1 % Fe, 0,1 % Ni, 0,1 % Nb, Rest Zr) bekannten Legierung sowie mit Zirkon, das mit 3 % Nb und 1 % Sn legiert ist. Die Kombination von Nb und Sn scheint zu Legierungen mit guter Korrosionsbeständigkeit über einen weiten Temperaturbereich zu führen, da Sn Korrosionsbeständigkeit bei tiefen Temperaturen sichert, indem es dem nachteiligen Effekt von Stickstoff entgegenwirkt. Die erwähnte Legierung mit 3 % Nb hat die gleichen Nachteile wie die oben erwähnten Legierungen mit Nb, während Ozhenite 0,5 den Nachteil geringerer Festigkeit aufweist.Zirconium-niobium-tin alloys are also known. With respect to these alloys, most experience is with one as ozhenites 0.5 (0.2% Sn, 0.1% Fe, 0.1% Ni, 0.1% Nb, remainder Zr) known alloy as well as with zirconium, which is alloyed with 3% Nb and 1% Sn. The combination of Nb and Sn appears to be Alloys with good corrosion resistance to lead over a wide temperature range, since Sn is corrosion resistance at low temperatures by counteracting the negative effects of nitrogen. The alloy mentioned with 3% Nb has the same disadvantages as the above-mentioned alloys with Nb, while ozhenite 0.5 has the disadvantage less Has strength.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Zirkonlegierung anzugeben, die die vorstehend dargestellten Nachteile bekannter Zirkonlegierungen nicht aufweist.The invention is based on the object of specifying an improved zirconium alloy which has the above-described Does not have disadvantages of known zirconium alloys.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung eine Zirkonlegierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus 0,25 bis 1,50 Gew.% Niob, 0,025 bis 0,20 Gew.% Zinn, 0,10 bis 1,00 Gew.% Chrom und/oder Molybdän sowie - bis auf unvermeidliche Verunreinigungen - zum Rest aus Zirkon besteht.To solve this problem, the invention teaches a zirconium alloy, which is characterized in that it consists of 0.25 to 1.50 wt.% niobium, 0.025 to 0.20 wt.% tin, 0.10 to 1.00 wt.% Chromium and / or molybdenum and - apart from unavoidable impurities - the remainder consists of zirconium.

Durch den Zusatz von kleinen Mengen Chrom und/oder Molybdän zu Zirkon-Niob-Zinn-Legierungen werden verbesserte Korrosionsbeständigkeit und geringere Empfindlichkeit gegenüber Wärmebehandlung erreicht. Die hervorragenden Merkmale der erfindungs· gemäßen Zirkonlegierung sind folgende:The addition of small amounts of chromium and / or molybdenum to zirconium-niobium-tin alloys improves corrosion resistance and achieved lower sensitivity to heat treatment. The outstanding features of the invention according to the zirconium alloy are the following:

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- eine Korrosionsbeständigkeit, die bei tiefen Temperaturen mit der von Zircaloy 2 und 4 und bei hohen Temperaturen mit der der besten hochtemperaturbeständigen Zirkonlegierungen vergleichbar ist.- Corrosion resistance at low temperatures with that of Zircaloy 2 and 4 and at high temperatures with that of the best high temperature resistant zirconium alloys is comparable.

- eine Korrosionsrate, die sich auch unter gemeinsamer Einwirkung von Sauerstoff und Bestrahlung nicht erhöht.- a corrosion rate that does not increase even under the combined effect of oxygen and irradiation.

- gute Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften, die von komplizierten und aufwendigen Wärmebehandlungen nicht abhängen.- Good corrosion resistance and mechanical properties that are not found in complicated and expensive heat treatments depend.

Durch die Verwendung von Zinn wird Korrosionsbeständigkeit bei tiefen Temperaturen erreicht, während die weiteren Legierungszusätze Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen sichern. Versuche haben gezeigt, daß gute Korrosionsbeständigkeit vom Vorhandensein einer feinen und gleichmäßig verteilten Ausscheidungsphase abhängt. Eine solche Zweiphasen-Morphologie wird für die erfindungsgemäße Zirkonlegierung im normalen Herstellungsgang erreicht, wobei besondere Maßnahmen zum Abschrecken und zur Alterung sich weitestgehend erübrigen und höchstens im Blockstudium erforderlich sind.By using tin, corrosion resistance at low temperatures is achieved, while the other alloy additives Ensure corrosion resistance at high temperatures. Tests have shown that good corrosion resistance from Presence of a fine and evenly distributed phase of excretion depends. Such a two-phase morphology becomes for the zirconium alloy according to the invention in the normal production process achieved, whereby special measures for quenching and aging are largely unnecessary and at most in Block studies are required.

Ein weiterer Vorteil ,besteht darin, daß durch die erwähnte Ausscheidung ein Kornwahstum verhindert wird, das sonst bei langdauernder Erwärmung über die Rekristallisationstemperatur auftreten kann. Dieser Effekt ergibt sich daraus, daß die Partikel der Ausscheidungsphase eine Korngrenzenwanderung verhindern.Another advantage is that the aforementioned elimination a grain growth is prevented, which would otherwise occur with prolonged heating above the recrystallization temperature can. This effect results from the fact that the particles in the precipitation phase prevent migration of the grain boundaries.

Chrom und Molybdän können sich gegenseitig in einem weiten Bereich ersetzen. Im übrigen ist in Legierungen der beschriebenen Art fast immer Eisen als· unvermeidliche Verunreinigungen gegenwärtig. Vorzugsweise sollte eine nach Lehre der Erfindung zu-Chromium and molybdenum can be mutually exclusive in a wide range substitute. Moreover, in alloys of the type described, iron is almost always present as an unavoidable impurity. Preferably, according to the teaching of the invention,

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sammengesetzte Zirkonlegierung mindestens 0,02 % Eisen enthalten. composite zirconium alloy contain at least 0.02% iron.

Die nachfolgende Tabelle gibt die Zusammensetzung von fünf zu bevorzugenden Ausfuhrungsformen der Erfindung, die als Scanuk 2, 3, 4, 5 und 6 bezeichnet werden.The following table gives the composition of five preferred embodiments of the invention, which are called Scanuk 2, 3, 4, 5 and 6.

AlloyAlloy NbNb SnSn CrCr MoMon ppmppm 2i2i FeFe 0505 -- 22 0.92-0.940.92-0.94 O.O6-O.O9O.O6-O.O9 100 ppm100 ppm 4545 ppmppm 0.040.04 0404 33 1.10-1.131.10-1.13 O.O5-O.O6O.O5-O.O6 0.41-0.540.41-0.54 4040 ppmppm 0.04-0.0.04-0. .04.04 44th 0.49-0.540.49-0.54 O.O5-O.O7O.O5-O.O7 0.45-0.500.45-0.50 4040 27-0.27-0. 0.03-0.0.03-0. 55 0.47-0.510.47-0.51 O.O4-O.O5O.O4-O.O5 100 ppm100 ppm 0.0. 2222nd 0.03-00.03-0 66th 0.56-0.610.56-0.61 O.O5-O.O6O.O5-O.O6 0.320.32 0.0. 0.040.04

In den Tabellen 1 bis 6 sind die Ergebnisse von Korrosionsuntersuchungen an diesen zu bevorzugenden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zirkonlegierung und an einigen bekannten Legierungen wiedergegeben.Tables 1 to 6 show the results of corrosion tests on these preferred embodiments the zirconium alloy according to the invention and reproduced on some known alloys.

Tabelle 1 gibt die korrosionsbedingte Gewichtszunahme der untersuchten Legierungen bei Behandlung in entgastem Wasser bei 290 C und einem Druck von 74 kg/cm wieder. Tabelle 2 enthält die korrosionsbedingte Gewichtszunahme der untersuchten Legierungen bei Behandlung in entgastem Wasser mit einem Gehalt von 7 ppm Sauerstoff bei 290° C und unter einem Druck von 91 kg/cm In Tabelle 3 ist die korrosionsbedingte Gewichtszunahme der untersuchten Legierungen in Heißdampf bei 400° C und unter ei-Table 1 gives the corrosion-related increase in weight of the investigated Alloys when treated in degassed water at 290 C and a pressure of 74 kg / cm again. Table 2 contains the corrosion-related increase in weight of the alloys examined when treated in degassed water with a content of 7 ppm oxygen at 290 ° C. and under a pressure of 91 kg / cm. Table 3 shows the weight increase due to corrosion investigated alloys in superheated steam at 400 ° C and under

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2
nem Druck von 70 kg/cm wiedergegeben. Tabelle 4 enthält die korrosionsbedingte Gewichtszunahme der untersuchten Legierungen in Heißdampf bei 500 C und unter einem Druck von 70 kg/cm , In Tabelle 5 ist die korrosionsbedingte Gewichtszunahme von Legierungen wiedergegeben, die während 331 Tagen in Wasser bei 240° C einem Neutronenfluß von 10¹² Neutronen/cm² see. ausgesetzt waren. In Tabelle 6 ist die Wasserstoffaufnähme der untersuchten Legierungen unter verschiedenen Versuchbedingungen wiedergegeben. Tabelle 7 schließlich gibt die mittlere Korngröße erfindungsgemäßer Zirkonlegierungen in Abhängigkeit von der Temperungstemperatur wieder.2
reproduced at a pressure of 70 kg / cm. Table 4 contains the corrosion-related weight gain of the alloys investigated in superheated steam at 500 C and under a pressure of 70 kg / cm, Table 5 shows the corrosion-related weight gain of alloys is shown that during 331 days in water at 240 ° C a neutron flux of 10 ¹² Neutrons / cm ² see. were exposed. Table 6 shows the hydrogen uptake of the examined alloys under various test conditions. Finally, Table 7 shows the mean grain size of zirconium alloys according to the invention as a function of the tempering temperature.

Aus den Korrosionsuntersuchungen ergibt sich, daß erfinduhgsgemäße Zirkonlegierungen vorzugsweise 0,45 bis 1,2 Gew.% Niob, 0,04 bis 0,1 Gew.% Zinn, 0,25 bis 0,60 Gew.% Chrom und/oder Molybdän sowie 0,02 bis 0,05 Gew.% Eisen enthalten sollten. Dabei sollte der Anteil von Niob, Chrom und Molybdän zusammengenommen zwischen 0,7 und 1,8 Gew.% liegen, um optimale Resultate z-u ergeben.The corrosion studies show that according to the invention Zirconium alloys, preferably 0.45 to 1.2% by weight of niobium, 0.04 to 0.1% by weight of tin, 0.25 to 0.60% by weight of chromium and / or Should contain molybdenum and 0.02 to 0.05% by weight of iron. The proportion of niobium, chromium and molybdenum should be combined between 0.7 and 1.8 wt.%, in order to give optimal results z-u.

Aus Tabelle 6 ergibt sich, daß im gesamten Temperaturbereich zwischen 290 und 500° C die Wasserstoffaufnahme erfindungsgemäßer Zirkonlegierungen wesentlich geringer ist als für Zircalöy 2. Die Untersuchungen unter Neutronenbestrahlung erfolgten bei einer Temperatur von 240° C im Reaktor von Halden. Aus Tabelle 5 geht hervor, daß die hohe Korrosionsbeständigkeit bei tiefen Temperaturen auch unter Bestrahlung erhalten bleibt. Bekannte Legierungen wie Zr-Cr-Fe und Ozhenite 0,5 zeigen unter solchen Bedingungen wesentlich höhere Korrosionsraten.From Table 6 it follows that in the entire temperature range between 290 and 500 ° C the hydrogen uptake according to the invention Zirconium alloys is much lower than for Zircalöy 2. The investigations under neutron irradiation were carried out at a temperature of 240 ° C in the Halden reactor. the end Table 5 shows that the high corrosion resistance at low temperatures is retained even under irradiation. Known alloys such as Zr-Cr-Fe and Ozhenite 0.5 show significantly higher corrosion rates under such conditions.

Tabelle 7 zeigt im Vergleich mit Zircaloy 2 die Korngrößen erfindungsgemäßer Legierungen nach Temperung bei verschiedenen Temperaturen. Die Ergebnisse demonstrieren klar, daß die er-Table 7 shows the grain sizes of the invention in comparison with Zircaloy 2 Alloys after tempering at different temperatures. The results clearly demonstrate that the

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finäungsgemäßen Legierungen bei jeweils gleichen Temperaturen bessere Beständigkeit aufweisen als Zircaloy 2.Alloys according to the specification at the same temperatures in each case have better resistance than Zircaloy 2.

Zur Herstellung wurden die Legierungen zu Barren von 15 cm Durchmesser gegossen und für 1 Stunde bei 1000 bis· 1050 C geglüht. Die Barren wurden bei einer Temperatur von 950 C auf 20 cm Durchmesser gestaucht und anschließend wieder für 1 Stunde bei 1000 bis 1050° C geglüht. Anschließend wurden die Blöcke bei einer Temperatur von 950 C auf 14 cm Durchmesser geschmiedet und wiederum bei einer Temperatur von 1000 bis 1o50 C für 2 Stunden geglüht, um anschließend in Wasser abgeschreckt zu v/erden. Proben für chemische Analysen sowie für die metallographische Untersuchung der Korngröße und der intermetallischen Verteilung wurden jeweils vom Ende und aus der Mitte eines Blocks genommen. Die weitere Behandlung erfolgte in unterschiedlicher Weise je nach dem, ob eine Weiterverarbeitung zu Stabmaterial, Blech oder Rohrmaterial erfolgte.For production, the alloys were cast into bars with a diameter of 15 cm and annealed at 1000 to 1050 ° C. for 1 hour. The bars were compressed to a diameter of 20 cm at a temperature of 950 ° C. and then annealed again at 1000 to 1050 ° C. for 1 hour. The blocks were then forged at a temperature of 950 ° C. to a diameter of 14 cm and again annealed at a temperature of 1000 to 1050 ° C. for 2 hours, and then quenched in water. Samples for chemical analysis as well as for the metallographic examination of the grain size and the intermetallic distribution were taken from the end and from the middle of a block. The further treatment took place in different ways depending on whether it was further processed into rod material, sheet metal or pipe material.

1) Für Stabmaterial wurde das Material bei' 750° C geglüht und auf Maß warmgewalzt mit zwischenzeitlicher Erwärmung auf 750 C. Der Stab wurde anschließend spitzenlos geschliffen, gebeizt und für' 1 Stunde bei 675° C getempert.1) For rod material, the material was annealed at 750 ° C and hot-rolled to size with intermediate heating to 750 ° C. The rod was then centerless ground, pickled and tempered for 1 hour at 675 ° C.

2) Zur Herstellung von Blech wurde das Material bei 750° C geglüht und - mit zwischenzeitlicher Erwärmung auf 750 C geschmiedet, um die Dicke zu verringern. Die endgültige Dicke wurde durch Kaltwalzen bei zwischenzeitlicher Temperung bei 675° C erreicht. Das endgültige Walzen ergab eine Reduktion um 60 % ohne anschließende Temperung.2) For the production of sheet metal, the material was annealed at 750 ° C and - with intermediate heating to 750 C, forged in order to reduce the thickness. The final thickness was achieved by cold rolling with intermediate tempering at 675 ° C. The final rolling resulted in a 60% reduction with no subsequent annealing.

3) Zur Herstellung von Rohrmaterial wurde der Block bearbeitet, mit Kupfer umkleidet, bei 750° C geglüht und extrudiert. Das Kupfer wurde durch Beizen mit Säure entfernt, und die Rohr-3) For the production of pipe material, the block was machined, clad with copper, annealed at 750 ° C and extruded. That Copper was removed by acid pickling, and the pipe

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linge wurden bei 675 C getempert. Das Walzen erfolgte durch Rohr-Reduktion auf die gewünschte Größe mit zwischenzeitlicher Temperung bei 675° C. Die endgültige Rohr-Reduktion ergab eine Querschnittsverringerung um 70 %, und die Rohre erfuhren eine abschließende Wärmebehandlung während 4 Stunden bei 600 C. Die Rohre wurden außenseitig abgeschliffen und innenseitig einer Aquablast-Behandlung unterwafen.objects were tempered at 675 ° C. The rolling was done through Tube reduction to the desired size with interim Annealing at 675 ° C. The final tube reduction resulted in a cross-section reduction of 70%, and the tubes received a final heat treatment for 4 hours at 600 ° C. The tubes were ground on the outside and subject to an Aquablast treatment on the inside.

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Table 1Table 1

Weight gain for various alloys tested in degassed water at 290⁰C, 74 kg/cnTWeight gain for various alloys tested in degassed water at 290 ⁰ C, 74 kg / cnT

Weight gain -Weight gain - 504
hours504
hours 2
- mg/dm2
- mg / dm 1848
hours1848
hours 2856
hours2856
hours 3452
hours3452
hours AlloyAlloy 168
hours168
hours 10.510.5 1176
hours1176
hours 16.416.4 18.918.9 20.520.5 Scanuk 2Scanuk 2 8.28.2 11.411.4 13.713.7 17.617.6 20.420.4 22.322.3 33 8.48.4 9.99.9 14.814.8 14.014.0 15.715.7 16.9 .16.9. 44th 8.28.2 11.611.6 12.212.2 16.116.1 18.318.3 19.419.4 55 8.88.8 13.713.7 13.913.9 18.018.0 19.719.7 20.720.7 66th 9.29.2 12.212.2 16.116.1 15.515.5 16.716.7 17.317.3 Zr-2 sheetZr-2 sheet 9.99.9 13.213.2 14.914.9 19.619.6 22.422.4 24.324.3 Zr-2V/oNb sheetZr-2V / oNb sheet 10.110.1 13.2.13.2. 16.316.3 19.2 '19.2 ' 21.521.5 22.922.9 " pressure
tube"pressure
tube 9.59.5 16.016.0

Table 2Table 2

Weight gain for various alloys tested in degassed water with 7 ppm oxygen at 290⁰C, 91 kg/cm'² Weight gain for various alloys tested in degassed water with 7 ppm oxygen at 290 ⁰ C, 91 kg / cm ' ²

WeightWeight gain - mg/dmgain - mg / dm 12001200 AlloyAlloy 168168 528528 hourshours hourshours hourshours 29.029.0 Scanuk 2Scanuk 2 13.213.2 21.321.3 30.830.8 33 11.611.6 23.223.2 16.416.4 44th 8.68.6 15.415.4 16.416.4 55 10.110.1 13.013.0 21.0 .21.0. 66th 12.112.1 19.419.4 16.416.4 Zr-2 sheet .* Zr-2 sheet. * 11.911.9 14.314.3 56.656.6 Zr-2^%Nb sheet Zr-2 ^% Nb sheet 16.816.8 28.428.4 33.133.1 " pressure tube " pressure tube 15.715.7 24.324.3

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- ίο -- ίο -

Table 3Table 3

Weight gain·'for various alloys tested in steam at 400⁰C, 70 kg/cm² Weight gain for various alloys tested in steam at 400 ^° C., 70 kg / cm ²

AlloyAlloy WeightWeight gain -gain - 2
mg/dm2
mg / dm 1248
hours1248
hours 1752
hours1752
hours 2424
hours2424
hours Scanuk 2Scanuk 2 72
hours72
hours 336
hours336
hours 624
hours624
hours 66.866.8 84.484.4 101.0101.0 33 24.024.0 44.744.7 57.157.1 80.780.7 112.8112.8 151.2151.2 44th 23.023.0 46.046.0 62.962.9 52.652.6 68.568.5 93.293.2 5 ^l 5 ^l 22.222.2 34.034.0 45.145.1 61.061.0 77.977.9 103.4103.4 66th 28.428.4 40.640.6 51.951.9 69.069.0 89.289.2 113.6113.6 Zr-2 sheetZr-2 sheet 27.527.5 50.450.4 60.560.5 61.561.5 78.678.6 93.993.9 Zr-2^%Nb sheetZr-2 ^% Nb sheet 25.425.4 38.138.1 53.853.8 132.0132.0 192.2192.2 260.8260.8 ¹¹ pressure tube ¹¹ pressure tube 38.538.5 75.075.0 99.399.3 70.570.5 .90.4.90.4 120.5120.5 29.629.6 48.948.9 62.362.3

Table 4Table 4

Weight gain for various alloys tested in steam at 500⁰C₇ 70 kg/cm² Weight gain for various alloys tested in steam at 500 ⁰ C ₇ 70 kg / cm ²

AlloyAlloy WeightWeight gain -gain - mg/dmmg / dm 457457 672
hours672
hours 1008
hours1008
hours Scanuk 2 .Scanuk 2. 72
hours72
hours 168
hours168
hours 336
hours336
hours 334334 447447 644.7644.7 33 80.680.6 135135 229229 539539 751.7751.7 44th 92.392.3 149149 294294 420420 597.9597.9 55 64.864.8 109109 233.233. 416416 569.4569.4 66th 76.576.5 133133 234234 518518 734,3734.3 Zr-2 sheetZr-2 sheet 90.190.1 153153 293293 Zr-2%&Nb sheetZr-2% & Nb sheet 57975797 disintegrateddisintegrated 776776 1050.61050.6 ¹¹ pressure tube ¹¹ pressure tube 111111 207207 556556 742.7742.7 -84.4-84.4 132132

409885/1006409885/1006

Table 5Table 5

Weight gain for alloys tested for 331 daysWeight gain for alloys tested for 331 days

under a neutron irradiation flux ofunder a neutron irradiation flux of

10 neutrons/cm²-sec. in water at 240⁰C10 neutrons / cm ² -sec. in water at 240 ^° C

AlloyAlloy Average weight
gain mg/dm² Average weight
gain mg / dm ² Range of
measured
weight gain
mg/dm² Range of
measured
weight gain
mg / dm ² Number
of
samplesNumber
of
samples AppearanceAppearance Scanuk 2Scanuk 2 62.162.1 58.0-64.258.0-64.2 . 4. 4th Black, brilliantBlack, brilliant 33 53.4·53.4 51.9-54.351.9-54.3 44th Il IlIl Il 44th 55.955.9 51.0-58.051.0-58.0 44th Black,somewhat dullBlack, somewhat dull 55 76.576.5 72.8-79.072.8-79.0 33 Il IlIl Il 66th 69.869.8 63.0-79.063.0-79.0 44th Il IlIl Il (66.6)(66.6) (63.0-69.1)(63.0-69.1) (3)(3) Zr-2.5% Nb.Zr-2.5% Nb. 58.158.1 51.9-63.051.9-63.0 33 Grey, dullGray, dull Ozhenite 0.5Ozhenites 0.5 143.4143.4 135.8-150.6135.8-150.6 33 Black, brilliantBlack, brilliant Zr-Cr-FeZr-Cr-Fe 130.9130.9 128.4-133.3 .128.4-133.3. 33 BlackBlack Zr-2Zr-2 54.354.3 53.1-55.653.1-55.6 33 Black, brilliantBlack, brilliant

Table 6Table 6

Hydrogen uptake under various test conditionHydrogen uptake under various test condition

Test conditionTest condition

AlloyAlloy

Scanuk 2Scanuk 2

Zr-2 sheet
Zr-2. 5% Nb sheet
Pressure tubeZr-2 sheet
Zr-2. 5% Nb sheet
Pressure tube

Degassed water 290⁰C, 74 kg/cm hoursDegassed water 290 ⁰ C, 74 kg / cm hours

mgü^/dm*mgü ^ / dm *

0.230.23

0.200.20

0.280.28

0.290.29

0.880.88

0.380.38

Ö.30Ö.30

BrBr

9.7 9.7 10.7 11.7 11.8 41.9 14.0 11.09.7 9.7 10.7 11.7 11.8 41.9 14.0 11.0

Steam 400 C
kg/cm²
hoursSteam 400 C
kg / cm ²
hours

3.02
4.74
3.98
4.39
6.29
5.37
7.75
3.433.02
4.74
3.98
4.39
6.29
5.37
7.75
3.43

BrBr

21.3 21.7 31.6 28.7 38.9 40.7 20.7 20.121.3 21.7 31.6 28.7 38.9 40.7 20.7 20.1

Steam 500 C 70 kg/cm² 1008 hoursSteam 500 C 70 kg / cm ² 1008 hours

28.81 52.11 32.19 37.57 53.0228.81 52.11 32.19 37.57 53.02

36.8 57.4 43.4 55.6 56.936.8 57.4 43.4 55.6 56.9

disintegrateddisintegrated

46.36 34.2046.36 34.20

37.3 38.137.3 38.1

40988 5/40988 5 /

243^66-4243 ^ 66-4

Table 7Table 7

Grain size in dependence of annealing temperature.Grain size in dependence of annealing temperature.

Time
(hours)Time
(hours) Temperature
(°C)Temperature
(° C) Scanuk
2Scanuk
2 Scanuk
• 3Scanuk
• 3 AlloyAlloy Scanuk
5Scanuk
5 Scanuk
6Scanuk
6th Zr-2Zr-2 Average grain size in micronsAverage grain size in microns 4.14.1 3.83.8 3.63.6 3.73.7 3.9 .3.9. 4.94.9 Scanuk
4Scanuk
4th 4.74.7 4.24.2 3.93.9 4.14.1 4.44.4 5.85.8 550550 5.35.3 4.44.4 4.34.3 4.54.5 5.15.1 7.37.3 2424 600600 7.47.4 5.15.1 5.05.0 5.85.8 5.95.9 9.29.2 650650 9.09.0 6.36.3 6.56.5 6.76.7 6.66.6 11.911.9 700700 760760

409885/1006409885/1006

Claims

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen - 13 - Patent claims:

1. Zirconium alloy, characterized in that it consists of 0.25 to 1.50 wt.% Niobium, 0.025 to 0.20 wt.% Tin, 0.02 to 1.00% by weight of chromium and / or molybdenum and - apart from unavoidable impurities - the remainder consists of zirconium.

2. Zirconium alloy according to claim 1, characterized in that that they contain 0.45 to 1.20% by weight of niobium, 0.04 to 0.1% by weight of tin, 0.25 to 0.60% by weight of chromium and / or molybdenum and 0.02 to Contain 0.05% by weight of iron, the proportion of niobium, chromium and molybdenum taken together being between 0.7 and 1.8% by weight.

409885/1006