RU2145739C1 - Tubular can for nuclear fuel rods and its manufacturing process - Google Patents

Tubular can for nuclear fuel rods and its manufacturing process Download PDF

Info

Publication number
RU2145739C1
RU2145739C1 RU94044516/06A RU94044516A RU2145739C1 RU 2145739 C1 RU2145739 C1 RU 2145739C1 RU 94044516/06 A RU94044516/06 A RU 94044516/06A RU 94044516 A RU94044516 A RU 94044516A RU 2145739 C1 RU2145739 C1 RU 2145739C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
million
alloy
phase
temperature
iron
Prior art date
Application number
RU94044516/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94044516A (en
Inventor
Мардон Жан-Поль (FR)
Мардон Жан-Поль
Сенева Жан (FR)
Сенева Жан
Шарке Даниель (FR)
Шарке Даниель
Original Assignee
Фраматом
Компани Женераль де Матьер Нюклеэр
Сезю
Зиркотюб
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 Фраматом, Компани Женераль де Матьер Нюклеэр, Сезю, Зиркотюб filed Critical Фраматом
Priority to RU94044516/06A priority Critical patent/RU2145739C1/en
Publication of RU94044516A publication Critical patent/RU94044516A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2145739C1 publication Critical patent/RU2145739C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: zirconium-alloy tubular can that also includes 0.18-0.25% of iron, 0.07-0.13% of chromium, 0.35-1.7 mass percent of tin, 900-2800 ppm of oxygen, 80 to 200 ppm of carbon, 50 to 120 ppm of silicon with mass proportion of iron and chromium in alloy being 1.6 to 3 is subjected to post-rolling heat treatment including several annealing procedures in inert atmosphere where ΣA is higher than 1,5•10-17. ΣA means here total complex of annealing procedures, products of terms t, h, and Q/RT exponential function, where T is temperature, K. EFFECT: improved corrosion resistance in water at high temperature with adequate stability of thermal yield and on-load corrosion resistance.

Description

Настоящее изобретение относится к способам изготовления трубы из сплава циркония, предназначенной для составления защитной оболочки (герметического кожуха) стержня для ядерного топлива. Оно находит особенное значительное применение, хотя и не исключительное, в области изготовления труб для герметизации стержней ядерного топлива, предназначенных для ядерных реакторов с водой под давлением. The present invention relates to methods for manufacturing a pipe from an alloy of zirconium, intended for the preparation of a protective shell (hermetic casing) of the rod for nuclear fuel. It finds particular significant application, although not exclusive, in the manufacture of pipes for sealing nuclear fuel rods for nuclear pressurized water reactors.

До настоящего времени чаще всего использовали оболочки из сплава на основе циркония, называемый "Циркалой 4", который, в частности, содержит по весу
- 1,20 - 1,70% олова
- 0,18 - 0,24% железа
- 0,07 - 0,13% хрома,
при этом общее содержание железа и хрома заключалось в пределах между 0,28 и 0,37%. В классическом случае, соотношение между содержанием железа и хрома заключалось между 1,38 и 3,42 примерно
Механическая устойчивость оболочек из "Циркалоя 4" достигает удовлетворительного уровня, но зато коррозия из-за воды под давлением с высокой температурой ограничивала срок возможного пребывания в реакторе.
To date, most often used shells made of an alloy based on zirconium, called "Circular 4", which, in particular, contains by weight
- 1.20 - 1.70% tin
- 0.18 - 0.24% iron
- 0.07 - 0.13% chromium,
while the total content of iron and chromium was in the range between 0.28 and 0.37%. In the classical case, the ratio between the iron and chromium content was between 1.38 and 3.42 approximately
The mechanical stability of the Zirkaloy 4 shells reaches a satisfactory level, but corrosion due to high-pressure water at a high temperature limited the duration of a possible stay in the reactor.

Уже предлагали соответственно трубы, служащие защитной оболочкой, включающие внутренний слой из "Циркония 4" и внешний слой из сплава на базе циркония, имеющего уменьшенное содержание олова, но в противоположность повышенное содержание кислорода от 1900 до 2300 ппм (EP-A-0552098). Такие трубы обеспечивают удовлетворительные результаты при условии, что оболочка находится в состоянии металлургически снятого напряжения, но их изготовление является более сложным, чем изготовление трубы однородной структуры. Pipes serving as a protective shell have already been proposed, respectively, including an inner layer of Zirconium 4 and an outer layer of an alloy based on zirconium having a reduced tin content, but in contrast, an increased oxygen content from 1900 to 2300 ppm (EP-A-0552098). Such pipes provide satisfactory results provided that the shell is in a state of metallurgically relieved stress, but their manufacture is more complicated than the manufacture of pipes of a homogeneous structure.

Наконец был предложен (EP-A-0196286) способ изготовления труб, служащих защитной оболочкой, из сплава на базе циркония, содержащего 1-5% по весу таких элементов сплава, как Sn, Fe, Cr и Ni, по которому подвергают отжигу трубную заготовку, полученную от волочения, перед тем, как ее подвергнуть холодным прокаткам в фазе, которые могут быть разделены отжигами такими, что сумма ΣA является выше 2,3•1014, учитывая вклад отжига после волочения.Finally, a method was proposed (EP-A-0196286) for manufacturing pipes serving as a protective sheath from an alloy based on zirconium containing 1-5% by weight of alloy elements such as Sn, Fe, Cr, and Ni, by which the billet is annealed obtained from drawing, before it is subjected to cold rolling in phase, which can be separated by annealing such that the sum Σ A is higher than 2.3 • 10 14 , taking into account the contribution of annealing after drawing.

Первая прокатка осуществляется на трубе, полученной от волочения без промежуточного отжига. The first rolling is carried out on a pipe obtained from drawing without intermediate annealing.

Термин ΣA обозначает сумму для комплекса отжигов, продуктов сроков t (в часах) и показательной функции Q/RT, причем T является температурой в K.The term Σ A denotes the sum for a complex of anneals, products of terms t (in hours) and exponential function Q / RT, and T is the temperature in K.

При расчете ΣA в указанном документе исходят из гипотезы, что Q - приблизительно 65,000 кал/мол.When calculating Σ A in this document, the hypothesis is that Q is approximately 65,000 cal / mol.

Настоящее изобретение имеет целью дать способ изготовления трубы, служащей защитной оболочкой, отвечающей лучше, чем известные ранее, требования, практики, в частности, в том, что позволяет совместить высокое сопротивление общей коррозии в водной среде при высокой температуре с удовлетворительной устойчивостью тепловой текучести и хорошему сопротивлению коррозии под напряжением. The present invention aims to provide a method of manufacturing a pipe that serves as a protective sheath that meets better than previously known requirements, practices, in particular in that it allows combining the high resistance to general corrosion in an aqueous medium at high temperature with satisfactory thermal stability and good flow resistance resistance to stress corrosion.

С той целью изобретение предлагает, в частности, способ изготовления трубы для защитной оболочки стержня ядерного топлива из сплава на базе циркония, содержащего также 0,18 - 0,25% железа, 0,07 - 0,13% хрома, 0,35 - 1,70% по весу олова, 900-2300 ппм кислорода, между 80 и 200 ппм углерода и между 50 и 120 ппм кремния, причем указанный способ включает несколько последовательных операций металлургической обработки в термической обработке заготовки, полученной волочением, отличающий тем, что весовое отношение между железом и хромом в сплаве заключено между 1,6 и 3, и тем, что тепловая обработка включает после, по меньшей мере, одной прокатки несколько отжигов в инертной атмосфере, таких, что сумма ΣA являлась больше 1,5 • 10-17, и выгодно, если она находится между 2•10-17 и 2•10-16.To this end, the invention provides, in particular, a method of manufacturing a pipe for a protective shell of a nuclear fuel rod from a zirconium-based alloy containing also 0.18 - 0.25% iron, 0.07 - 0.13% chromium, 0.35 - 1.70% by weight of tin, 900-2300 ppm of oxygen, between 80 and 200 ppm of carbon and between 50 and 120 ppm of silicon, the method comprising several sequential metallurgical operations in the heat treatment of a workpiece obtained by drawing, characterized in that the relationship between iron and chromium in the alloy is between 1.6 and 3, and the thermal treatment comprises, after at least one rolling several annealing in an inert atmosphere, such that the sum Σ A was more than 1.5 • 10 -17, and is advantageous if it lies between 2 • 10 -17 and 2 • 10 -16 .

В случае применения рассматриваемых сплавов Q/R (соотношение между энергией активации Q и общей константой газов близко к 2) является приблизительно 40000 К-1.In the case of application of the considered Q / R alloys (the ratio between the activation energy Q and the total gas constant is close to 2) is approximately 40,000 K -1 .

Комплекс термических обработок, проводимый в этих условиях, позволяет получить подходящий размер осадков и привести в равновесие фазы с последним отжигом, осуществляемым, преимущественно, при температуре между 450oC и 500oC (наиболее благоприятно 470oC) так, чтобы разумно распределить железо между различными осадками Zr(Cr/Fe)2 - Zr2Fe2Si - Zr2Fe2Ni и Zr3Fe таким образом, чтобы получить отношение Fe/Cr в Zr(Сr/Fe)2, заключенное между 2,2 и 2,6, отношение, которое может быть получено с весовым содержанием между железом и хромом в сплаве до 3.The complex of thermal treatments carried out under these conditions allows one to obtain a suitable precipitation size and balance the phases with the last annealing, carried out mainly at a temperature between 450 o C and 500 o C (most favorably 470 o C) so as to distribute iron intelligently between different precipitates Zr (Cr / Fe) 2 - Zr 2 Fe 2 Si - Zr 2 Fe 2 Ni and Zr 3 Fe in such a way as to obtain the ratio Fe / Cr in Zr (Cr / Fe) 2 , concluded between 2.2 and 2.6, the ratio that can be obtained with a weight content between iron and chromium in the alloy up to 3.

Предел выше 3 для соотношения Fe/Cr это граница, выше которой текучесть увеличивается и устойчивость к коррозии под напряжением значительно ухудшается. Отношение меньше 1,6 ведет к высокому разбросу значений устойчивости для одного и того же состава. The limit above 3 for the Fe / Cr ratio is the boundary above which the fluidity increases and the resistance to corrosion under stress significantly deteriorates. A ratio of less than 1.6 leads to a high spread of stability values for the same composition.

Диапазон между 1,6 и 3 представляется особенно интересным, так как разброс результатов (для сопротивления обобщенной коррозии) является относительно небольшим вокруг средней величины и коррозийная устойчивость особенно высока. Коррозия является минимальной для отношения примерно 2,4 (точное соотношение зависит от выбранной скорости закалки) и медленно увеличивается только выше 2,4. На практике наилучший компромисс (слабая коррозия, оптимальный характер и размер осадков, сопротивление текучести) соответствует отношению Fe/Cr между 2,2 и 2,6. The range between 1.6 and 3 seems particularly interesting, since the scatter of the results (for generalized corrosion resistance) is relatively small around the average and the corrosion resistance is especially high. Corrosion is minimal for a ratio of approximately 2.4 (the exact ratio depends on the selected quenching rate) and slowly increases only above 2.4. In practice, the best compromise (low corrosion, optimal character and size of precipitation, flow resistance) corresponds to a Fe / Cr ratio between 2.2 and 2.6.

Полная последовательность изготовления из слитка сплава может включать в общем виде этапы:
- ковка структуры заготовок круглого сечения или прутковых материалов (брусов), например, 180 мм диаметра для конечных труб 9,5 мм диаметра:
- закалка в фазе β;
- внутренняя механическая обработка, например, с диаметром 70 мм;
- закалка в фазе β , следуемая за ожигом;
- горячее волочение, на выходе которого трубная заготовка в фазе α;
- термодинамическая последовательность, состоящая из прокаток с промежуточным отжигом.
The full sequence of manufacture of an alloy ingot may include in general terms the steps of:
- forging the structure of round billets or bar materials (beams), for example, 180 mm in diameter for end pipes of 9.5 mm in diameter:
- hardening in phase β;
- internal machining, for example, with a diameter of 70 mm;
- hardening in phase β, followed by burning;
- hot drawing, at the output of which the tube stock in phase α;
- thermodynamic sequence consisting of rolling with intermediate annealing.

Продукт, полученный от волочения (трубчатая заготовка, полученная с помощью волочения с толщиной больше конечной толщины), называется "трекс". Он подвергается очередностям прокатки-отжига, проводимых последовательно. The product obtained from drawing (a tubular billet obtained by drawing with a thickness greater than the final thickness) is called "traces". It is subjected to successive rolling-annealing sequences.

Заготовка круглого сечения или брус получается с помощью последовательного плавления и застывания, затем деформирования в горячем состоянии: она или он подвергается закалке, следуемой в необходимых случаях за отжигом. Скорость закалки, заключенная между 5oC и 30oC в секунду, начиная с температуры выше 1000oC, для содержаний Fe/Cr, определенных выше, определяет характер и размер осадков, способствующих в конечном счете высокому сопротивлению обобщенной коррозии.A round billet or bar is obtained by successive melting and solidification, then by deformation in a hot state: it or it undergoes hardening, followed, if necessary, by annealing. The quenching rate, concluded between 5 o C and 30 o C per second, starting from a temperature above 1000 o C, for the Fe / Cr contents defined above determines the nature and size of the precipitations, which ultimately contribute to a high resistance to generalized corrosion.

Этот промежуточный размер будет преимущественно таким, каким он зарождает в конце полной последовательности обработок окончательный размер осадков более 0,18 мк, который представляется особенно благоприятным. This intermediate size will be predominantly the same as it generates at the end of the complete sequence of treatments, the final precipitation size of more than 0.18 microns, which seems to be especially favorable.

Возможное объяснение неблагоприятного действия на текучесть отношения Fe/Cr более высокое, чем определено здесь (точность этой гипотезы должна рассматриваться без последствий для законности патента), состоит в том, что увеличение отношения Fe/Cr чрезмерным образом увеличивает размер осадков (Fe,Cr)2 и изменяет характер фаз, заставляя появиться между другими осаждающую фазу Zr2Fe. Что касается присутствия минимума кинетики обобщенной коррозии, то вероятно, что она связана с совместным использованием нескольких механизмов образования осаждающих фаз.A possible explanation for the adverse effect on the fluidity of the Fe / Cr ratio is higher than defined here (the accuracy of this hypothesis should be considered without consequences for patent validity), is that an increase in the ratio Fe / Cr excessively increases the amount of precipitation (Fe, Cr) 2 and changes the nature of the phases, causing the precipitating phase of Zr 2 Fe to appear between the others. As for the presence of the minimum kinetics of generalized corrosion, it is likely that it is associated with the joint use of several mechanisms of the formation of precipitating phases.

С другой стороны, обнаружено, что отношение Fe/Cr в вышеуказанном диапазоне не имеет последствий для фракции водорода, абсорбированного в водной среде с высокой температурой. On the other hand, it was found that the Fe / Cr ratio in the above range has no effect on the hydrogen fraction absorbed in the high temperature aqueous medium.

Благоприятные результаты, полученные с помощью изобретения, зависят не только от соответствующего выбора Fe/Cr, но также от применения соответствующей последовательности термических и металлургических обработок, заканчивающихся отжигом, приводящим трубу в состояние снятого напряжения. Этот отжиг может допускать поддерживание температуры, по меньшей мере, четыре часа между 470oC и 500oC. Последовательность может, в частности, иметь некоторые или комплекс следующих термических и металлургических этапов:
- первоначально изготовления бруса путем последовательных плавок и застываний слитка в вакууме, затем ковка с окончательной закалкой в области β со скоростью охлаждения, заключенной между 5oC в секунду и 30oC в секунду, начиная с температуры выше 1000oC и до приблизительно 800oC;
- подведение бруса в фазу α путем отжига, затем закалка β с температурой, заключенной между 700oC и 750oC, преимущественно около 715oC, в течение четырех-шести часов, наиболее благоприятно около пяти часов;
- волочение в виде заготовки в фазе α ;
- по меньшей мере, одна последовательность холодной прокатки без предварительного отжига и отжига между 700oC и 750oC ( в основном 720oC - 740oC, наиболее выгодно около 730oC) в течение одного - трех часов;
- последовательные прокатки в виде труб уменьшающейся толщины и промежуточные отжиги в аргоне с температурой, заключенной между 640oC и 740oC, наиболее благоприятно около 700oC;
- конечный отжиг для снятия напряжения с температурой между 470oC и 500oC снова в инертной атмосфере, обычно аргона, при этом труба остается в фазе α.
The favorable results obtained using the invention depend not only on the appropriate choice of Fe / Cr, but also on the application of the appropriate sequence of heat and metallurgical treatments, ending with annealing, bringing the pipe into a state of stress relief. This annealing may allow the temperature to be maintained for at least four hours between 470 ° C. and 500 ° C. The sequence may, in particular, have some or a combination of the following thermal and metallurgical steps:
- initially manufacturing the bar by successive melting and solidification of the ingot in vacuum, then forging with the final hardening in region β with a cooling rate between 5 o C per second and 30 o C per second, starting from a temperature above 1000 o C and up to approximately 800 o C;
- bringing the beam into phase α by annealing, then quenching β with a temperature between 700 ° C and 750 ° C, mainly about 715 ° C, for four to six hours, most preferably about five hours;
- drawing in the form of a workpiece in phase α;
at least one cold rolling sequence without preliminary annealing and annealing between 700 ° C and 750 ° C (mainly 720 ° C - 740 ° C, most advantageously about 730 ° C) for one to three hours;
- successive rolling in the form of tubes of decreasing thickness and intermediate annealing in argon with a temperature between 640 o C and 740 o C, most favorably about 700 o C;
- final annealing to relieve stress with a temperature between 470 o C and 500 o C again in an inert atmosphere, usually argon, while the pipe remains in phase α.

Полученная таким образом труба не подвергается больше тепловым обработкам, изменяющим ее металлургическую структуру. Зато она получает еще обработки поверхности и подвергается испытанию перед тем, как применяться в качестве защитной оболочки. The pipe thus obtained is no longer subjected to heat treatments that alter its metallurgical structure. But it still receives surface treatments and is tested before being used as a protective sheath.

Обработка поверхности может, в частности, включать пескоструйную обработку или химическую очистку с помощью смеси HF-HNO3, за которой следует промывка. Затем она полируется с помощью движущейся ленты или колеса. Контроль может производиться классическим способом с помощью ультразвука, токов Фуко (вихревых токов) и/или визуально.The surface treatment may, in particular, include sandblasting or chemical cleaning using a mixture of HF-HNO 3 , followed by washing. Then it is polished with a moving tape or wheel. Control can be carried out in a classical way using ultrasound, Foucault currents (eddy currents) and / or visually.

Среди составов сплава, определенных выше, некоторые представляются особенно интересными. В частности, может выбрать состав, у которого содержание олова, железа и хрома соответствует составам, соответствующим определению "Циркалой 4", приведенному выше, с 0,075-0,10% хрома и это с отношением Fe/Cr заключенном между 1,9 и 2,5 и, кроме того, 50 - 120 ппм кремния и 80 - 200 ппм углерода. Among the alloy compositions defined above, some are particularly interesting. In particular, he can choose a composition in which the content of tin, iron and chromium corresponds to the compounds corresponding to the definition of "Circular 4" above, with 0.075-0.10% chromium and this with the ratio Fe / Cr concluded between 1.9 and 2 , 5 and, in addition, 50 - 120 ppm of silicon and 80 - 200 ppm of carbon.

Другой состав особенно интересный для структуры труб, служащих защитной оболочкой, предназначенных для реакторов с водой под давлением, может быть определен, оценен "низкое содержание олова, легированного примесями в кислороде". Он содержит 0,18-0,25% железа, 0,075-0,10% хрома, 0,45-0,75% олова, 50-120 ппм кремния, 80-200 ппм углерода и 1900-2300 ппм кислорода. Another composition of particular interest to the structure of pipes serving as a protective shell for pressurized water reactors can be determined and evaluated as "low tin content doped with impurities in oxygen." It contains 0.18-0.25% iron, 0.075-0.10% chromium, 0.45-0.75% tin, 50-120 ppm silicon, 80-200 ppm carbon and 1900-2300 ppm oxygen.

Полученные таким образом трубы имеют высокую устойчивость к различным видам коррозии, включая в присутствии иода. Thus obtained pipes have high resistance to various types of corrosion, including in the presence of iodine.

Теперь опишем в качестве примера диапазон применяемого изготовления. Now we describe as an example the range of manufacturing used.

Начальный сплав представлен в виде слитка. Путем плавлений и застываний, выполненных последовательно в вакууме, например, в количестве трех, он принимает форму бруса, который закаливается в воде с контролируемой скоростью, чтобы привести в область β со скоростью охлаждения, заключенной между 5oC в секунду и 30oC в секунду с, по меньшей мере, 1000oC до, по меньшей мере, 800oC. Все отжиги после закалки производятся при температуре меньше 800oC, чтобы оставаться в фазе α и не попасть в двухфазную область. Затем брус подвергается отжигу, чтобы увеличить размер осадков при температуре около 715oC в течение четырех часов тридцати мин. Брус затем подвергается волочению стандартным способом в виде заготовки, наиболее выгодно, если при температуре около 650oC. Заготовка, которая может выдержать случайный, возможный отжиг при 730oC, подвергается затем двум пропускам холодной прокатки, при этом за каждой прокаткой идет отжиг с температурой около 730oC, чтобы обеспечить подходящий ΣA .The initial alloy is presented as an ingot. By melting and solidifying, successively performed in a vacuum, for example, in an amount of three, it takes the form of a bar, which is quenched in water at a controlled speed, to bring in region β with a cooling rate comprised between 5 o C per second and 30 o C in second from at least 1000 o C to at least 800 o C. All the annealing after hardening is carried out at a temperature of less than 800 o C in order to remain in phase α and not fall into the two-phase region. Then the bar is annealed to increase precipitation at a temperature of about 715 o C for four hours and thirty minutes. The beam is then drawn in a standard manner in the form of a billet, most advantageously if it is at a temperature of about 650 o C. A billet that can withstand random, possible annealing at 730 o C is then subjected to two passes of cold rolling, with annealing followed by temperature of about 730 o C to provide a suitable Σ A.

Полученный трекс подвергается нескольким последовательным прокаткам, обеспечивающим постепенно трубу с заданными, определенными размерами. Каждый пропуск через валки чередуется с отжигом в инертной атмосфере, обычно аргона. Выгодно, благоприятно, если промежуточные отжиги осуществляются при температуре около 700oC, тогда как поперечный отжиг для снятия напряжения происходит обычно при температурах между 470oC и 500oC.The resulting track is subjected to several successive rolling, gradually providing a pipe with a given, defined size. Each pass through the rolls alternates with annealing in an inert atmosphere, usually argon. Advantageously, favorably, if intermediate annealing is carried out at a temperature of about 700 ° C., while transverse annealing to relieve stress occurs usually at temperatures between 470 ° C. and 500 ° C.

Claims (13)

1. Способ изготовления трубы из сплава на основе циркония, содержащего Sn, Fe, Cr, согласно которому заготовку в α-фазе, полученную волочением бруса, подвергают нескольким проходам последовательной прокатки в α-фазе в виде труб убывающей толщины, с промежуточными отжигами в α-фазе при температуре менее 800oC в инертной атмосфере, отличающийся тем, что создают брус из сплава, легирующими элементами которого являются по весу железо 0,18 - 0,25%, хром 0,07 - 0,13%, олово 0,35 - 1,70%, кислород 900 - 2300 млн-1, углерод 80 - 200 млн-1 и кремний 50 - 120 млн-1, причем соотношение Fe/Cr составляет 1,6 - 3, проводят окончательный отжиг для снятия напряжений так, что сплав окончательной трубы находится в основном в α-фазе, и проводят совокупность обработки отжигом после первой прокатки так, что ΣA составляет более 1,5 • 10-17, причем ΣA обозначает для совокупности отжигов сумму произведений времени t (в часах) и показательной функции - Q/RT, где T является температурой в K и Q/R равно 40000 K-1.1. A method of manufacturing a pipe from an alloy based on zirconium containing Sn, Fe, Cr, according to which the billet in the α-phase obtained by drawing the beam is subjected to several passes of sequential rolling in the α-phase in the form of tubes of decreasing thickness, with intermediate annealing in α -phase at a temperature of less than 800 o C in an inert atmosphere, characterized in that they create a bar of alloy, the alloying elements of which are by weight iron 0.18 - 0.25%, chromium 0.07 - 0.13%, tin 0, 35 - 1.70%, oxygen of 900 - 2300 million -1, carbon 80 - 200 million silicon -1 and 50 - 120 million -1, wherein the ratio of Fe / C r is 1.6 - 3, the final annealing is performed to relieve stresses so that the alloy of the final pipe is mainly in the α-phase, and the combination of annealing is processed after the first rolling so that ΣA is more than 1.5 • 10 -17 , moreover, ΣA denotes the sum of the products of time t (in hours) and the exponential function, Q / RT, for the set of anneals, where T is the temperature in K and Q / R is 40,000 K -1 . 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что последний отжиг проводят при температуре 450 - 500oC в течение времени, достаточного для того, чтобы сплав был преобладающим образом в α-фазе.2. The method according to claim 1, characterized in that the last annealing is carried out at a temperature of 450 - 500 o C for a time sufficient to ensure that the alloy was predominantly in the α-phase. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что последнюю термическую обработку осуществляют в аргоне и удерживают, по меньшей мере, 4 ч температуру 470 и 500oC.3. The method according to claim 2, characterized in that the last heat treatment is carried out in argon and hold for at least 4 hours a temperature of 470 and 500 o C. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что отжиг или отжиги проводят между пропусками через валки при температуре 700 - 750oC для ΣA менее 2 • 10-16.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the annealing or annealing is carried out between passes through the rolls at a temperature of 700 - 750 o C for ΣA less than 2 • 10 -16 . 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что заготовку получают путем волочения бруса из сплава в α-фазе и промежуточные отжиги между проходами холодной прокатки проводят при температуре 700 - 750oC в течение 3 ч.5. The method according to claim 4, characterized in that the preform is obtained by dragging a bar from the alloy in the α-phase and intermediate annealing between the passes of cold rolling is carried out at a temperature of 700 - 750 o C for 3 hours 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что осуществляют предварительный этап подачи бруса сплава в α-фазе, предназначенного быть подвергнутым волочению в форме заготовки, отжигу, исходя из β-фазы, с температурой 700 - 730oC в течение 4 - 6 ч, преимущественно около 5 ч.6. The method according to claim 5, characterized in that the preliminary stage of supplying the alloy bar in the α phase, intended to be subjected to drawing in the form of a workpiece, is annealed, based on the β phase, with a temperature of 700 - 730 o C for 4 - 6 hours, mostly about 5 hours 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что брус в β-фазе подают на закалку с первоначальной скоростью охлаждения 5 - 30oC/с, начиная с температуры свыше 1000oC и до примерно 800oC.7. The method according to claim 6, characterized in that the beam in the β-phase is fed to hardening with an initial cooling rate of 5 - 30 o C / s, starting from a temperature above 1000 o C and up to about 800 o C. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отношение Fe/Cr поддерживают в диапазоне 2,2 - 2,6. 8. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the Fe / Cr ratio is maintained in the range of 2.2 - 2.6. 9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что сплав содержит 1,20 - 1,70% олова, 0,18 - 0,24 железа и 0,075 - 0,10% хрома, при этом общая сумма содержания железа и хрома составляет 0,28 - 0,37% так же, как 50 - 120 млн-1 кремния, 80 - 200 млн-1 углерода.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the alloy contains 1.20 - 1.70% tin, 0.18 - 0.24 iron and 0.075 - 0.10% chromium, with the total amount of content iron and chromium is 0.28 - 0.37% as well as 50 - 120 million -1 silicon, 80 - 200 million carbon -1. 10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что сплав содержит 0,18 - 0,24% железа и 0,075 - 0,10% хрома, 0,45 - 0,75% олова и 1300 - 2300 млн-1 кислорода, так же как и 50 - 120 млн-1 кремния, 80 - 200 млн-1 углерода.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the alloy contains 0.18 - 0.24% iron and 0.075 - 0.10% chromium, 0.45 - 0.75% tin and 1300 - 2300 million -1 oxygen, as well as 50 - 120 million -1 silicon, 80 - 200 million -1 carbon. 11. Труба, служащая защитной оболочкой стержня ядерного топлива, из сплава на основе циркония, содержащего также по меньшей мере 0,18% железа, 0,07 - 0,13% хрома, олово, по меньшей мере 900 млн-1 кислорода и менее 200 млн-1 углерода, отличающаяся тем, что сплав содержит до 0,25% железа, 0,35 - 1,70% олова, до 2300 млн-1 кислорода, по меньшей мере 80 млн-1 углерода и 50 - 120 млн-1 кремния, при этом весовое соотношение Fe/Cr составляет 1,9 - 2,5 и сплав находится в основном в α-фазе и содержит осадки Zr(Fe/Cr)2, имеющие в большинстве размеры более 0,18 мкм.11. The pipe serving as the containment of nuclear fuel rod, of zirconium-based alloy also containing at least 0.18% iron, 0.07 - 0.13% chromium, tin, at least 900 million oxygen and less than -1 200 million -1 carbon, characterized in that the alloy contains up to 0.25% iron, 0.35 - 1.70% tin, up to 2300 million -1 oxygen, at least 80 million -1 carbon and 50 - 120 million - 1 silicon, while the weight ratio of Fe / Cr is 1.9 - 2.5 and the alloy is mainly in the α phase and contains Zr (Fe / Cr) 2 precipitates, which in most sizes are larger than 0.18 μm. 12. Труба по п.11, отличающаяся тем, что имеет распределение железа между осадками
Zr(Cr/Fe)2-Zr2FeSi-Zr2FeNi-Zr2Fe или Zr3Fe
такое, что отношение Fe/Cr в Zr(Cr/Fe)2 находится в пределах 2,2 - 2,6.
12. The pipe according to claim 11, characterized in that it has a distribution of iron between precipitation
Zr (Cr / Fe) 2 -Zr 2 FeSi-Zr 2 FeNi-Zr 2 Fe or Zr 3 Fe
such that the ratio Fe / Cr in Zr (Cr / Fe) 2 is in the range 2.2 - 2.6.
13. Труба по п.11 или 12, отличающаяся тем, что содержание хрома составляет 0,075 - 0,10%. 13. The pipe according to claim 11 or 12, characterized in that the chromium content is 0.075 - 0.10%.
RU94044516/06A 1994-12-20 1994-12-20 Tubular can for nuclear fuel rods and its manufacturing process RU2145739C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94044516/06A RU2145739C1 (en) 1994-12-20 1994-12-20 Tubular can for nuclear fuel rods and its manufacturing process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94044516/06A RU2145739C1 (en) 1994-12-20 1994-12-20 Tubular can for nuclear fuel rods and its manufacturing process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94044516A RU94044516A (en) 1996-10-20
RU2145739C1 true RU2145739C1 (en) 2000-02-20

Family

ID=20163270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94044516/06A RU2145739C1 (en) 1994-12-20 1994-12-20 Tubular can for nuclear fuel rods and its manufacturing process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2145739C1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA033850B8 (en) * 2018-10-31 2020-01-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") Method for producing dispersion-type fuel element and fuel pellets based thereon

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Самойлов А.Г. и др. Дисперсионные твэлы. - М.: Энергоиздат, 1982, т. 1, с. 27 - 54. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94044516A (en) 1996-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4450020A (en) Method of manufacturing cladding tubes of a zirconium-based alloy for fuel rods for nuclear reactors
US4938921A (en) Method of manufacturing a zirconium-based alloy tube for a nuclear fuel element sheath and tube thereof
KR100364093B1 (en) A method of manufacturing a tube for a nuclear fuel assembly, and tubes obtained thereby
US4450016A (en) Method of manufacturing cladding tubes of a zirconium-based alloy for fuel rods for nuclear reactors
JP3031714B2 (en) Manufacturing method of zirconium cladding tube with internal liner
EP1111623B1 (en) Zirconium niobium tin alloys for nuclear fuel rods and structural parts for high burnup
US4690716A (en) Process for forming seamless tubing of zirconium or titanium alloys from welded precursors
JPH11509927A (en) Tube for nuclear fuel assembly and method of manufacturing the same
JPH11194189A (en) Production for zr alloy tube for reactor fuel clad superior in corrosion resistivity and creep characteristic
JPS60165580A (en) Coated tube for reactor fuel and manufacture thereof
KR100411943B1 (en) Zirconium-based alloy tube for a nuclear reactor fuel assembly and a process for producing such a tube
JPS6145699B2 (en)
US3645800A (en) Method for producing wrought zirconium alloys
US4360389A (en) Zirconium alloy heat treatment process
US5735978A (en) Sheathing tube for a nuclear fuel rod
RU2126559C1 (en) Zirconium base alloy tube for nuclear reactor fuel assembly
RU2145739C1 (en) Tubular can for nuclear fuel rods and its manufacturing process
JPS5822365A (en) Preparation of zirconium base alloy
JP3910645B2 (en) Fuel rod cladding tube for boiling water nuclear reactor fuel element and method of manufacturing the same
RU2172527C2 (en) Nuclear fuel assembly tube and its manufacturing process
JPH0260153B2 (en)
JPS5891161A (en) Manufacture of member for nuclear reactor
JPS63290232A (en) Corrosion resistant zirconium alloy and its manufacture
JPH05240978A (en) Production method for fuel cladding
JPH07310158A (en) Corrosion-resistant fuel channel having dimensional stability and its production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031221