Influence of structural phase state on corrosion resistance of tubes made from the E635 alloy | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2014. № 4(30).

Influence of structural phase state on corrosion resistance of tubes made from the E635 alloy

An increase in the duration and tightening operating conditions for cores of VVER-type reactors leads to the need in tightening the requirements for properties and production of zirconium components for fuel assemblies (FA). As a material of force framework elements (guide thimbles, central tubes, bearing frame angles) in serial production, the E635 zirconium alloy (Zr-1% Nb-1.2% Sn-0.35% Fe) is used. The E635 alloy was also tested in fuel claddings of VVER-1000 reactors. The deterrent factor for expanding its use is enhanced corrosion in comparison with the E110 zirconium alloy (Zr-1 % Nb), which is the basic material for VVER fuel claddings. Corrosion resistance of products made from the E635 alloy, among other factors, is determined by the size of second-phase particles (SPPs). The presence of large SPPs in the alloy structure reduces its corrosion resistance. Conducting of the quenching operation immediately before cold-rolling stages is the main way to reduce the SPP size but this is not applicable in industrial conditions due to low workability of the alloy in the quenched state. In correspondence with the Zr-Nb-Fe ternary phase diagram, the alloy E635 structure in regular composition is an а-Zr-matrix with precipitates of intermetallic particles of the Laves phase type (Zr(Nb, Fe) ) with an average size of 100 nm. In the structure of industrial products from the E635 alloy (claddings, sheets, and rods), in addition to the Laves phase, there are observed larger precipitates of T-phase particles ((Zr,Nb) Fe) with a size of up to 1 ^m, which is connected with the thermal-deformation conditions of their production. The aim of this work was to estimate the influence of size, distribution, and type of second-phase particles on the corrosion resistance of the E635 alloy. The report presents the results of structural and corrosion researches of model specimens from the E635 alloy produced by different modes and with different structural-phase state. It has been shown that the presence of the T-phase within the structure of the alloy lowers the corrosion resistance of products from the E635 alloy to a larger extent than an increase in the size of the Laves phase. A manufacturing process for guide thimble tubes from the E635 alloy was developed based on the conducted researches, which allowed one to increase their corrosion resistance by 10%.

Download file
Counter downloads: 417

Keywords

циркониевый сплав Э635, коррозия, микроструктура, интерметаллиды, степень рекристаллизации, автоклавные испытания, E635 zirconium alloy, corrosion, microstructure, intermetallic particles, degree of re-crystallization, autoclave testing

Authors

NameOrganizationE-mail
Sablin Michail NikolaevichJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)sablin@bochvar.ru
Nikulina Antonina Vasil'evnaJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)nikulina@bochvar.ru
Balashov Vasilii MichailovichJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)shishov@bochvar.ru
Kabanov Aleksandr Anatol'evichJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)kabanov@bochvar.ru
Novikov Vladimir VladimirovichJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)novikov@bochvar.ru
Markelov Vladimir AndreevichJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)markelov@bochvar.ru
Khokhunova Tatiana NikolaevnaJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)o_mil@bochvar.ru
Mileshkina Olga Yur'evnaJoint Stock Company A.A. Bochvar High-Technology Research Institute of Inorganic Materials (Moscow)o_mil@bochvar.ru
Всего: 8

References

Семченков Ю.М. Современные и перспективные топливные циклы реакторов ВВЭР // Тез. докл. конф. НТК-2008 «Ядерное топливо нового поколения для АЭС. Результаты разработки, опыт эксплуатации и направления развития». М., 2008. С. 16
Маракулин А.В., Нигоренко Н.В., Симонов А.Н. Опыт внедрения и опытной эксплуатации рабочих кассет третьего поколения на блоке 4 Кольской АЭС с реактором ВВЭР-440 (В-213) // Тез. докл. конф. НТК-2012 «Ядерное топливо нового поколения для АЭС». М., 2012. С.
Васильченко И.Н., Кобелев С.Н., Вьялицын В.В., Медведев В.С. Разработка, внедрение на ВВЭР-1000 и дальнейшая модернизация ТВС-2. Преемственность требований и решений по конструкции ТВС ВВЭР-1500 // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Материаловедение и
Самойлов О.Б., Кууль В.С., Преображенский Д.Г. Результаты создания и развития ТВС альтернативной конструкции для реактора ВВЭР-1000 // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Материаловедение и новые материалы. 2005. Вып. 1 (64). С. 126-131.
Маркелов В.А., Шишов В.Н., Желтковская Т.Н., Хохунова Т.Н. Влияние деформационно-термических параметров холодной прокатки на структуру, механические свойства и сопротивление коррозии сплава Э635 // Сб. докл. Четвертой межотраслевой конференции по реакторн
Nikulin S.A., Goncharov V.I., Markelov V.A., Shishov V.N. Effects of micro structure on ductility and fracture resistance of Zr - 1.2 Sn - 1 Nb - 0.4 Fe alloy // ASTM STP 1295. 1996. P. 695-709.
Никулина А.В. Цирконий-ниобиевые сплавы для элементов активных зон реакторов с водой под давлением // Вопросы атомной науки и техники. Серия материаловедение и новые материалы. 1993. Вып. 1(48). С. 190-199.
Nikulina A.V., Markelov V.A., Peregud M.M. et al. Zirconium Alloy E635 as a Material for Fuel Rod Cladding and Other Components of VVER and RBMK Cores // Zirconium in the Nuclear Industry: Eleventh International Symposium, ASTM STP 1295. 1996. P. 785-803.
Шишов В.Н. Закономерности и механизмы формирования микроструктуры сплавов Zr-Nb-(Fe-Sn-O) и ее эволюции при нейтронном облучении: дис.. докт. техн. наук. М., 2012.
Шишов В.Н. Фазовые превращения в сплавах системы Zr - Nb - Fe - Sn // Тез. докл. научно-практической конференции материаловедческих обществ России «Цирконий: металлургия, свойства, применение», 24-28 ноября 2008 г., Ершово.
Маркелов В.А., Рафиков В.З., Никулин С.А. и др. Изменение микроструктуры сплава циркония с оловом, ниобием и железом при деформационно-термической обработке // Физика металлов и металловедение. 1994. Т. 77. Вып. 4. С. 70-79.
Маркелов В.А., Шишов В.Н., Саблин М.Н., Актуганова Е.Н., Кропачев С.Ю. Повышение пластичности и вязкости сплава Э635 для силовых элементов ТВС ВВЭР-1000 // Цветные металлы. 2010. № 1. С. 73-78.
 Influence of structural phase state on corrosion resistance of tubes made from the E635 alloy | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2014. № 4(30).

Influence of structural phase state on corrosion resistance of tubes made from the E635 alloy | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2014. № 4(30).

Download full-text version
Counter downloads: 811