1 klausimas: kodėl ASTM B564 yra svarbiausia „Incoloy 825“ strypo, naudojamo branduolinio kuro apdorojimo komponentuose, specifikacija ir kuo ji skiriasi nuo bendrųjų -paskirties strypo specifikacijų?
A:ASTM B564 yra standartinė „nikelio lydinio kaltinių gaminių“ specifikacija, tačiau plačiai minima strypų ir strypų, naudojamų didelio vientisumo kaltiniuose komponentuose, specifikacija. Branduolinio kuro apdorojimo programoms ši specifikacija yra labai svarbi, nes ji nustato griežtesnę kontrolę nei bendrosios paskirties strypų standartai, pvz., ASTM B425 (karšto valcavimo strypas) arba B829 (vamzdis).
Pagrindiniai ASTM B564 skirtumai branduolinei tarnybai yra šie:
1. Atsekamumas ir sertifikavimas:ASTM B564 reikalauja išsamių malūnų bandymų ataskaitų (MTR) su specifine šiluma{1}}chemija. Branduolinio kuro atveju tai apimavisiškas atsekamumas nuo lydalo iki gatavo strypo-kiekviena juosta turi būti pažymėta šilumos skaičiais, leidžiančiais atsekti pradinę elektrodų partiją. Dėl to negalima -derėtis dėl atitikties branduoliniams reglamentams (pvz., ASME III skyrius, 10 CFR 50 B priedas).
2. Mechaninio tikrinimo griežtumas:Nors standartiniams strypams gali prireikti tik tempimo bandymo vienam karščiui, ASTM B564 įpareigoja:
Tempimo bandymas tiek išilgine, tiek (didesnio skersmens) skersine kryptimis
Kietumo bandymas (paprastai Brinell arba Rockwell)
Smūgio bandymas (Charpy V{0}}įpjova) tam tikroms eksploatavimo temperatūroms
Dėl branduolinės tarnybos,papildomas atsparumo lūžiams bandymasdažnai nurodomas kaip papildomas reikalavimas (S1 arba S2)
3. Kalimo kokybė:Pavadinimas „kalimas“ B564 reiškia, kad strypo atsargos yra tinkamos vėliau kalti į sudėtingas formas, tokias kaip vožtuvų kotai, siurblio velenai ar kuro rinkinio komponentai. Specifikacija reikalaujaultragarsinis tyrimas(papildomas reikalavimas S4), kad būtų galima aptikti vidinius defektus, tokius kaip tuštumos, inkliuzai ar atsiskyrimas, dėl kurių kalimo ar priežiūros metu gali atsirasti gedimų.
4. Grūdų struktūros kontrolė:Apdorojant branduolinį kurą, būtinas vienodas grūdelių dydis (ASTM 5 arba smulkesnis), kad būtų išvengta vietinės korozijos ir būtų užtikrintas nuspėjamas mechaninis elgesys apšvitinant neutronais. ASTM B564 leidžia pirkėjui nurodytigrūdų dydžio reikalavimaikaip papildoma parinktis, o bendrosios juostos specifikacijos negali būti.
Aukštos-kokybės „Incoloy 825“ baras, skirtas branduolinio kuro apdorojimui,-kai dėl vieno sugedusio komponento gali būti sustabdyta gamyba arba gali kilti saugos problemų-ASTM B564 suteikia kokybės užtikrinimo sistemą, kurios negali garantuoti standartinės juostos specifikacijos.
2 klausimas: dėl kokių konkrečių savybių Incoloy 825 strypas tinkamas branduolinio kuro apdorojimo aplinkai, ypač dėl atsparumo korozijai urano -turinčių junginių ir proceso cheminių medžiagų atžvilgiu?
A:Branduolinio kuro perdirbimas apima labai agresyvią cheminę aplinką. Urano rūdos koncentratas (geltonasis pyragas) paverčiamas urano heksafluoridu (UF6) arba urano dioksidu (UO₂), naudojant azoto rūgštį, vandenilio fluorido rūgštį ir kitus korozinius reagentus. Dėl unikalios „Incoloy 825“ chemijos jis yra ypač atsparus šiai aplinkai.
Atsparumo korozijai mechanizmai branduolinėje tarnyboje:
1. Atsparumas azoto rūgščiai (HNO₃):Urano tirpinimas ir gryninimas labai priklauso nuo koncentruotos azoto rūgšties (iki 65 % aukštesnėje temperatūroje). Standartinis nerūdijantis plienas kenčia nuo tarpgranulinės korozijos azoto rūgštyje dėl chromo išeikvojimo. Incoloy 825 didelis chromo kiekis (19,5-23,5%) sudaro stabilų pasyvų oksido sluoksnį. Dar svarbiau, josstabilizuota chemija(Titano pridėjimas 0,6–1,2%) apsaugo nuo karbido nusodinimo ties grūdelių ribomis, todėl pašalinama įjautrinimo rizika.
2. Vandenilio fluorido rūgšties (HF) tolerancija:UF6 gamyba apima bevandenį HF esant vidutinei temperatūrai. Incoloy 825 sudėtyje yraMolibdenas (2,5-3,5 %)irVaris (1,5–3,0 %)-elementai, specialiai pridėti, kad būtų atsparūs redukuojančioms rūgštims, pvz., HF. Nors joks lydinys nėra visiškai apsaugotas nuo HF, „Incoloy 825“ šioje aplinkoje pranoksta visus nerūdijančius plienus ir daugelį aukštesnių -nikelio lydinių.
3. Atsparumas chlorido įtempiams korozijos įtrūkimams (SCC):Branduolinio kuro perdirbimo tirpaluose dažnai yra chloridų pėdsakų iš žaliavos arba technologinio vandens. „Incoloy 825“ nikelio kiekis (38-46 %) užtikrina beveik atsparumą chlorido SCC – gedimo režimui, dėl kurio įvyko katastrofiškų 304/316 nerūdijančio plieno branduolinių komponentų gedimų.
4. Atsparumas fluoro{1}}sukeltai tarpgranulinei atakai:Skirtingai nuo nerūdijančio plieno, kuris greitai patenka į tarpkristalines medžiagas aplinkoje, kurioje yra fluoro,{0}}Incoloy 825 didelis nikelio kiekis (ir kontroliuojama anglis) neleidžia prasiskverbti į grūdelių ribas.
Branduolinio kuro perdirbimo paslaugos savybių lentelė:
| Korozijos iššūkis | „Incoloy 825 Performance“. | Konkurencinga medžiaga |
|---|---|---|
| Karštas koncentruotas HNO3 | Puikus (stabili pasyvi plėvelė) | 316L sugenda dėl tarpkristalinės korozijos |
| HF 50-80°C temperatūroje | Geras (Mo+Cu priedas) | Hastelloy C-276 reikalingas aukštesniam HF |
| Chlorido SCC | Immune (Ni >38%) | 304/316 sugenda per kelias dienas |
| Fluoro jonai | Atsparus (didelis Ni) | Jautrintas nerūdijantis plienas sugenda |
| Neutronų švitinimo trapumas | Vidutinis (geležies{0}}matrica) | Inconel 600/718 gali būti teikiama pirmenybė dideliam srautui |
Branduolinės tarnybos apribojimas:Inžinieriai turi atkreipti dėmesį, kad Incoloy 825 yranerekomenduojama esant dideliam neutronų srautuiaplinka (pvz., reaktoriaus aktyviose zonose). Didelis geležies kiekis (apie 22-37%) lemiahelio trapumasiš (n,α) reakcijų su šiluminiais neutronais. Dėl kuroapdorojimas(gamyba, perdirbimas, atliekų tvarkymas) už branduolio ribų, tai nekelia rūpesčių. Pagrindiniams-komponentams pirmenybė teikiama Incoloy 800H arba 800HT.
3 klausimas. Kokie yra svarbiausi apdirbimo aspektai konvertuojant ASTM B564 Incoloy 825 strypą į tikslaus branduolinio kuro apdorojimo dalis?
A:Incoloy 825 klasifikuojamas kaip avidutiniškai sunku-apdirbti-nikelio lydinys. Branduolinio kuro apdorojimo komponentams-, kuriems dažnai reikia griežtų leistinų nuokrypių, puikios paviršiaus apdailos ir nulinio paviršiaus užteršimo, -būtina atlikti tinkamą apdirbimą, kad būtų išvengta dalių atmetimo.
Darbo grūdinimosi charakteristikos:Kaip ir daugelis nikelio lydinių, Incoloy 825 pasižymi greitu kietėjimu. Paviršiaus sluoksnis tampa kietesnis ir abrazyvesnis su kiekvienu įrankio važiavimu. Jei įrankis stovi arba trinasi, o ne pjauna, paviršius gali sukietėti iki daugiau nei 300 HB, sugadindamas įrankio briaunas ir dėl to gali atsirasti matmenų netikslumas.
Rekomenduojami apdirbimo parametrai:
| Operacija | Įrankio medžiaga | Greitis (SFM) | Sklaidos kanalas (IPR) | Pjovimo gylis (coliais) |
|---|---|---|---|---|
| Posūkis (šiurkštus) | Karbidas C-2 arba C-3 | 50-80 | 0.008-0.015 | 0.080-0.150 |
| Tekinimas (apdaila) | Karbidas C-2 arba C-3 | 80-120 | 0.003-0.008 | 0.010-0.030 |
| Gręžimas | Kobalto HSS (M42) | 15-30 | 0,002–0,005 (už aps.) | - |
| Frezavimas | Karbidas | 40-60 | 0,002–0,004 (už dantį) | 0.050-0.100 |
| Bakstelėjimas | Specialūs didelio{0}}nikelio čiaupai | 5-10 | Rankinis tiekimas | - |
Svarbūs klausimai, susiję su branduolinėmis dalimis:
1. Įrankio pasirinkimas:Naudokiteaštri, teigiama grėblio geometrijaįrankiai. Neigiamas grėblys arba susidėvėję įrankiai sukelia per didelį karštį ir skatina darbo sukietėjimą. Pirmenybė teikiama karbido klasėms, turinčioms didelį skersinį plyšimo stiprumą (C-2 arba C-3). Šiam lydiniui keraminiai įrankiai nerekomenduojami.
2. Aušinimo skystis yra privalomas:Reikalingas didelio tepimo aušinimo skystis (sieros-chlorintos alyvos arba pusiau -sintetinės emulsijos). Nepakankamas aušinimo skystis sukelia-susidariusią briauną (BUE) ir paviršiaus šukes. Branduolinės tarnybos atveju aušinimo skysčio likutis turi būtipilnai nuimamasstandartiškai nuriebalinant{0}}kai kurie aušinimo skysčiai palieka tvirtas sieros plėveles, kurias reikia specialiai išvalyti.
3. Lustų valdymas:„Incoloy 825“ gamina dygliuotas, tvirtas drožles, kurios gali apvynioti įrankius ir dalis. Naudokite drožlių laužiklius arba gręžimo ciklus. Branduolinėms dalims,turi būti lustai-Branduoliniame objekte esančios palaidos lustai kelia susirūpinimą dėl taršos kontrolės ir kritiškumo saugos.
4. Paviršiaus apdailos reikalavimai:Branduolinio kuro apdorojimo komponentams dažnai reikalinga 32 µin Ra arba geresnė paviršiaus apdaila, kad būtų išvengta plyšių korozijos ir būtų lengviau nukenksminti. Tam reikia:
Užbaikite praėjimus aštriais, lengvais pjūviais (0,005–0,010 colio gylyje)
Standūs įrankiai ir ruošinio tvirtinimas
Kontroliuojamas įrankių nusidėvėjimas (pakeiskite įrankius, kai įrankio tarnavimo laikas yra 50-60 % įprasto nikelio lydinio įrankio naudojimo laiko)
5. Po-apdirbimo valymas:Po apdirbimo branduolinės{0}}klasės dalys turi būti apdorotoskruopštus valymas
pašalinti visus apdirbimo skysčius, drožles ir įterptus teršalus. Paprastai tai apima:
Šarminis riebalų šalinimas
Ultragarsinis valymas dejonizuotame vandenyje
Final rinse with resistivity >1 MΩ·cm vandens
Džiovinimas švariame ore (be parduotuvės oro, kuriame yra aliejaus)
Tikėtinos išlaidos:Incoloy 825 apdirbimui reikia apytiksliai2-3 kartus ilgiaunei 316L nerūdijančio plieno, o įrankio tarnavimo laikas sutrumpėja 60-70%. Šios didesnės apdirbimo išlaidos yra pateisinamos dėl aukščiausios lydinio atsparumo korozijai branduolinio kuro apdorojimo aplinkoje.
4 klausimas: kaip branduolinio kuro gamybos pramonė patikrina Incoloy 825 bar kokybę prieš leisdama jį apdirbti į apdirbimo dalis?
A:Branduolinės kokybės užtikrinimo (QA) reikalavimai Incoloy 825 barui gerokai viršija standartinę komercinę patikrą. Kuro apdorojimo komponentams būdingas šis patikros protokolas:
1 etapas: medžiagos gavimo patikrinimas
Malūno bandymo ataskaitos (MTR) apžvalga:MTR turi parodyti chemiją, atitinkančią UNS N08825 ribas, ir bet kokius kliento nurodytus papildomus reikalavimus (pvz., mažesnis kobalto kiekis, kad aktyvinimas būtų mažesnis, mažesnis boro kiekis branduolinio kritiškumo saugai užtikrinti). Turi būti dokumentuojamas atsekamumas nuo karščio skaičiaus iki konkrečių juostų.
Teigiamas medžiagos identifikavimas (PMI):Rentgeno spindulių fluorescencija (XRF) arba optinės emisijos spektroskopija (OES) atliekamakiekviena juostakeliose vietose. Visas juostos ilgis turi atitikti cheminių medžiagų apribojimus-neleidžiama tikrinti taškelių{2}}.
Matmenų patikrinimas:Skersmuo, ilgis, tiesumas ir paviršiaus būklė (jokių siūlių, tarpų ar matomų defektų) matuojami pagal ASTM B564 leistinus nuokrypius.
2 etapas: mechaninių savybių patikrinimas
Tempimo bandymas:Kiekvienam karščiui / partijai tempiami bandiniai apdorojami ir bandomi aplinkos temperatūroje. Reikalavimai pagal ASTM B564: tempimas ≥ 585 MPa (85 ksi), išeiga (0,2 % poslinkis) ≥ 241 MPa (35 ksi), pailgėjimas ≥ 30 %.
Kietumo bandymas:Brinelio kietumas (paprastai 140–200 HB) patikrintas. Per didelis kietumas gali rodyti netinkamą tirpalo atkaitinimą.
Papildomas bandymas (specifinis{0}}branduolinis):Daugeliui branduolinių specifikacijų reikia:
Charpy V{0}}įpjovos smūgio bandymaskambario temperatūroje ir esant minimaliai eksploatavimo temperatūrai (pvz., -20 °C)
Streso plyšimo testasaukštos temperatūros{0}}paslaugoms
Grūdų dydžio nustatymas(ASTM E112) – paprastai ASTM 5 arba geresnis
3 etapas: neardomasis tyrimas (NDE)
| NDE metodas | Branduolinis reikalavimas | Atmetimo kriterijai |
|---|---|---|
| Ultragarsinis (UT) | 100% baro tūrio | Bet kokia indikacija > 0,5 mm ekvivalento atšvaitas |
| Sūkurinė srovė (ET) | Paviršius ir arti{0}}paviršiaus | Bet koks signalas, viršijantis atskaitos ribą |
| Skystas prasiskverbimo medžiaga (PT) | Neprivaloma kritiniams paviršiams | Linijinės nuorodos arba suapvalintos > 1 mm |
4 etapas: švaros ir paviršiaus sertifikavimas
Strypuose neturi būti alyvos, riebalų, rūdžių, nuosėdų ir žymėjimo rašalo (nebent naudojamas ir sertifikuotas mažai{0}}chlorido turintis rašalas).
Kritiškai sudrėkintų paviršių paviršiaus šiurkštumas turi būti ≤ 1,6 µm Ra (vieno komponento brėžinyje).
Paprastai reikalingas švaros sertifikatas, nurodantis valymo procedūrą ir patikros metodą (pvz., vandens pralaidumo bandymas, UV patikra, ar nėra fluorescencinių likučių).
5 etapas: atsekamumo priežiūra
Kiekviena juosta yra pažymėta (mažo{0}}įtempimo spauda arba rašalo-srove sertifikuotu rašalu):
Šilumos skaičius
Partijos numeris
ASTM specifikacija (B564)
Lydinio žymėjimas (UNS N08825)
Šis žymėjimas turi išlikti vėliau apdirbant, neišblukęs ir nesukeldamas įtempių.
Tipiškas branduolinės{0}}klasės juostos dokumentų paketas:
Sertifikuotas MTR su šilumos chemija
PMI ataskaita (juosta-po-juostos)
Mechaninio bandymo ataskaita (tempimas, kietumas, smūgis)
NDE ataskaitos (jei taikoma, UT/ET/PT)
Matmenų patikrinimo aktas
Švaros sertifikatas
Atsekamumo matrica, jungianti juostų žymes su visais bandymo rezultatais
Be šio pilno paketo Incoloy 825 baras negali būti teisėtai naudojamas branduolinio kuro perdirbimo įrenginyje.
5 klausimas: kokie yra bendri „Incoloy 825“ apdirbimo dalių gedimo režimai naudojant branduolinį kurą ir kaip aukštos kokybės ASTM B564 juosta sumažina šią riziką?
A:Nors Incoloy 825 yra labai patikimas, įvyko branduolinio kuro apdorojimo komponentų gedimų. Šių gedimų režimų supratimas padeda pateisinti aukštos-kokybės ASTM B564 juostos pasirinkimą, o ne mažesnės{4}}kainos alternatyvas.
1 gedimo režimas: taškinė korozija fluoro/nitratų mišiniuose
Mechanizmas:Azoto rūgštis oksiduoja pasyviąją plėvelę, o fluoridai (esantys kaip priemaišos arba iš HF pernešimo) lokaliai suardo plėvelę. Gauta aktyvi{1}}pasyvi ląstelė sukuria gilias duobes.
B564 Sušvelninimas:Specifikacijos chemijos kontrolė užtikrina pakankamą Mo (2,5-3,5 %) ir Cu (1,5–3,0 %) kiekį. Žemos kokybės strypuose Mo gali būti ne mažiau (2,5%), o Cu taip pat minimalus, todėl sumažėja atsparumas. ASTM B564 leidžia nurodytipatobulintas Mo turinyskaip papildomas reikalavimas.
2 gedimo režimas: Intergranular Attack (IGA) iš jautrinimo
Mechanizmas:Jei strypas yra netinkamai atkaitintas (arba jei suvirinimas atliekamas be apdorojimo tirpalu), chromo karbidai nusėda ties grūdelių ribomis. Susidariusios chromo{1}}sumažėjusios zonos greitai rūdija azoto rūgštyje.
B564 Sušvelninimas:Specifikacijos reikalauja tinkamo tirpalo atkaitinimo (paprastai mažiausiai 1175 °C / 2150 °F), po kurio greitai atvėsinama. MTR turi dokumentuoti atkaitinimo ciklą. Be to, „Incoloy 825“ titano stabilizavimas (Ti > 6 × C) užtikrina būdingą atsparumą, -tačiau tik tada, jei išlaikomas Ti lygis. Griežtesnės ASTM B564 cheminės ribos užtikrina, kad Ti kiekis yra pakankamas.
3 gedimo režimas: chlorido įtempių korozijos įtrūkimai (SCC)
Mechanizmas:Nepaisant didelio nikelio kiekio Incoloy 825, ekstremalios sąlygos (karšti, koncentruoti chlorido tirpalai su likutiniu tempimo įtempimu) sukėlė retų SCC incidentų kitose pramonės šakose.
B564 Sušvelninimas:Branduoliniams tikslams – ASTM B564liekamosios įtampos ribos(atliekant tinkamą atkaitinimą ir tiesinimą) sumažina jautrumą. Be to, dažnai reikalingos branduolinės specifikacijosstreso pašalinimas po-apdirbimo(pvz., 870°C 1 valandą) didelės-rizikos geometrijoms.
4 gedimo režimas: nuovargio įtrūkimai dėl terminio dviračio
Mechanizmas:Kuro apdorojimas apima partines operacijas su pakartotiniu šildymu ir vėsinimu. Terminiai nuovargio įtrūkimai atsiranda dėl paviršiaus defektų ar intarpų.
B564 Sušvelninimas:Specifikacijaultragarsinis tyrimasaptinka vidinius inkliuzus, kol jie netampa dalių gedimais. Thepaviršiaus kokybės reikalavimai(jokių siūlių, perlenkimų ar gilių įbrėžimų) pašalina nuovargio atsiradimo vietas. Papildomas reikalavimas S4 (ultragarsas) primygtinai rekomenduojamas cikliniam aptarnavimui.
5 gedimo režimas: galvaninė korozija jungtyse
Mechanizmas:Kai „Incoloy 825“ komponentai laidžių procesų tirpaluose liečiasi su mažiau tauriaisiais lydiniais (pvz., anglinio plieno vamzdynais), galvaninė korozija pažeidžia anodą.
B564 Sušvelninimas:Ne materialinis defektas{0}}tai dizaino problema. Tačiau aukštos -kokybės strypai su vienodu,-be defektų paviršiumi turi šiek tiek geresnę galvaninę varžą (mažesnis katodo ir anodo ploto santykis). Dar svarbiau, kad ASTM B564 atsekamumas leidžia dizaineriams patikrinti tikslią naudojamo lydinio klasę, kad būtų išvengta atsitiktinio ne tokių taurių lydinių pakeitimo.
Kiekybinis patikimumo palyginimas (pramonės duomenys):
| Kokybės lygis | Gedimų rodiklis (per 1000 komponentų{1}}metų) | Pirminės gedimo priežastys |
|---|---|---|
| ASTM B564 su branduoliniais papildais | < 0.1 | Projektavimo klaidos, veikimo sutrikimai |
| ASTM B564 (standartinis) | 0.3-0.5 | Smulkūs intarpai, paviršiaus defektai |
| Ne{0}}specifinis komercinis baras | 2-5 | Neaptikti vidiniai defektai, netinkamas atkaitinimas, ne{0}}chemija |
| Sub-standartinis / importuotas "ekvivalentas" | 10-50 | Visiškas kokybės kontrolės trūkumas |
Išvada dėl branduolinio kuro perdirbimo:Aukščiausia ASTM B564 Incoloy 825 bar-kaina, paprastai 20-40 % didesnė nei komercinė juosta-, mokama už patikrinimus ir proceso kontrolę, užkertančią kelią šiems gedimų režimams. Branduoliniame objekte vienas sugedęs komponentas gali kainuoti milijonus gamybos prastovų, nukenksminimo ir reguliavimo ataskaitų teikimo. Aukštos-kokybės juosta nėra išlaidos – tai investicija į veikimo patikimumą.
