轧制和退火工艺对锆-4合金包壳管材氢化物取向的影响

赵林科,王增民

(国核宝钛锆业股份公司,陕西 宝鸡 7210014)

轧制和退火工艺对锆-4合金包壳管材氢化物取向的影响

赵林科,王增民

(国核宝钛锆业股份公司,陕西 宝鸡 7210014)

采用 3种管材轧制方法、2种退火工艺和 2种二次退火制度,研究了轧制加工Q值 (减壁与减径比)、退火制度及二次退火对锆-4合金包壳管材氢化物取向的影响。结果表明,无论Q值大小,退火后的氢化物取向因子均大于退火前;加工Q值越大,管材的氢化物取向因子越小;退火温度对氢化物取向的影响与加工Q值有密切关系, Q值越大,退火温度对氢化物取向的影响越小;氢化物取向因子随成品退火温度的升高而升高;成品矫直的锆-4合金管材在 450～470℃消除应力二次退火能显著地改善氢化物取向。

锆-4合金;包壳管;氢化物取向;退火制度

1 前 言

锆合金由于其热中子吸收截面小,并具有优异的耐高温水腐蚀性能、良好的综合力学性能和理想的热导率,被广泛应用于核反应堆堆芯结构材料和包壳材料[1]。当锆合金包壳的运行温度低于 150℃时,过量固溶在锆-4合金中的氢以氢化物的形式析出,会产生氢脆。氢脆会引起锆合金包壳管的破裂,威胁反应堆的核安全[2]。氢脆的产生不仅与氢化物的数量、尺寸大小、形状结构有关,而且与氢化物取向有很大关系[2-3]。大量径向氢化物的存在使锆合金断裂韧性降低,裂纹通过径向氢化物进行扩展导致包壳管破裂。为此,研究了冷轧加工 Q值 (减壁与减径比)、成品退火制度和二次退火对锆-4合金包壳管材氢化物取向因子的影响规律。……