锆材在核电站的应用及前景

锆合金因其优良的核性能和适宜的机械性能，在核电反应堆中作为包壳材料和结构材料得到了广泛应用。介绍了锆合金包壳管材在核电站中所起的重要作用，具体用途、用量，以及我国锆合金材料的研制和生产现状。指出随着我国核电事业的发展，对锆合金材料的需求仅更换的包壳管到2010年将达到120t，我国应加速核电用锆合金材料的国产化进程，这样才能自主地发展我国的核电事业。     

上海高泰稀贵金属股份有限公司

上海高泰稀贵金属股份有限公司成立于1998年5月，注册资本9320万元。公司专门从事核电用核燃料包壳管和稀贵金属材料及高精密金属管材的生产和研发，是上海市高新技术企业、上海市高科技产业化重点扶持企业。公司承担的“核电用核燃料包壳管”项目是国家火炬项目，亦被认定为上海市高新技术成果转化项目。2006年2月，公司开发的“坎杜型核燃料锆合金包壳管”项目被认定为上海市高新技术成果转化项目。     

锆合金轧制用芯棒的表面渗氮处理

锆合金具有良好的核性能和抗腐蚀性能,常用作核反应堆的结构材料和包壳管材料。轧制是锆合金包壳管材的主要加工方法。在锆合金包壳管批量轧制过程中,发现包壳管内壁出现裂纹缺陷,排查结果显示是由于轧制用芯棒的芯头表面存在加工痕迹和点蚀深坑导致的。文章通过观察芯棒表面缺陷形貌以及芯棒渗氮层和基体性能来验证渗氮表面处理工艺用于锆合金包壳管轧制用芯棒的可行性,为提高芯棒的表面质量、避免锆合金包壳管的缺陷、确保核反应堆的安全和质量奠定了基础。     

新型锆合金管棒材焊接性能研究

新锆合金作为燃料棒新一代包壳材料,其焊接质量的好坏将直接影响到反应堆运行的安全性,因此焊缝质量必须得到可靠的保证。为了对新锆合金包壳管进行合理有效的焊接性能评价,根据相关反应堆要求对以新锆合金包壳材料进行焊接工艺试验,通过对新锆合金管材焊接设备、焊接试样的制备、组装、焊接、焊后检验、性能试验等内容进行研究,得出最优的焊接工艺参数。     

Cr涂层锆合金事故容错燃料包壳材料研究进展

自2011年日本福岛核事故后，事故容错燃料成为核电企业和相关科研机构的研究重点，旨在提升反应堆燃料系统的可靠性与安全性。锆合金包壳表面涂层技术是事故容错燃料研发的短期目标之一，其中，Cr涂层锆合金包壳为当前的主要技术路线。围绕涂层制备工艺、微观组织以及关键服役性能三方面，对Cr涂层锆合金的相关研究进展进行了综述。首先，对比介绍了锆合金表面金属Cr涂层制备工艺及其特点，涵盖了物理气相沉积、冷喷涂和3D激光熔覆等技术，同步介绍了国际核电巨头所采用的制备工艺及相关研发进展。其次，简单阐述了Cr涂层微观组织特征，重点阐述了正常运行工况下Cr涂层锆合金高温高压水腐蚀性能、高温高压水微动磨蚀性能、高温力学行为和辐照行为，以及事故工况下该材料体系高温内压爆破行为、高温蒸气氧化-淬火行为等，并同步针对其微观辐照机制、高温氧化/腐蚀机制等进行了归纳和深入分析。最后，对当前研究所存在的问题和未来发展方向进行了归纳分析。     

西北锆管公司成功解决锆管疖状腐蚀

Zr-4合金包壳管的抗疖状腐蚀问题是锆锡合金的最大技术问题之一。西北锆管有限责任公司在各攻关单位及参研人员密切协作大力配合下，进行了2个阶段的试验研究。第一阶段主要是工模具设计制造、设备改造、工艺探索及确定疖状腐蚀试验规范；第二阶段主要是工业规模试验暨首件包壳管的生产与性能检验，生产的成品管其尺寸精度，表面状态，无损检验，疖状腐蚀及其它理化性能经设计、科研、生产、质保、质检等方面专家的联合现场检查，全部性能指标都满足了核用锆材的技术条件要求，尤其是抗疖状腐蚀性能得到了显著提高，成功地解决了Zr-4合金包…     

国内外行业动态

2004年3月11日,西北锆管有限责任公司核电用锆材生产线建设项目通过了国家验收。 “九五” 国家重点工程核电用锆材生产线建设项目竣工验收会由国家有关部委主待在宝鸡召开。国家有关部委和相关企事业单位专家组成的项目竣工验收委员会,对西北锆管有限责任公司承担的核电用锆材生产线建设项目进行了竣工验收。 为满足我国大型核电站用锆材的需求,参与国际竞争,促进我国核电设备的国产化,1996年由西北有色金属研究     

核级锆合金研究现状及我国核级锆材发展方向

文章简要介绍了核级锆合金的核性能及其应用情况,从锆合金的冶炼、加工、腐蚀和吸氢等方面叙述了核级锆合金的研究现状。针对我国当前核电发展的实际情况,认为应积极建设国内独立的核工业体系,尽早实现核电用锆材的国产化,特别是高燃耗组件用新一代锆合金的工业化生产,摆脱目前严重依赖进口的不利局面,降低国际形势变化产生的风险。     

一条新的现代化锆管生产线在宝鸡即将建成

1998年12月5日，国家有色金属工业局在宝鸡主持召开了“锆管生产线初步设计审查会”．与会学者和专家审查并通过了“锆管生产线初步设计”．至此，由国家投资，宝鸡有色金属加工厂和西北有色金属研究院联合筹建、装备全套先进设备的错管生产线即将在宝鸡建成投产．宝鸡有色金属加工厂（原902厂）和西北有色金属研究院（原宝鸡有色金属研究所），是60年代三线建设时，从全国各地调集精兵强将，为发展尖端科技而重点投资建设的稀有金属科研、开发和生产基地，曾成功地为我国的核潜艇研制生产了Zr－2合金包壳管和控制材料铪管．80年代为我国自…     

锆合金表面Cr涂层在高温压缩下的界面开裂行为EI北大核心CSCD

在事故条件下核反应堆的核心部件镀Cr锆合金包壳管容易受到挤压发生变形,导致Cr涂层产生裂纹影响涂层的保护性能,因此研究镀Cr锆合金在高温压缩下的裂纹扩展行为十分有必要。采用环向压缩试验研究不同厚度Cr涂层锆合金在不同温度下的开裂行为,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计等测试设备研究不同压缩试验温度下的镀Cr锆合金包壳管表截面裂纹微观形貌,并统计表截面裂纹密度及截面裂纹最大宽度。分析包壳材料的载荷-位移曲线和裂纹扩展行为,评价温度和涂层厚度对镀Cr锆合金包壳管力学性能的影响。研究结果表明:镀Cr锆合金包壳管在高温工况下,抗压强度会下降,断裂韧性增加;当涂层厚度增加时,表截面裂纹密度减少,裂纹张开尺寸增大;裂纹首先在表面产生,然后逐渐向基体扩展,并随着变形量的增加逐渐向基体扩展,最终在膜基结合处停止;试样变形量从10%压缩到50%时,截面裂纹的新增主要来自表面主裂纹分叉,且在压缩过程中Cr涂层并不会剥落,Cr涂层与锆基体结合性能良好。研究不同厚度锆合金Cr涂层包壳管在高温压缩下的膜基界面裂纹的扩展行为,可为锆合金包壳管的涂层制备提供数据支持。     

近2年我国锆铪及锆化学制品雕生产、贸易及研发概况

介绍了我国近2年来海绵锆、锆铪制品和锆化学品的生产、进出口概况,以及重要研发进展。我国工业级海绵锆产量从2003年的100t增加到2005年的174t,2005年的销售量达到150t;锆粉与锆-铝消气剂等年产量在10t左右;锆材和锆设备年产量在100t以上;锆化学制品品种有10余种,年产量已达到20×104t。锆砂的沸腾氯化工艺、锆铪的MIBK法分离工艺、以电熔ZrO2为原料制取粗ZrCl2工艺和Al-Y复合ZrO2粉的生产工艺等的研发工作,都取得了突破性进展。     

机器视觉技术在板带精整线上应用的探讨

本文从生产线的安全监测技术、卷边机视觉检测与测量、卷径测量、带头/尾识别与定位等7个方面研究了机器视觉应用于板带精整线的关键技术问题,详细描述了测量原理及关键技术,为改进精整生产线关键参数检测方法,提高生产质量和效率提供了有效途径.     

Influence of minor additions on the emissivity of the oxide scale of FeCrAlY alloys during resistance heating

Chromium aluminum yttrium (FeCrAlY) alloys owe their low oxidation rate to the formation of a slow growing α‐alumina scale. For material used for heating elements not only the life time and the behavior of the resistance during the life time is of relevance, but also the emission coefficient of the oxide scale. The power density J_S produced by resistance heating of strip with 50 µm thickness and about 5–6 mm width at 1050 °C is approximately equal to the radiant flux density, which is according to Stefan–Boltzmann's law proportional to the total emission coefficient ε_g. Resistance heating tests were performed on samples made from FeCrAlY alloys with different zirconium and carbon content. The “high zirconium” containing FeCrAlY alloys (zirconium > about 0.10%) have a higher power density/emissivity than the “low zirconium” alloys. In parallel with this, all samples with higher power density/emissivity have internal oxidation and therefore a “rough” metal–oxide interface. Thus, one cause for the increase of the emissivity of the scale could be this rough metal–oxide interface; other causes could be a higher amount of zirconium incorporated into the scale, more pores and/or different grain structure in the scale. Additionally the carbon content influences the appearance of a higher emissivity and the internal oxidation.     

卧式双动锆挤压生产线

40 MN卧式双动锆挤压生产线是我国第一条核级锆管生产线上的关键设备,具有完全自主知识产权,适应于锆管特别是难变形的核级锆管的挤压加工,可以实现锆管的扩孔/不扩孔、有压余/无压余、涂层/包铜润滑挤压加工。本文简要介绍了该生产线的特点、结构、主要参数和锆合金挤压的工艺特点。     

汽车水箱立柱支撑板级进模改造降本可行性研究

选用某车型水箱立柱支撑板,基于AutoForm全料带成形模拟来保证级进模工艺的可行性,确保了由手工线改级进模生产的技术可行性。并从材料消耗、压机冲次、人工成本等方面,进行了改进前后的成本差异对比,依据成本数据,论证了改造方案的可行性,极大的减少了人工成本,提升了生产效率。     

锆脱氧对船板EH36夹杂物和耐蚀性能的影响

为研究脱氧方式对船板夹杂物形态和耐蚀性能的影响,采用锆脱氧和铝脱氧,对比两种脱氧条件下钢板晶粒尺寸、夹杂物形态和耐腐蚀性能。结果表明,锆脱氧试验钢夹杂物主要为钙铝酸盐夹杂、球形复合氧化物;其中,大颗粒和长条状MnS夹杂物的密度较低,夹杂物弥散细小,可以阻止晶界迁移带来的晶粒长大,有效细化钢板晶粒尺寸。锆脱氧形成的钢中细小氧化物可以作为MnS异质形核核心,降低了钢基体MnS夹杂微区电化学腐蚀敏感性与扩展速度;这种复合氧化物电化学稳定性好,与铝脱氧方式相比,可以有效提升钢板耐蚀性能。     

大口径直缝焊管UOE成形技术及发展策略

油气长输管线完全采用直缝埋弧焊管是管线工业发展的必然趋势,ＵＯＥ是利用宽厚钢板制造大口径直这的一种工艺技术,ＵＯＥ钢管是目前国际市场上质量最好、可靠性最高、口径范围最宽的管线用管。本文介绍了ＵＯＥ工艺技术原理,并通过对我国２１世纪初管线工业发展需要,冶金工业和重型机械制造业２的分析,针对ＵＯＥ制管成套技术的研究与开发工作提出了若干建议。     

Beta-Omega Age Hardening Means Stronger Zirconium Alloys

The β-ω phase transformation, important in many titanium alloys, has been revealed in zirconium alloys. Hitherto unattainable tensile strength with adequate ductility is now feasible for certain zirconium alloys. It is expected that many new applications will result from this discovery.     

环保抑尘处理技术在轧钢生产线的应用探索

高线、棒材、板带热轧、冷轧酸洗生产线的生产过程伴随着诸多氧化粉尘、油脂烟气、废酸气体的生成,对生产质量、操作人员职业健康、设备及环境造成损害,环保抑尘处理十分必要。针对当前普通水喷淋+高压水清洗除尘方法及降尘罩+风扇通风除尘方法抑尘效果有限的问题,提出了采用喷雾湿式除尘器+降尘罩+管道通风多级尘雾分离除尘系统的方案。介绍了该系统的工艺设备及应用实例。同时,介绍了美国某品牌喷雾降尘系统、日本某品牌干雾抑尘处理系统的特点及其应用情况,并对3种除尘技术进行了对比。提出:对于没有环保降尘措施的生产线和新建的板带轧制及酸洗线,应考虑采用喷雾湿式除尘器+降尘罩+管道通风多级尘雾分离系统;对于旧棒、线材产线及板带热轧、酸洗线可以考虑采用多级尘雾分离系统和美国某品牌喷雾降尘系统;对于粉尘构成复杂的产线,需重点考虑采用多级尘雾分离系统和日本某品牌干雾抑尘处理系统。轧钢生产线如采用喷雾湿式除尘器+降尘罩+管道通风多级尘雾分离系统与美国某品牌喷雾降尘系统、日本某品牌干雾抑尘处理系统相配合应用,可以取得更好的效果。     

Zirconium-Niobium Alloys for Core Elements of Pressurized Water Reactors

The main characteristics of niobium-bearing zirconium alloys used for fabricating fuel element claddings of pressurized water reactors are considered. It is shown that the high corrosion and radiation resistance of zirconium parts is provided by the chemical composition, structure, and phase composition of the alloys. The Zr – Nb alloys developed in Russia provide reliable operation of fuel elements and fuel rod arrays in active reactors and serve as a basis for new modifications.