Файл: Герасимов В.В. Материалы ядерной техники учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 165

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

9.4. Тита'н и его сплавы

319

ииё 'pH прш введении

аммиака не должно превышать 9,6.

При

более высоких значениях pH трубчатку

конденсатора следует

делать из аустенитных нержавеющих сталей.

 

Эта рекомендация

относится также

и к случаю применения

медных сплавов в подогревателях низкого давления. При охлаж­ дении конденсатора пресной водой трубчатку делают из лату­ ней типа Л68, а при охлаждении морской5водой более предпо­ чтительны коррозионностойкие сплавы типа МНЖ-

Трубы конденсатора, кроме того, подвергаются струйной кор­ розии. Последняя связана с эрозионным действием струи, пре­ пятствующим образованию защитных слоев продуктов корро­ зии. Предполагается, что при входе воды в трубку происходит сужение струи и образование вихрей. Защитная пленка на по­ верхности латуни разрушается совместным ударным действием струи воды и пузырьков воздуха. Струйная коррозия латуней имеет место при скорости потока более 2 м/сек. Борьба со струй­ ной коррозией ведется путем создания оптимальных гидродина­ мических условий и легирования латуней максимально возмож­ ным количеством железа и никеля. Более стойки к струйной кор­ розии «адмиралтейская» латунь, содержащая 29% Zn и 1% Sn.

При охлаждении конденсаторов морской водой имеет место разрушение латуней вследствие избирательного растворения пинка (обесцинкования). Атомы меди и цинка из твердого ра­ створа в результате анодного процесса переходят в коррозион­ ную среду. Однако ионы меди высаживаются на поверхности ла­ туни в виде рыхлых образований, а ионы цинка остаются в ра­ створе. При обесцинковании на поверхности латунных труб может образоваться сплошной слой высадившейся меди. В дру­ гих случаях образуются язвы, заполненные рыхлой медью. Этот вид коррозии приводит к сквозному разрушению трубок кон­ денсатора и крайне опасен. Введение в латунь 0,001—0,08% As снижает обесцинкованне. Предполагается, что мышьяк увели­ чивает перенапряжение катодного процесса восстановления меди. Латуни, содержащие не менее 85% Си (томпак), не под­ вержены обесцинкованию. Более стойки в морской воде мель­ хиор и купроникель (60% Си и 40% Ni).

§ 9. 4

*

Титан и его сплавы

Малый удельный вес, высокая прочность и коррозионная стойкость делают сплавы титана перспективным материалом для изготовления парогенераторов и других узлов ядерных энер­

гетических установок. Физические свойства титана

приведены

в табл. 9.10. Теплопроводность титана примерно в

1,5—2 раза

320

Г л . 9. Материалы ядерны х установок

Т а б л и ц а 9.10

Физические свойства титана

Атомный номер Атомный вес

Сечение поглощения тепловых нейтронов Удельный вес Температура плавления Температура кипения Теплоемкость

Коэффициент линейного расширения Коэффициент теплопроводности Кристаллическая структура

Параметры кристаллической решетки

22

47,9

5,6

барн

4,5

Г/см3

1690°С 3635° С

0,1386 калі(г-град)

8 ,5 -10-е град -1

0,41 кал/(сек-см2-град)

a -фаза Гексагональная плотно­ упакованная до 882° С

ß-фаза

Объемноцеитрированная

кубическая

при температуре

выше 882° С

 

a -фаза

а=2,9504

А

 

с = 4

,6833

А

ß-фаза

а = 3,3065

А

ниже, чем стали. С повышением температуры коэффициент те­ плопроводности не снижается, как у сталей, а даже несколько возрастает. Коэффициент линейного расширения титана мень­ ше, чем стали. Титан плохой проводник электричества. Удельное электрическое сопротивление его в 5,5 раза больше, чем стали, и в 30 раз больше, чем меди.

Примеси кислорода, азота, углерода повышают прочностные характеристики титана и уменьшают его пластичность. Водород существенно снижает ударную вязкость титана.

Из-за высокого коэффициента трения титан не рекомендуют для резьбовых соединений.

Технический титан при комнатной температуре обладает за­ метной ползучестью. Для уменьшения ползучести сплавы титана легируют Al, V, Zr, Mo в количестве нескольких процентов. По удельной прочности (отношение предела прочности к удельному весу) сплавы титана превосходят все известные технические сплавы. Поэтому сплавы титана применяют для изготовления изделий, работающих при значительных нагрузках и высокой температуре.

Сплавы титана технологичны. Они хорошо деформируются, куются, штампуются, прокатываются (только в горячем состоя­ нии). Большинство сплавов титана хорошо свариваются аргоно­ дуговой сваркой. Сварные швы пластичны. При толщине метал­ ла более 3 мм сварные швы для снятия внутренних напряжений

§ 9.4. Титан и его сплавы

321

отжигают. Сплавы титана хорошо обрабатываются резанием. При длительном нагреве на воздухе при температуре выше 650° на поверхности сплавов титана образуется тонкий хрупкий слой, снижающий пластичность. Наряду с процессом окисления идет диффузия кислорода и азота в глубь металла. При этом под окалиной образуется хрупкий слой. Последний снимается меха­ нической обработкой или травлением, если механическая обра­ ботка изделий из сплавов титана не предусмотрена.

По стойкости в воде высокой чистоты при высокой темпе­ ратуре сплавы титана превосходят аустенитные нержавеющие стали. Вынос продуктов коррозии титана в теплоноситель пре­ небрежимо мал.

Сплавы титана не подвержены контактной, язвенной корро­ зии и, что особенно существенно, коррозии под напряжением.

Исследования сплавов титана показывают, что длительная эксплуатация в ядерных энергетических установках не вызы­ вает насыщения их водородом и охрупчивания. Благодаря этим и другим положительным свойствам сплавы титана полу­ чают все более широкое применение для изготовления теплообмениого оборудования ядерных энергетических установок.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Элемент

н

О

N

Hg

к

Na

Li

Sn

B i

Cd

Pb

Pu

Mg

Al

Cu

и

Mn

Be

Si

Ni

Co

Fe

Ti

Th

Z T

Cr

V

в

Hf

Nb

Mo

Ta

W

C '(графит)

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Ф и з и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и н е к о т о р ы х э л е м е н т о в

 

 

Физические константы различных

элементов

 

 

 

 

 

CJ

 

 

ГО

 

iH

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

__

^

 

 

<3 И“ 1

 

 

 

 

 

e\>

 

 

U

C\)

ns

 

 

 

 

ns

 

 

 

*

CL

 

 

 

 

o

о

 

 

CJ

Ы

 

 

 

 

 

 

c*

•

es

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1C5.

 

 

о

 

^

 

 

 

i

t

<\1

 

о

u E

CJ

*

 

 

О

 

u

£

^\T

's

 

 

 

 

1

3t

c

 

 

 

 

 

 

8

а

— 2 5 9 ,4

fr*

Q.

3 ,4 5

4 ,3 5 - 1 0 - 4

 

0

— 2 5 2 ,7

9 - 1 0 - 5

—

1 ,4 0

— 2 1 8 ,8

— 183

1 ,4 3 - 1 0 - 3

0 ,2 2 0

6 ,2 - 1 0 - 5

—

0 ,1 9 7

— 210

— 1 9 5 ,8

1 ,2 5 - 1 0 - 3

0 ,2 5 0

6 ,1 - 1 0 - 5

161

0 ,1 9 5

— 3 8 ,7

357

1 3 ,5 5

0 ,0 3 3

 

0 ,0 2 5

0 ,0 5 6

64

760

0 ,8 6

0 ,1 7 8

 

0 ,3 2

83

2 ,0 9

98

882

0 ,9 7

0 ,2 9 4

 

0 ,3 3

71

1 ,1 6

1 8 0 ,5

1327

0 ,5 3

0 ,7 8 5

 

0 ,1 7

56

0 ,4 0 8

232

2270

7 ,3

0 ,0 5 5

 

0 ,1 6

23

0 ,3 9 8

271

1430

9 ,8

0 ,3 0 4

 

0 ,0 2 4

1 3 ,4

0 ,0 8 1

321

765

8 ,6 5

0 ,0 5 6

 

0 ,2 2

3 1 ,8

0 ,4 5 4

3 2 7 ,5

1750

1 1 ,3 4

0 ,0 3 0

 

0 ,0 8 3

2 9 ,3

0 ,2 4 4

639

3230

1 9 ,8

0 ,0 3 2

 

0 ,0 1 2

4 6 ,8

0 ,0 1 9

650

1120

1 ,7 3

0 ,2 5 0

 

0

,4 1

2 7 ,0

0 ,9 4 8

660

2320

2 ,7

0 ,2 0 3

 

0

,5 5

2 2 ,5

0 ,9 1 2

1083

2590

8 ,9 3

0 ,0 9 1

 

0

,9 4

1 6 ,7

1 ,1 5 6

1133

3862

1 9 ,0

0 ,0 2 8

 

0

,0—6 4

1 4 ,6

0 ,1—2 0

1245

2150

7 ,4

0 ,1 1 5

 

0

,4 5

2 2 ,0

0 ,5 5 5

1315

2450

1 ,8

0 ,4 5 0

 

1 1 ,4

1410

2480

2 ,4

0 ,1 6 5

 

0

,2 0

2 ,8 — 7 ,3

0 ,5 0 5

1452

2800

8 ,9

0 ,1 0 9

 

0

,1 6

1 3 ,3

0 ,1 6 5

1490

3330

8 ,9

0 ,1 0 4

 

0

,1 7

1 2 ,2

0 ,1 8 4

1537

3030

7 ,8 6

0 ,1 0 6

 

0

,2 3

1 2 ,3

0 ,2 7 6

1727

3530

4 ,5

0 ,1 3 5

 

0

,0 3 7

8 ,4

0 ,0 6 1

1730

4200

1 1 ,6

0 ,0 2 7

 

0

,0 8 5

1 1 ,0

0 ,2 7 2

1850

4330

6 ,5

0 ,0 6 9

 

0

,0 5 1

6 ,4

0 ,1 1 4

1880

2580

7 ,1 9

0 ,1 0 7

 

0

,1 6

6 ,2

0 ,2 0 8

1900

2800

6 ,1

0 ,1 2

3

0

,0 7 9

8 ,7

0 ,1 0 8

2030

2550

2 ,3

0 ,2 3 8

 

,6-Ю -з

8 ,3

0 ,0 0 7

 

'0 ,0 5 4

2230

5200

1 3 ,1

0 ,0 3 5

 

5 ,9

0 ,1 1 8

2480

4 770

8 ,5 7

0 ,0 6 3

 

0 ,1 2 6

7 ,1

0 ,2 3 3

2590

5230

1 0 ,2

0 ,0 6

 

0 ,3 9

5 ,1

0 ,6 3 7

2987

5530

1 6 ,6

0 ,0 3 3

 

0 ,1 5

6 ,3

0 ,2 7 4

3397

5930

1 9 ,3

0 ,0 3 2

 

0 ,4 0

4 ,4

0 ,6 4 9

3500

3900

2 ,3

0 ,1 6 5

 

0 ,0 6

0 ,6 — 4 ,3

0 ,1 5 8

П р и м е ч а н и е .

Т п д

— температура плавления;

Г К|Ш — температура кипения; р —

ттлотность;

с^

— удельная

массовая теплоемкость;

%

— коэффициент теплопроводности;

сх— коэффициент линейного расширения;

а

— коэффициент температуропроводности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

326

Прилож ение I I

Эффективные сечения поглощения тепловых (£ я 0,025 эв) и быстрых (£ = 65 + 20 к э в ) нейтронов

Элемент

О

С(граф ит)

B e

Ві

Mg

Si

Pb

Z r A l

H

Na Sn Nb N

К

Mo

Fe

1 s

О -p

E** ëо\ о

о

3 s

CS с .

О £

с Ч

(К

Е- Ь

2 - 1 0 - 5

4 - Ю - з

0 ,0 1

0 ,0 3 2

0 ,0 6 3

0 ,1 3

0 ,1 7

0 ,1 8

0 ,2 3

0 ,3 3 2

0 ,5 3

0 ,6 5

1 ,1

1 ,8 8

1 ,9 7

2 ,5

2 ,5 3

Быо , стрыем ба р н нейтроны(ІО “ 27 см

Элемент

оТепловы, б а р н (е\ Онейтроны- 2 4 с м 2)

0 , 0 —± 0 , 3

С г

2 ,9

и

3 ,5 1

 

С и

3 ,6 2

4 ,0 ± 3 , 0

Ni

4 ,6

V

2 ,1 + 0 , 7

4 ,9 8

1 ,0 + 2 ,0

Ті

7 ,4 5

2 ,0 + 0 , 7

Th

5 ,6

1 0 ,3 —± 2 ,0

Mn

1 3 ,4

W

2 ,8 + 0 , 7

1 9 ,2

0 ,7 ± 0 , 3

T a

2 1 ,3

C o

37

51 + 10

Li

71

Hf

—135

р и(23ври)

105

4 ,0 + 1 , 0

287

Hg

380

6 ,3 69+ 2 , 0

В

2550755

 

Cd

 

*3*

(j

1 «

О

? °

в*—

х*

V

р. \о

Ü 55

Л

03 Ö

3 ,5 ± 1 , 0

302 U M B

25

6 ,5 + 2 ,0

3 , 0 ± 1 , 0

5 ,0 ± 1 ,0

—

9 , 0 ± 1 ,0

190

440

18

—

330

—

юз

—

183

Приложение II

 

 

Ф и з и ч е с к и е

с в о й с т в а

н е к о т о р ы х

с т а л е й

 

 

 

Коэффициент теплопроводности

в

т Ц м -

г р

а д )

 

Т, °с

10

20

22К

М арка сталей

12X1 МФ

2 5 Х 2 М Ф А

X lS H lu T

 

12М Х

1 5 Х М

 

100

57,0

50,7

49.5

50.2

44,5

 

41.3

42.0

16.3

200

52,9

48.6

47,7

50.2

41,3

 

40,8

41.5

17.5

300

44,8

46.1

45.5

50.2

40,2

 

40.3

41.1

18,8

400

42Д

43.5

48,6

39.0

 

39,7

38.5

21.4

500

37,6

39,0

41.5

47.0

36.1

 

39,0

 

23,0

600

35.6

39,3

46.0

33,7

 

38,2

 

24.6

700

 

 

 

44.0

 

 

37.4

 

26,8

Смотрите также файлы