锆棒氢含量超标原因分析

摘要：

锆及锆合金因具有热中子截面吸收率低、高温高压下其具有优异的力学性能和腐蚀性能的特点,广泛应用于核反应堆的结构材料和包壳管材料.氢在锆及锆合金中的固溶度有限,从Zr-H相图可知,氢在α-Zr内的溶解度明显的随温度变化而变化,一定温度下,有一定的极限固溶度.在室温下低于几个10-6(质量分数),在300℃时约为80×10-6,在400℃时可上升到200×10-6.当氢含量超过极限固溶度或者降低锆环境温度时,锆及锆合金析出氢化物[1],所以锆及锆合金是一种强烈的吸氢材料,它对氢元素的溶解度会随着温度升高而升高[2].有资料表明,氢对锆合金材料的危害主要为产生氢蚀、氢脆和氢鼓泡.当锆合金包壳观在高温运行时,吸收腐蚀反应生成的氢化物可严重的破坏α-Zr晶粒的完整性,产生微裂纹或者体积增大,从而严重的影响锆合金的氢化物取样因子和力学性能,可导致锆合金燃料棒在堆内恶劣的环境中发生氢致延迟断裂(DHC)[3-5].伴随着人们对核文化、核反应堆质量和安全标准理解的不断深入,严格控制锆合金中的氢含量和氢化物是各国核材料工作者研究的重点工作之一.本文以核反应堆用燃料元件用锆棒的氢元素超标质量问题为研究对象,采用故障树的方法列举了可能导致锆棒热旋锻过程中的吸氢因素,确定了锆棒氢元素超标的原因,提出了后续改进措施,并按照改进措施提出的工艺进行了验证试验,最终试验锆棒氢元素结果均合格.该质量事件为丰富锆合金理论和实践研究、提高锆合金生产过程中的质量控制和过程管理提供了一种新思路和新方法.

在线出版日期：2018-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共3页

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