Способ получения тонкостенных труб из циркониевых и титановых сплавов Советский патент 1993 года по МПК B21B23/00 B21B3/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения TOHKOCTBHHbix холоднокатаных труб из циркониевых и титановых сплавов,

Наиболее эффективно полученные таким способом трубы могут быть использованы в химических и энергетических установках, работающих в условиях воздействия агрессивных сред и облучения.

Цель изобретения - повышение коррозионной стойкос ти труб за счет увеличения доли радиальной ориентации полюсов базисных плоскостей решетки.

Сущность способа заключается в раздаче холоднокатаной термообработанной трубы-заготовки давлением жидкости в матрице, внутренний диаметр которой равен диаметру готовой трубы, на 4-6% по диаметру со скоростью деформации 1-10 с .

На фиг.1 представлены текстурные полюсные фигуры (0001) исходной заготовки; на фиг.2 - текстурные полюсные фигуры (0001) трубы, подвергшейся раздаче внутренним давлением (НП - направление прокатки трубы, ПН - поперечное направление).

Текстурные полюсные фигуры представляют собой стереографические проекции образцов из сплава Н-1 (Zr - 1% Nb), полученные в результате рентгеновского исследования на дифрактометре ДРОН-2,0, которые отражают распределение интенсивности ориентации полюсов базисных плоскостей решетки, показанное в условных единицах (1, 2, 3 и далее).

Коррозионная стойкость под напряжением труб из циркониевых и титановых сплавов, работающих в среде продуктов распада радиоактивного топлива, особенно в среде йода, в значительной степени зависит от ориентации полюсов базисных плоскостей решетки (текстуры) труб, так как проникновение агрессивной среды внутрь материала, вызывающее коррозионное растрескивание под напряжением, происходит по определенным кристаллографическим плоскостям. Наиболее уязвимыми плоскостями для проникновения йода являются базисные плоскости (0001), поэтому более стойкими к коррозионному растрескиванию под напряжением являются трубы с радиальной текстурой.

Широко используемый способ обработки труб на станах холодной прокатки труб роликами позволяет получать трубы с радиально-тангенциальной текстурой. Типичная прямая полюсная фигура с такой ориентацией, имеющей две характерные области максимальной интенсивности ориентации полюсов базисных плоскостей, снятая с

оболочачной трубы из сплава Н-1, показана на фиг.1.

Увеличения доли радиальной составляющей текстуры труб в заявленном способе

достигаются тем, что раздачу заготовки давлением жидкости осуществляют на 4-6% по диаметру со скоростью деформации 110 с причем в качестве заготовки используют холоднокатанную термообработанную

0 трубу, имеющую радиально-тангенциальную текстуру (см. фиг.1).

Указанные параметры раздачи заготовки-трубы по диаметру обусловлены следующим. При раздаче трубы менее чем на 4%

5 перестройка текстуры оказывается недостаточной, а при раздаче более чем на 6%, пластическая деформация может быть неравномерной.

Существенная перестройка текстуры в

0 сторону увеличения доли радиальной составляющей полюсов базисных плоскостей решетки происходит при скоростях деформации 1-10cV Эта перестройка хорошо видна из сравнения двух прямых полюсных

5 фигур (0001), полученных на поперечных образцах штатной трубки из сплава Н-1, до нагружения (см. фиг.1) и после нагружения (см. фиг.2) до 4% остаточной деформации при скорости деформации примерно 1 c

0 На фиг.1 видно, что максимальная интенсивность (цифра 7) имеет угол наклона к радиальному направлению трубы 45-40°, а на фиг.2 - максимальная интенсивность (цифра 8) совпадает с радиальным направлением.

Способ осуществляют следующим образом.

Холоднокатаную заготовку-трубу устанавливают в матрицу, имеющую внутрен0 кий диаметр, равный номинальному размеру трубы: при этом хотя бы один конец заготовки-трубы устанавливается во внутренней полости матрицы по скользящей посадке, в этом случае обеспечивается

5 увеличение диаметра заготовки-трубы за счет укорочения ее длины. Затем во внутреннюю полость заготовки трубы подают жидкость и за 0,001-0,01 с поднимают в ней давление, которое создает в материале за0 готовки-трубы напряжение выше предела .текучести. Полученное давление выдерживают в полости заготовки трубы в течение времени, которое в 10-15 раз больше времени поднятия давления при упругой деформации заготовки-трубы. При поддержке давления происходит пластическое деформирование материала заготовки-трубы с увеличением ее диаметра до номинального. Необходимые давление и скорость деформации могут быть получены перемещением плунжера гидроцилиндра при ударном нагружении или надавливанием вращающегося кулачка на плунжер. Также давление жидкости может быть создано путем осуществления взрыва в полости трубы-заготовки. 5

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ ИЗ ЦИРКОНИЕВЫХ И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, включающий раздачу заготовки давлением жидкости в матрице, внутренний диаметр которой равен диаметру трубы, отличающийся тем, что, с

целью повышения коррозионной стойкости труб за счет увеличения доли радиальной ориентации полюсов базисных плоскостей решетки, раздачу осуществляют на 4 - 6% по диаметру со скоростью деформации с а в качестве заготовки используют холоднокатаную термообработанную трубу. (56) А.С.Займовский и др. Циркониевые сплавы в атомной энергетике. М.: Энергоиздат. 1981, с. 61-72. Патент Бельгии N: 734132, кл. В 21 С, 1973.

Фиг.1

0Ц1.2