Defnyddir aloion titaniwm fel deunyddiau hynod ddibynadwy ar gyfer cludo generaduron stêm mewn gweithfeydd pŵer niwclear. Dechreuwyd defnyddio cyddwysyddion dur a chyfnewidwyr gwres at wahanol ddibenion swyddogaethol yn helaeth ar ddiwedd y 1950au, pan gymerodd Sefydliad Ymchwil Deunyddiau Strwythurol Canolog Prometheus y fenter i ddisodli deunyddiau bywyd isel ar gyfer amodau morol ag aloion titaniwm sy'n gwrthsefyll cyrydiad. Problem arbennig o ddifrifol bryd hynny oedd generaduron ager ar gyfer gweithfeydd ynni niwclear morol. Dangosodd gweithrediad llongau tanfor niwclear o ddiwedd y 1950au ymlaen na allai pibellau generadur ager a wnaed o ddur di-staen 18-8 ddarparu bywyd gwaith gofynnol y cynnyrch. Y rheswm am hyn oedd straen cyrydu cracio y dur yn amgylchedd gweithredu y generadur stêm.
Yn ystod y cyfnod hwn y dechreuodd Sefydliad Canolog Deunyddiau Strwythurol Prometheus y defnydd creadigol o aloion titaniwm wrth adeiladu generaduron stêm ar gyfer adweithyddion atomig morol. Roedd y fenter hon yn seiliedig ar ganlyniadau ymchwil wyddonol newydd ar aloion titaniwm sy'n gallu gwrthsefyll gwres gyda nodweddion gwasanaeth a thechnolegol unigryw, aloion titaniwm ПТ-7М a ПТ-3В. Profodd profion a gynhaliwyd yn y labordy ac ar y fainc fod yr aloion hyn a'u welds yn gallu gwrthsefyll cracio straen-cyrydu mewn hydoddiannau dyfrllyd yng nghylchedau gweithio system bibellau'r generadur stêm.
Cefnogwyd menter resymol y Sefydliad i ddefnyddio aloion titaniwm ar gyfer generaduron stêm gan Gomisiwn Gwladol a sefydlwyd yn arbennig ar broblemau cludo gorsafoedd ynni niwclear, dan arweiniad yr Academydd AP Александров. Mae'r broses o gynhyrchu tiwbiau ar gyfer generaduron ager ПТ{{{-7}М yn cael ei roi ar waith yng ngweithdy arbenigol y Southern Tube Plant. Adlewyrchwyd nifer fawr o ymchwiliadau gwyddonol yn nogfennaeth y broses gynhyrchu yn y Baltig a rhai planhigion eraill, gan gynnwys yr astudiaeth o'r berthynas rhwng nodweddion strwythurol ac anffurfio cymalau weldio tiwbiau aloi titaniwm ПТ-7М. a'r cylch thermol weldio. Roedd y canlyniadau a gafwyd yn ein galluogi i ddewis a pherffeithio'r offer weldio ar gyfer cymalau pibell weldio yn gywir ac i sicrhau dirwyn coiliau wedi'u gwneud o diwbiau hir iawn o bibellau wedi'u weldio yn ddibynadwy. Yn ogystal â'r gwaith gwyddonol hwn, talwyd sylw i saernïo uniadau trawsnewid titaniwm-dur (cymalau brazed edau) ar gyfer uno aloi titaniwm ПТ-3В â duroedd 0Х18Н10ТВД a 20ВД. Yn ystod y datblygiad hwn, penderfynwyd strwythur a phriodweddau cymalau weldio y deunyddiau a grybwyllir mewn perthynas â chyfansoddiad sodr a chylch thermol weldio.
Dyluniwyd y generaduron stêm cyntaf gyda systemau tiwb titaniwm yng Nghanolfan Reoli ar y Cyd yr Iard Longau Baltig gyda chyfranogiad creadigol gweithredol arbenigwyr Sefydliad Ymchwil Canolog Prometheus ar gyfer Deunyddiau Strwythurol (PRISM), lle mai prif rôl PRISM oedd sicrhau'r gweithgynhyrchu. o'r strwythurau. Felly, ymgynghorwyd â'r Athrofa â phob llun ar gyfer y generaduron ager. Cynhyrchwyd y generaduron stêm titaniwm ПТ-14Т cyntaf yn y ffatri Baltig hefyd gyda chyfranogiad uniongyrchol y Sefydliad. Cyflwynwyd canlyniadau ymchwil y Sefydliad mewn ystod o weithrediadau proses - weldio tiwbiau hir ychwanegol ar gyfer coiliau torchog, gweithgynhyrchu cymalau trawsnewid titaniwm-dur, coiliau torchog a'u triniaeth wres, yn ogystal â meistroli gweithrediadau rheoli - yn y gweithdai planhigion. Gorfodwyd y llong gyntaf gyda chynhyrchydd stêm prototeip titaniwm ПТ-14Т i redeg am 10,000 awr o'i bywyd penodedig. Ni chanfuwyd unrhyw fethiannau neu ddiffygion yn ystod gweithrediad yr uned, sy'n cadarnhau dibynadwyedd uchel y generadur stêm aloi titaniwm. (Methodd generaduron stêm wedi'u gwneud o 18-8 ddur yn ystod 2000-3000 oriau gweithredu. Datrysodd y defnydd o aloion titaniwm un o brif broblemau cludo unedau pŵer niwclear yn y fflyd llong danfor - dibynadwyedd, hirhoedledd ac ymreolaeth am gyfnod hir mordeithiau). Dangosodd astudiaethau dilynol o un o'r siambrau generadur stêm datgymalu nad oedd unrhyw ddifrod i'r pibellau a'r cymalau weldio, ac nid oedd priodweddau mecanyddol cychwynnol y metel pibell a chryfder y cymalau weldio wedi newid.
Mae cymhwyso aloion titaniwm yn llwyddiannus wrth gynhyrchu generaduron stêm yn pennu defnydd eang pellach o'r aloion hyn ym mhob prosiect gorsaf ynni niwclear ar gyfer llongau tanfor, llongau wyneb - mordeithiau a thorwyr iâ. Hyd yn hyn, enillwyd llawer iawn o brofiad o weithredu generaduron stêm wedi'u gwneud o aloion titaniwm ПТ-7М (tiwbiau) a ПТ-3В (tiwbiau teth, gridiau tiwb, gostyngwyr). Yr amser gweithredu hiraf ar gyfer generaduron stêm y modelau ПГ-18Т a ПГ-28Т ar y peiriant torri iâ oedd 150,000 awr.
Sefydlwyd cynhyrchiad domestig newydd o ditaniwm a'i aloion - meteleg - yn ogystal â chynhyrchu uwch-dechnoleg o ingotau amrywiol a chynhyrchion lled-orffen at wahanol ddibenion adeiladu llongau ac ynni niwclear yn yr amser byrraf posibl, gan greu model newydd o ddwfn-. technoleg môr. Mae problemau hirhoedledd a dibynadwyedd y fflyd llongau tanfor niwclear wedi'u datrys, gan gynyddu bywyd gwasanaeth offer pŵer niwclear bwrdd llongau (generaduron stêm, cyfnewidwyr gwres, cyddwysyddion, ac ati) gan ffactor o ddeg.
Mae Sefydliad Ymchwil Canolog Prometheus ar gyfer Deunyddiau Strwythurol yn un o gychwynwyr a chyfranogwyr uniongyrchol y diwydiant titaniwm.
O ddechrau'r diwydiant titaniwm, mae adeiladu llongau wedi bod yn un o'r prif feysydd defnydd o aloion titaniwm. Mae'r diwydiant adeiladu llongau yn defnyddio 20 y cant o gynhyrchu titaniwm, sy'n cyfateb i 10-12,000 tunnell o wahanol gynhyrchion lled-orffen. Mae bron pob un o'r titaniwm wedi'i ryddhau gan y diwydiant adeiladu llongau, yn bennaf ar gyfer adeiladu technoleg môr dwfn at wahanol ddibenion. Mae hyn wedi ein galluogi i adeiladu'r llong danfor niwclear cyntaf i gyd-titaniwm K-162, y llong danfor niwclear gwbl awtomataidd gyntaf Math 705, y llongau tanfor dwfn â chriw "Русь" a "Консул", yn ogystal â nifer o orchmynion eraill. Rydym wedi cyflawni datblygiad arloesol a naid ansoddol mewn adeiladu llongau tanfor domestig o flaen cymheiriaid tramor.
Cymhwyso aloi titaniwm yn uwch mewn gorsaf ynni niwclear. Bron i 50 mlynedd o aloion titaniwm ym maes cludo ynni niwclear o brofiad cymhwysiad cadarnhaol, mae cyfres o ymchwil ffiseg niwclear, arbelydru, cyrydiad a pherfformiad gwasanaeth arall yn dangos bod ystod eang o aloion titaniwm mewn gweithfeydd pŵer niwclear yn fuddiol, y ddau. i wella bywyd y gwasanaeth, ond hefyd ar gyfer cragen yr adweithydd (y cyfeiriad newydd) ac amrywiaeth o offer cymhleth gan ddefnyddio aloion titaniwm, y dyfeisiau hyn wrth weithredu amodau arbelydru niwtronau cryf, fflwcsau hyd at 10 ʌ 22 niwtron / cm2 neu fwy. O'i gymharu â deunyddiau confensiynol, mae gan aloion titaniwm gymwysiadau addawol.
Mae actifadu a gwrthsefyll ymbelydredd aloion titaniwm.ПТ-3В, ПТ-7М, ПТ-5В ac aloion -titaniwm eraill yn cael eu hastudio'n dda a'u defnyddio'n helaeth mewn adeiladu llongau a gweithfeydd pŵer niwclear morol. Nodwedd bwysicaf aloion titaniwm, yn wahanol i ddeunyddiau strwythurol eraill, yw eu gwrthwynebiad uchel i ymbelydredd o dan amodau arbelydru adweithydd, gweithgaredd isel, gostyngiad cyflym ardderchog o ymbelydredd ysgogedig. O ran lefel yr ymbelydredd anwythol a'i gyfradd dirywiad dros amser, aloion titaniwm yw'r deunyddiau strwythurol mwyaf addas ar gyfer gwella'r amgylchedd ymbelydredd yn ystod gweithrediad, atgyweirio a datgymalu gweithfeydd ynni niwclear, ar gyfer lleihau arbelydru personél cynnal a chadw ac ar gyfer datrys y broblem o waredu gwastraff ymbelydrol.
O ganlyniad, ar dymheredd hyd at 250 gradd, mae caledu ymbelydredd a diraddiad plastigrwydd y deunyddiau a astudiwyd yn fwy difrifol nag ar dymheredd uwch. Mae dibyniaeth dos diraddiad caledu a phlastigrwydd yr aloi ПТ-7М ar samplau wedi'u harbelydru mewn dŵr yng nghylched gyntaf sianel adweithydd y torwyr iâ niwclear "Arctic" a "Siberia" yn cyfateb yn dda iawn i'r canlyniadau arbelydru aer yn gynharach. Mae nodweddu'r berthynas dos-tymheredd yn nodi bodolaeth gwahanol fecanweithiau dylanwad ymbelydredd yn y rhanbarthau tymheredd isel ac uchel. Mae priodweddau ffisegol-mecanyddol aloion titaniwm a'u cymalau wedi'u weldio yn dechrau newid ar -50 radd gyda phigiadau uwch na 10ʌ18 niwtron/cm2. Dylid nodi, yn achos duroedd cragen, bod y newid mewn priodweddau eisoes yn digwydd ar gyfradd chwistrellu o 5 × 10ʌ17 niwtron/cm2, ac mae lefel arbelydru a ganiateir strwythurau weldio aloion titaniwm a'u croniadau wedi'i bennu ar sail yr holl ymchwil, gan ystyried y llwyth cyfrwng cyrydol ac amodau cymhwyso eraill.
Yn arbennig o nodedig yw'r ffaith na chanfuwyd unrhyw embrittlement ymbelydredd mewn samplau aloi titaniwm o dan lwythiad statig a deinamig o dan yr holl amodau arbelydru hadau a astudiwyd, gan gynnwys ar beiriant torri iâ wedi'i bweru gan niwclear. Oherwydd cynnal plastigrwydd uchel ar ôl arbelydru niwtron, cyfradd lleihau chwistrelliad niwtron isel ac absenoldeb toriad brau, gall aloion -titaniwm gystadlu'n llwyddiannus â duroedd o systemau amrywiol yn amrywio o aloion isel i austenitig.
Yn y dyfodol agos, bydd datblygiad ynni niwclear a'i gystadleurwydd yn dibynnu ar ddatblygu a defnyddio deunyddiau strwythurol newydd a nodweddir gan wrthwynebiad ymbelydredd uchel ar yr un pryd, lefelau isel o ymbelydredd anwythol yn y maes niwtron, a'r gallu i ddiraddio'n gyflym o fewn {{ 0}} mlynedd. Ystyrir mai aloion titaniwm yw'r deunydd gorau a mwyaf addawol ar gyfer adweithyddion dŵr-dŵr sy'n gweithredu o dan 400 gradd.
Sefydliad Ymchwil Deunyddiau Strwythurol Canolog Prometheus ar y cyd â Sefydliad Kurchak, Sefydliad Ymchwil a Dylunio Peirianneg Pŵer Trydan, Sefydliad Uwch-Dechnoleg Deunyddiau Anorganig, Sefydliad Adweithyddion Niwclear, Swyddfa Dylunio Arbrofol Peirianneg Fecanyddol, Sefydliad Ffiseg Peirianneg Moscow ac eraill wedi cynnal nifer fawr o astudiaethau cynhwysfawr o addasrwydd a bywyd gwasanaeth aloion titaniwm, sydd wedi dangos:
Yn dibynnu ar ymbelydredd ysgogedig aloion titaniwm a'u cyfradd diraddio, gan ystyried dylanwad y prif aloion (Al, V, Zr, ac ati) ac elfennau amhuredd, aloion titaniwm yw'r deunyddiau strwythurol mwyaf ffafriol ar gyfer darparu diogelwch amgylcheddol uchel. a datrys problemau rheoli gwastraff ymbelydrol yng ngweithrediad hirdymor gorsafoedd ynni niwclear.
Yn ôl y priodweddau ffisegol a mecanyddol, sefydlogrwydd cyrydiad ac arbelydru a nodweddion cynhwysfawr eraill, mae aloion titaniwm megis ПТ-3В, ПТ-7М, РК-20 a'u strwythurau weldio yn gyfartal. i neu'n well na'r dur casin adweithydd domestig a thramor a gynhyrchir, duroedd austenitig ac aloion nicel uchel.
Yn wahanol i ddur a ddefnyddir yn draddodiadol, sydd, er mwyn cyflawni'r lefel benodedig o eiddo cynnyrch, yn gorfod cael weldio troshaen sy'n gwrthsefyll cyrydiad, triniaeth wres aml-gam, hir a drud, gan gynnwys anelio cymalau wedi'u weldio, dim ond gan y pennir priodweddau aloion titaniwm. eu cyfansoddiad cemegol. -Gellir defnyddio aloion titaniwm fel deunydd strwythurol ar gyfer cynhyrchu casinau adweithyddion, creiddiau adweithyddion ar gyfer gwahanol gymwysiadau o orsafoedd ynni niwclear gyda thymheredd gweithredu hyd at 400 gradd C, generaduron stêm, cyfnewidwyr gwres a deunyddiau eraill. generaduron, cyfnewidwyr gwres ac offer arall.
Mewn cyfnod byr iawn o amser, mae ymdrechion ar y cyd gwyddonwyr a pheirianwyr o wahanol sectorau diwydiannol Corfforaeth Avisma wedi arwain at ddatblygu technoleg cynhyrchu ingot sydd wedi'i phrofi'n wyddonol ac wedi'i pherffeithio, sy'n fwy na'r lefel flaenorol mewn nifer o baramedrau. Mae diwydiant metelegol cryf o aloion titaniwm wedi'i sefydlu, gan gynnwys cynhyrchu sbwng titaniwm, cyfansoddiadau aloi, ingotau titaniwm, aloion newydd, yn ogystal ag amrywiaeth o gynhyrchion lled-orffen a wneir ohonynt. Mae sail wyddonol a thechnolegol cynhyrchu sbwng titaniwm, a ddatblygwyd gan ymdrechion ar y cyd cynhyrchwyr a defnyddwyr, yn gwarantu ansawdd uchel o sbwng titaniwm, nad yw'n israddol i'r sbwng titaniwm a gynhyrchir dramor o ran caledwch a chynnwys amhuredd. Mae cyflenwadau parhaus o ingotau â diamedr o 1000 mm a phwysau o hyd at 10 tunnell wedi'u trefnu ar gyfer cynhyrchu cynhyrchion lled-orffen o aloion titaniwm o wahanol fathau a chymwysiadau. Defnyddir llawer o aloion titaniwm datblygedig a chynhyrchion lled-orffen o wahanol fathau mewn adeiladu llongau môr dwfn, ynni niwclear a diwydiannau eraill.
