Transport engineering Transport engineering Транспортное машиностроение 2782-5957 90762 10.30987/2782-5957-2024-11-24-30 Машиностроение Mechanical engineering Машиностроение PROSPECTS FOR APPLYING WAVE DEFORMATION HARDENING OF WELDS OF REACTOR VESSELS ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЛНОВОГО ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ КОРПУСОВ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ https://orcid.org/0000-0002-5563-8242 Жидков Максим Евгеньевич Zhidkov Maksim Evgenyevich zhidkov_me@atommash.ru https://orcid.org/0000-0002-3823-0501 Киричек Андрей Викторович Kirichek Andrey Viktorovich avkbgtu@gmail.com

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0001-7305-6046 Лебедев Валерий Александрович Lebedev Valeriy Aleksandrovich va.lebidev@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-4475-319X Соловьев Дмитрий Львович Soloviyov Dmitry Lvovich murstin@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-3524-385X Силантьев Сергей Александрович Silantiev Sergey Aleksandrovich ppdsio@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-5963-0547 Баринов Сергей Владимирович Barinov Sergey Vladimirovich box64@rambler.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Филиал АО «АЭМ-технологии» «Атоммаш» Волгодонск Россия "AEM-technology" JSC "Atommash" branch Volgodonsk Russian Federation Брянский государственный технический университет Брянск Россия Bryansk State Technical University Bryansk Russian Federation Донской государственный технический университет Don State Technical University Муромский институт (филиал) Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых Murom Institute of Vladimir State University Владимирский государственный университет Владимир Россия Vladimir State University Vladimir Russian Federation 29 11 2024 29 11 2024 2024 11 24 30 09 10 2024 11 10 2024 https://naukaru.ru/en/nauka/article/90762/view

Одной из проблем производства и эксплуатации корпусов ядерных реакторов является обеспечение долговечности их сварных соединений. Большая толщина стенок реактора и соответственно толщина сварного шва требует применения методов упрочнения формирующих упрочненный поверхностный слой на большую глубину. Рассмотрена возможность применения для повышения отрицательных значений температуры критической хрупкости волнового деформационного упрочнения, которое, в отличие от других методов ППД, позволяет управлять большим количеством технологических факторов в широком диапазоне значений, обеспечивая тем самым заданные параметры упрочнения поверхностного слоя. Особенностью способа является получение глубины упрочненного слоя достигающей 6-10 мм, а также формирование как равномерно, так и гетерогенно упрочненной структуры. Проведен комплекс исследований влияния параметров волнового деформационного упрочнения на ударную вязкость образцов сварных соединений, изготовленных аналогично по технологии и регламентам, определенным при изготовлении сварных швов корпусов ядерных реакторов. Установлены режимы волнового деформационного упрочнения, формирующие гетерогенно упрочненную структуру, способствующие повышению отрицательных значений температуры критической хрупкости сварных швов ядерного реактора. Результаты исследований открывают перспективы для дальнейших исследований возможности применения волнового деформационного упрочнения для повышения эксплуатационных свойств сварных швов корпусов ядерных реакторов.

One of the problems of reactor vessel production and operation is to ensure the durability of their welded joints. The large thickness of the reactor walls and, accordingly, the thickness of the weld requires the use of hardening methods that form a hardened surface layer to a great depth. The possibility of using wave deformation hardening to increase negative temperature values of critical brittleness is considered, which, unlike other surface plastic deformation methods, allows controlling a large number of technological factors in a wide range of values, thereby providing the specified parameters of surface layer hardening. A feature of the method is to obtain a depth of the hardened layer reaching 6-10 mm, as well as the formation of both a uniformly and heterogeneously hardened structure. The effect of wave deformation hardening parameters on the impact strength of samples of welded joints made similarly according to the technology and regulations determined during the manufacture of reactor vessel welds are studied comprehensively. The modes of wave deformation hardening are found out, which form a heterogeneously hardened structure, contributing to an increase in negative temperatures of the critical fragility of reactor welds. The research results open up prospects for further study of the possibility to use wave deformation hardening to improve the operational properties of reactor vessel welds.

 упрочнение волна деформация ударная вязкость температура корпус реактор hardening wave deformation impact strength temperature vessel reactor

Колоколов Е.И., Томилин С.А., Шишов В.В. Обеспечение конструктивной прочности сварных соединений реакторных установок посредством применения новых сварочных материалов и технологий // Глобальная ядерная безопасность, 2017 №3(24), С. 77–90 Kolokolov EI, Tomilin SA, Shishov VV. Ensuring the structural strength of welded joints of reactor plants by using new welding materials and technologies. Global Nuclear Safety. 2017;3(24):77-90. Тимофеев М.Н., Галяткин С.Н. Исследование структуры и свойств металла сварного соединения корпуса атомного реактора из Cr–Mo–V стали в процессе изготовления и эксплуатации. Вопросы материаловедения. 2022, №2(110), С. 111-123. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-110-2-111-123 Timofeev MN, Galyatkin S.N. Study of the structure and properties of the metal of reactor pressure vessel welded joints made of Cr–Mo–V steel in the process of manufacture and operation. Voprosy Materialovedeniya [Internet]. 2022;2(110):111-123. Available from: https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-110-2-111-123 В.И. Сурин, А.С. Щербань, А.А. Щербаков, М.Е. Жидков, С.А. Томилин, М.Б. Иваний / Обоснование применимости метода сканирующей контактной потенциометрии для контроля оборудования АЭС при его изготовлении // Глобальная Ядерная Безопасность. 2023, (1). С. 36-53. https://doi.org/10.26583/gns-2023-01-04 Surin VI, Shcherban AS, Shcherbakov AA, Zhidkov ME, Tomilin SA, Ivanov MB. Justification of scanning contact potentiometry applicability to test NPP equipment during its manufacture. Global Nuclear Safety [Internet]. 2023;(1):36-53. Available from: https://doi.org/10.26583/gns-2023-01-04 Полякова Р.О. Исследование металла ЗТВ сварных соединений корпусов реакторов из стали 15Х2НМФА-А. Дисс. … канд. техн. наук. Москва: 2023. 182 с. Polyakova RO. Study of 3TB metal of welded joints of reactor vessels made of 15X2NMFA-A steel [dissertation]. [Moscow (RF)]: 2023. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. М.: Машиностроение, 1987. 328 с. Odintsov LG. Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation: handbook. Moscow: Mashinostroenie; 1987. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Лазуткин А.Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2004. 288 с. Kirichek AV, Solovyov DL, Lazutkin AG. Technology and equipment of static pulse treatment by surface plastic deformation. Library of technologist. Moscow: Mashinostroenie; 2004. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Технологические возможности статико-импульсной обработки // Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. № 8. С. 3-5 Kirichek AV, Solovyov DL. Technological possibilities of static-pulse treatment treatment. Strengthening Technologies and Coatings. 2006;8:3-5. Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Перспективы кратного повышения эксплуатационных свойств естественным армированием металлических материалов при технологическом обеспечении многоуровневой гетерогенной структуры // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4 (112). С. 3-10 Kirichek AV, Solovyov DL. Prospects for a multiple increase in operational properties by natural reinforcement of metal materials technologically pfroviding a multilevel heterogeneous structure. Strengthening Technologies and Coatings. 2014;4(112):3-10. Kirichek A.V., Soloviev D.L. and Silant'ev S.A. Effect of the structure heterogeneously hardened by impact deformation waves upon impact strength of the material // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 124 (2016) 012157 (5 pp) Kirichek AV, Soloviev DL, Silant'ev SA. Effect of the structure heterogeneously hardened by impact deformation waves upon impact strength of the material. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 124 (2016) 012157 (5 pp) Создание гетерогенно модифицированной структуры способами, использующими волновое деформационное упрочнение / А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, А.В. Яшин, С.А. Силантьев. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2023, Т. 19. № 8 (224). С. 364-369. DOI: 10.36652/1813-1336-2023-19-8-364-369 Kirichek AV, Solovyov DL, Yashin AV, Silantyev SA. Making a heterogeneously modified structure by methods using wave deformation hardening. Strengthening Technologies and Coatings. 2023;19(8(224)):364-369. DOI: 10.36652/1813-1336-2023-19-8-364-369 ПНАЭ Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Приложение 2. п.5. Методика определения критической температуры хрупкости. PNAE-7-002-86 Calculation standards for the strength of equipment and pipelines of nuclear power plants. Appendix 2. Methods to determine the critical temperature of brittleness. Moscow: Energoatomizdat;1989.