ICS 27.120 F 48 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 20538—2018 压水堆核电厂燃料包壳用锆合金管材 Zirconium alloy tubes used as fuel cladding for pressurized water reactor nuclearpowerplants 2018-12-10发布 2019-04-01实施 发布 国家能源局 NB/T20538—2018 目次 前言 II 范围 规范性引用文件 2 术语和定义 3 要求 试验方法， 5 5 6 检验规则 6 7 包装、标志、贮存和质量证明书 6 附录A（规范性附录） 燃料元件用锆合金管材室温爆破试验方法 附录B（规范性附录） 燃料元件包壳用锆合金管材氢化物取向因子测定方法 参考文献， 12 NB/T 205382018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。 本标准由核工业标准化研究所归口。 本标准起草单位：中国核动力研究设计院、上海核工程研究设计院。 本标准主要起草人：戴训、程竹青、洪晓峰、王朋飞、杨忠波、蒋有荣、吕亮亮、曾奇锋。 II NB/T 20538—2018 压水堆核电厂燃料包壳用锆合金管材 1范围 本标准规定了压水堆核电厂燃料包壳用锆合金管材的制造、性能、试验、检验等技术要求。 本标准适用于压水堆核电厂燃料包壳用Zr-4合金管材，其他堆型燃料包壳用锆合金管材也可参照执 行。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 GB/T228.2 金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法 GB/T6394—2017金属平均晶粒度测定方法 GB/T13747锆及锆合金化学分析方法（所有部分） GB/T34645 金属管材收缩应变比试验方法 EJ/T1028 锆及锆合金的高压釜腐蚀试验 NB/T20003.2核电厂核岛机械设备无损检测第2部分：超声检测 NB/T20003.7一2010核电厂核岛机械设备无损检测第7部分：目视检测 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 最大周向延伸率totalcircumferentialelongation（TCE） 爆破试验后管材破口处最大周向伸长量与原始周长之比的百分率。 3. 2 氢化物取向因子hydrideorientationfraction Fn 所观察的视场内偏向管材径向一定角度范围的氢化物板条数量与氢化物板条总数的比值。 示例：Fn45表示所观察的视场内偏向管材径向45°范围内的氢化物板条数量与氢化物板条总数的比值。 4要求 4.1产品分类 管材的牌号、状态和规格应符合表1的规定。 NB/T20538—2018 表1 管材的牌号、状态和规格 单位为毫米 名义壁厚 牌号 外径 状态 0. 3 0. 4 0. 5 0. 7 0. 9 5~8 0 0 0 - 再结晶退火态 Zr-4 >8~12 0 0 M >12~16 0 0 0 0 包括本值； 不包括本值。 4. 2 制造要求 4.2. 1 制造大纲 管材制造前，应制订制造大纲，其内容应至少包括： 工艺流程： 铸锭的熔炼工艺，主要包括：熔炼方式、电极制备、熔炼次数等； 加工工艺，主要包括：锻造、β相均匀化处理及淬火、热挤压、冷轧、中间退火、最终退火及 精整： 管坏的表面处理工艺（必要时）： 成品管材的表面处理； 一成品管材的标识； 一成品管材的无损检测； 一试样的取样计划及其在试料上的位置； 检验项目及方法。 4.2.2熔炼 用于管材制造的铸锭采用真空自耗电弧炉熔炼，熔炼次数不少于3次；其自耗电极不准许使用钨极 氩弧焊焊接，用于熔炼铸锭的组分不能被铀沾污。 4.2.3加工 管材的加工工艺及其变更需经需方认可。 4.2.4产品标识 每支管材应有产品标识，可追溯锭号、批号等。 4.3化学成分 管材的化学成分应符合表2的规定，需方化学成分复验允许偏差应符合表3的规定。 2 NB/T20538—2018 表2化学成分 单位为百分比 主元素 含量 杂质元素 含量（不大于） Zr 余量 A1 0. 0075 Sn 1.20~1.50 B 0. 00005 Fe 0.18~0.24 Cd 0.00005 Cr 0. 07~0. 13 Ca 0. 0030 Fe+Cr 0.28~0.37 Co 0. 0010 一 一 Cu 0. 0050 一 一 Hf 0.010 Mg 0. 0020 一 一 Mn - 0.0050 一 - Mo 0. 0050 Ni 0. 0070 - Nb 0.010 一 - 一 - Pb 0. 013 Si 0. 012 Ti 0.0050 一 - 一 - V 0. 0050 一 0. 010 U 0. 00035 - C1 0.010 c 0. 016 N 0. 0060 一 H 0.0025 一 一 0 0. 16 表3 化学成分复验分析允许偏差 单位为百分比 元素 Sn Fe Cr Fe+Cr 0 其他杂质元素 成分复验允许 0.050 0. 020 0. 010 0. 020 0. 020 0.002或规定 偏差，不大于 极限的20%，取 较小者 4.4力学性能 4.4.1 拉伸性能 管材室温及高温拉伸性能应符合表4的规定。其他状态管材的室温及高温拉伸性能由供需双方协商 确定。 3 NB/T20538—2018 表4拉伸性能 试验温度 抗拉强度 规定塑性延伸强度 断后伸长率 ℃ Rm/MPa Rpo.2/MPa A50mm (%) 室温 ≥460 ≥270 ≥22 380 ≥210 ≥125 ≥30 4.4.2 爆破性能 再结晶退火态管材室温爆破强度应不低于500MPa，最大周向延伸率应不低于20%，其他状态管材 的室温爆破性能指标由供需双方协商确定。 若需开展高温爆破性能试验，指标由供需双方协商确定。 4.4.3 收缩应变比 收缩应变比（CSR）的指标由供需双方协商确定。 4.5晶粒度 再结晶退火态管材纵向截面的平均晶粒度级别应不小于GB/T6394一2017中规定的7级。 4.6腐蚀性能 试样腐蚀72h的增重应不大于22mg/dm²，试样腐蚀336h的增重应不大于38mg/dm²。经腐蚀试验后， 试样内外表面应为灰黑色、致密、光泽均匀的氧化膜，无白色或褐色的腐蚀产物。 4.7氢化物取向因子 再结晶退火态管材的氢化物取向因子Fn值应不大于0.50，其他状态的管材由供需双方协商确定。 4.8 3尺寸和尺寸允许偏差 4.8.1管材的尺寸和尺寸允许偏差应符合表5的规定。 表5尺寸和尺寸允许偏差 单位为毫米 外径 外径允许偏差 内径允许偏差 最小壁厚 5~8 ±0.040 ±0.030 >8~12 ±0.045 ±0.035 由供需双方协商确定 >12~16 ±0.050 ±0.040 4.8.2 管材长度应为2000mm～5000mm。管材以定尺状态交货时，长度允许偏差为±0.7mm。 4.8.3 管材以定尺状态交货时，管材两端端面垂直度应不大于0.05mm。 4.8.4 管材直线度应不大于0.25mm/300mm。 4.8.5 若需方有其他要求，由供需双方协商并在采购合同中规定。 4. 9 超声检测 管材超声检测的信号幅度不大于标准人工缺陷最小幅值的75%。 4.10 表面质量 4