ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», Санкт-Петербург, Россия:
А. А. Казаков, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: kazakov@thixomet.ru
А. И. Житенев, инженер
М. А. Салынова, инженер

АО «НПО «ЦНИИТМАШ»», Москва, Россия:
Э. Ю. Колпишон, докт. техн. наук, профессор

Разработана методика оценки загрязненности неметаллическими включениями (НВ) кованой обечайки из сверхкрупного слитка массой 420 т. Методика основана на раздельной оценке мелких эндогенных и крупных экзоэндогенных НВ согласно гипотезе, что крупные НВ составляют не более 5% общего числа всех найденных НВ. Для оценки мелких эндогенных НВ использован стандарт ASTM E 1245, а для крупных экзоэндогенных — модифицированный ГОСТ 1778-70 применительно к панораме всей поверхности образца (300 мм2). Такой подход позволил существенно повысить точность измерений загрязненности НВ в поковках из сверхкрупных слитков массой до 420 т стали 15Х2НМФА кл.1. Разработанная методика позволила установить закономерности распределения мелких и крупных НВ, отражающие особенности охлаждения и гидродинамику расплава при затвердевании на разных горизонтах сверхкрупного слитка, характер расположения в нем структурных зон, включая переход от столбчатых к разориентированным кристаллам и формирование конуса осаждения. Распределение мелких эндогенных включений по толщине подприбыльного и донного колец подчиняется строгим закономерностям, хорошо согласующимся с особенностями затвердевания слитка. Крупные экзоэндогенные НВ распределены по сечению этих колец крайне неравномерно, поэтому для их описания необходимо совершенствовать экспериментальные методы исследований и способы обработки полученных данных.

1. Смирнов А. Н., Макулов С. Л., Сафонов В. М., Цупрун А. Ю. Крупный слиток. — Донецк : Донецк, 2009. — 278 с.
2. Дурынин В. А., Титова Т. И., Матвеев Г. П., Баландин С. Ю. Исследование качества крупногабаритной обечайки из 360 т слитка стали 15Х2НМФА для атомного реактора // Электрометаллургия. 2003. № 9. С. 45–48.
3. Дурынин В. А., Солнцев Ю. П. Исследование и совершенствование технологии производства с целью повышения ресурса стальных изделий из крупных поковок ответственного назначения. — СПб. : Химиздат, 2006. — 272 с.

4. Дуб В. С., Ромашкин А. Н., Малыгин А. Н. Основные тенденции развития технологии разливки стали в слитки // Металлург. 2013. № 6. С. 31–34.
5. Гурович Б. А., Кулешова Е. А., Федотова С. В., Фролов А. С., Мальцев Д. А. Фазовые превращения в материалах образцов-свидетелей в процессе длительных температурных выдержек при рабочих температурах корпусов реактора ВВЭР-1000 // Тяжелое машиностроение. 2012. № 7. С. 22–26.
6. Гурович Б. А., Кулешова Е. А., Мальцев Д. А., Федотова С. В. Связь служебных характеристик сталей корпусов ядерных реакторов с эволюцией их наноструктуры под действием рабочих температур и облучения // ВАНТ. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». 2013. № 2(84). С. 3–10.
7. Гурович Б. А., Кулешова Е. А., Артамонов М. А., Ердак А. Д. Сравнительные особенности зарождения хрупкого разрушения в образцах типа COD основного металла и металла сварного шва ВВЭР-1000, испытанных на трещиностойкость // Сб. тр. VIII Междунар. науч.-техн. конф. «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». 28–31 мая 2013, Подольск. URL: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2013/autorun/index-ru.htm (дата обращения : 07.11.2018)
8. Амаев А. Д., Красиков Е. Д. Радиационные повреждения корпусов транспортных ЯЭУ, выведенных из эксплуатации // XII Междунар. конф. «Проблемы материаловедения при проектировании, изготовлении и эксплуатации оборудовани я АЭС». — СПб., 2012. Т. 2. С. 18.
9. ТУ 0893-013-00212179-2003. Заготовки из стали марок 15Х2НМФА, 15Х2НМФА-А и 15Х2НМФА класс 1 для корпусов, крышек и других узлов реакторных установок. Технические условия. — М. : ФГУП «ЦНИИТМАШ», 2003. — 26 с. Введ. 01.07.2003.
10. ГОСТ 1778-70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. 42 с. Введ. 01.01.1972.
11. Титова Т. И., Ратушев Д. В., Шульган Н. А., Бочаров С. А., Беньяминова Я. Ю., Афанасьева Л. Т., Ефимов С. В., Павлова А. Г., Лебедев А. Г., Марков С. И., Колпишон Э. Ю. Исследование качества металла удлиненной обечайки активной зоны корпуса реактора проекта ВВЭР-ТОИ из стали 15Х2НМФА кл.1 // Сб. тр. IX Междунар. науч.-техн. конф . «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». 19–22 мая 2015. Подольск. URL: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2015/autorun/index-ru.htm (дата обращения: 07.11.2018)
12. Титова Т. И., Бочаров С. А., Ратушев Д. В., Малыхина О. Ю., Афанасьева Л. Т., Ефимов С. В. Исследование неметаллических включений металле заготовок корпуса реактора из стали 15Х2НМФА(А) в зависимости от технологии производства крупных слитков // Сб. тр. X Междунар. науч.-техн. конф. «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». 16–19 мая 2017. URL: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2017/autorun/index-ru.htm (дата обращения: 07.11.2018)
13. ASTM E 1245-03. Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis, 2003. — 8 p.
14. Салтыков С. А. Стереометрическая металлография : учеб. пособие. — 3-е изд., испр. и доп. — М. : Металлургия, 1970. — 375 с.
15. Колпишон Э. Ю., Казаков А. А., Житенев А. И., Титова Т. И., Малыхина О. Ю., Дурынин В. А. Металлографический контроль заготовок ответственных изделий энергомашиностроения и автоматизация методов исследования микроструктуры // Тяжелое машиностроение. 2916. № 11-12. С. 2–8.
16. Зюбан Н. А., Руцкий Д. В. Совершенствование технологии отливки крупных слитков с целью повышения надежности и эксплуатационной стойкости получаемых из них роторов турбогенераторов // Черные металлы. 2018. № 2. С. 32–38.
17. Dub V. S., Tolstykh D. S., Ivanov I. A., Malginov A. N. Large ingot. Main achievements, most important scientifi c and technical problems, perspective development directions // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 18–22.
18. Новиков В. А., Куликов А. П., Щепкин И. А., Новиков С. В., Царев В. А. Проблемы оценки загрязненности неметаллическими включениями ответственных заготовок АЭУ // Сб. тр. X Междунар. науч.-техн. конф. «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» 16–19 мая 2017. Подольск. URL: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2017/autorun/index-ru.htm (дата обращения : 07.11.2018)
19. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. — М. : Физматлит, 2006. — 816 с.
20. Ромашкин А. Н., Руцкий Д. В., Толстых Д. С., Мальгинов А. Н., Эхвая Г. А., Баликоев А. Г. Исследование фундаментальных закономерностей распределения химических элементов по сечению и моделирование процесса затвердевания кузнечных слитков // Черная металлургия. 2016. № 6. С. 78–88. DOI: 10.32339/0135-5910-2016-6-78-88
21. Kalisz D. Interaction of Non-Metallic Inclusion Particles With Advancing Solidifi cation Front // Archives of Metallurgy аnd Materials. 2014. Vol. 59, Iss. 2. P. 493–500.