AP23489790 – Исследование взаимодействия паров воды с бериллидами различных марок при критических и сверхкритических параметрах водяного пара
Цель – Целью предлагаемого проекта является исследование процессов высокотемпературной коррозии бинарных интерметаллических соединений на основе бериллия (бериллидов) при критических и сверхкритических параметрах пара, отвечающих аналогичным параметрам пара на входе в турбоагрегат.
Актуальность: Важной задачей развития энергетики, включая ядерную и термоядерную, является повышение КПД энергоблоков за счет увеличения температуры и давления пара до сверхкритических и ультракритических параметров. Эффективность паротурбинной установки напрямую зависит от перепада давления и температуры пара на входе и выходе из турбины. В настоящее время большинство турбин АЭС типов ВВЭР, PWR и BWR работают на насыщенном паре с относительно низкими параметрами. С переходом к перспективным высокотемпературным реакторам и увеличением мощности турбоагрегатов параметры пара будут возрастать. Наиболее нагруженными элементами являются первые ступени турбины цилиндра высокого давления, работающие в условиях экстремальных температур и давления. В связи с этим возрастают требования к материалам лопаток турбин. Перспективными материалами считаются интерметаллические соединения бериллия с другими металлами, обладающие высокими термическими и механическими свойствами.
Научный руководитель: Кандидат физико-математических наук, Кульсартов Тимур Валиханович
Ожидаемые и достигнутые результаты: Получены результаты коррозионных экспериментов с бериллидами различных типов в виде набора данных, включающего диаграммы испытаний и данные характеризации образцов до, во время и после испытаний. Проведены испытания бериллидов титана и хрома в температурном диапазоне 300–500 °C и при давлениях водяного пара 8–25 МПа с выдержкой 3 часа. Для проведения исследований был разработан и создан экспериментальный модуль CorSiCa, обеспечивающий герметичные условия и контроль параметров среды. Установка оснащена системой создания газовых смесей и водяного пара, датчиками давления и автоматизированной системой контроля температуры. В ходе методических экспериментов проведена калибровка измерительных систем и определены рабочие диапазоны параметров: температура 20–700 °C, давление водяного пара до 3×10⁶ Па, остаточные газы не более 10 ppm. Были разработаны и оптимизированы методики проведения испытаний, включая подготовку образцов и их извлечение без контакта с атмосферой. Полученные результаты показали высокую коррозионную стойкость бериллидов в условиях водяного пара, близких к критическим параметрам. Зафиксирован незначительный прирост массы и образование тонких оксидных плёнок. Установлено, что бериллид титана Be12Ti демонстрирует более высокую коррозионную стойкость по сравнению с Be12Cr. Это проявляется в меньшем приросте массы и более тонком оксидном слое при всех исследованных температурах. Полученные данные формируют основу для дальнейших исследований и выбора материалов для высокотемпературных энергетических установок..
Список публикаций с ссылками на них
- Kulsartov T. Comparative analysis of high-temperature corrosion processes of beryllides of different compositions / T. Kulsartov, I. Kenzhina, K. Samarkhanov et al. // Fusion Engineering and Design. – 2025. – Article 115283. – URL: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2025.115283