CN1035854A - 奥氏体不锈钢合金 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种铬-镍奥氏体不锈钢的合金成份,其包括C含量和(Nb+Ta)的组合含量具有特殊的比例关系。

Description

本发明涉及在高剂量辐照环境中(例如在核裂变反应堆内使用的奥氏体不锈钢成份。本发明特别涉及到这样的一种奥氏体不锈钢合金成份,即兼有高的耐辐照腐蚀性和降低长时间辐照而引起的放射性。
不锈钢合金,特别是那些高铬-镍型的不锈钢合金,由于具有十分优良的耐腐蚀性和耐其他浸蚀环境的性能,通常被用于核反应堆中的零件。例如,核燃料、中子吸收控制装置和中子源容器常常被包覆或装入304型不锈钢或类似合金成份的壳体。包括上述在内的许多这类零件位于核反应堆裂变燃料的中心部分和周围,例如高温高剂量辐照下的浸蚀环境最为恶劣的。
一般认为,固溶处理或轧制退火的不锈钢基本上可以免除晶界应力腐蚀裂纹,其他的变质源和破坏源,由于暴露在高剂量辐照以后出现的晶界应力腐蚀裂纹使不锈钢降级和受到破坏。例如,在水冷却核裂变反应堆的裂度燃料的中心和周围部分使用中所一般遇到的情形。虽然不锈钢金属已处于所谓的固溶或轧制退火状态,即给予典型的1850°至2020°F范围内的加热处理,尔后快速冷却,作为使碳化物固溶和阻止碳化物在晶界成核和析出的手段,但是仍旧产生了与上述辐照有关的晶界应力腐蚀裂纹破坏。
因此,可以推论出,由集中激发(concentrated    field)或延长暴露或其两者所引起的高剂量辐照是产生不锈钢降级的一个很重要的原因,因为该辐照连同其它可能的因素一起加速了其中夹杂物的偏析。
为此,对没有经固溶处理或轧制退火去敏化的,或经过辐照的不锈钢作了减轻其晶界应力腐蚀的研究,其中包括研制稳定化的合金。例如,研制了含有多种合金元素的合金,这些合金元素是用来形成稳定的碳化物的。如此稳定的碳化物会阻碍退火温度(至少1900°F)下的固溶化,因此碳被固定下来,防止了以后在高温下暴露时碳化铬的形成。在所提到的合金元素中,包括钛、铌和钽。在市场销售的348型牌号不锈钢是这类不锈钢合金的一个实例。在金属手册(Metal    Handbook)第九版,1980年,第3卷,第5页中列出的348型不锈钢的合金成份(重量%)如下:
C    Mn    Si    Cr    Ni    P    S    Cu    Nb+Ta
0.08    2.00    1.00    17.0-    9.0-    0.045    0.03    0.2    10×%C
最多    最多    最多    19.0    13.0    最多    最多    最多    最少
本发明包括一种不锈钢合金成份,该成份的合金元素具有特殊的比率,用于暴露在辐照下。该奥氏体不锈钢合金成份提供了抗辐照的降级效应的能力,并且降低了长时期辐照所引起的放射性。
本发明的主要目的是提供一种奥氏体不锈钢合金成份,所述的成份对由于长期高剂量辐照暴露引起的有害作用具有有效的抵抗能力。
本发明另一个目的是提供一种奥氏体不锈钢合金成份,当该成份受到长期高剂量辐照时基本上保持其完整的物理化学性能。
本发明又一个目的是提供一种奥氏体不锈钢合金成份,该成份具有有效的耐辐照所引起的晶界应力腐蚀裂纹性能。
本发明还有一个目的是提供一种奥氏体不锈钢的合金成分,该成份可使长时期施加的放射性减少到最低限度,这种放射性是由于在使用时暴露在高剂量辐照下所形成的。
本发明的最后一个目的是提供一种奥氏体不锈钢的合金成份,该成份在其受辐照后显示出少量的辐射发射物,因此清洗辐射发射物的费用较低。
本发明尤其着重于铬-镍奥氏体不锈钢会遇到的对辐照降级敏感的可能缺陷,所述的不锈钢包括304型和相当高的铬-镍合金,例如列于C.L.Mantell编缉的1985年版工程材料手册(Engineering    Materials    Handbook)5-12页和5-13页的表5-4中的一些合金。这些合金包括若干奥氏体不锈钢,其成份为(重量%):18-20Cr、9-11Ni、≤2Mn、其余是Fe和容易产生的杂质。
本发明包括改进的304型奥氏体不锈钢、添加的合金元素具有精确比率的特殊的合金成份,以及某些成份有一定界限的标准奥氏体不锈钢合金。
因此,本发明的合金成份包括铁基、铬、镍和锰,其成份如下(重量%):18-20Cr、9-11Ni、1.5-2Mn,其余为Fe和容易产生的杂质。除了基本的合金成份和必要的条件外,合金中的C含量被限制在0.02-0.04%(重量)。并且Nb+Ta的组合总量≥14×C(重量%),而其总量最多为整个合金的0.65%(重量),而Nb含量最多约为0.25%(重量)。因此Ta含量的变化可以达到整个合金的0.4%(重量)。
本发明的合金成份除了C含量和(Nb+Ta)的组合含量有一定的比例外,包括若干容易产生的成份和本发明合金的其他成份(重量%)为:
Fe    剩余部分
Cr    18.0-20.0
Ni    9.0-11.0
Mn    1.5-2.0
P    0.005(最多)
S    0.004(最多)
Si    0.03(最多)
Ni    0.03(最多)
Al    0.03(最多)
Ca    0.01(最多)
B    0.003(最多)
Co    0.05(最多)
连同其他特性一起,上述的特殊奥氏体不锈钢合金成份提供了高等级的耐高剂量辐照和(或)长期辐照暴露的应力腐蚀裂纹性能,并且没有招致长时期产生的放射性。因此,本发明的合金成份特别适用于制造各种在核裂变反应堆内和周围使用的零件,将保持零件的完整性,并且无论在辐照环境的长时期使用下,能有效地运行。然而,本发明的合金成份还将辐照产生的长期放射性减少到最低限度,从而降低了使用结束后的处理零件的安全性要求和费用要求,并且大大地缩短了零件的处理周期。
如下为本发明最佳的奥氏体不锈钢合金成分的实例。
合金成份    重量%
C    0.033
Cr    19.49
Ni    9.34
Ta    0.40
Nb    0.02
S    0.003
P    0.001
N    0.003
Si    0.03
Fe    剩余部分
物理性能
屈服强度,KSI    40.0-47.0
延伸率,%    48-52
晶粒度(ASTM)    9.5级
硬度RB

Claims (10)

1、一种暴露在辐照下工作的不锈钢合金成份,该成份具有耐辐照引起的应力腐蚀裂纹性和降低长时间辐照所引起的放射性,由低碳含量组成的奥氏体不锈钢合金成份包括(重量%):18-20Cr、9-11Ni、1.5-2Mn、0.04C(最多)、Nb+Ta的组合含量≥14×C、Nb含量约被限制为整个合金的0.25,其余成份包括Fe和容易产生的杂质。
2、根据权利要求1的不锈钢成份,其中合金成份含有0.02-0.04%C(重量)。
3、根据权利要求1的不锈钢成份,其中合金成份最多含有0.4%Ta(重量)。
4、根据权利要求1的不锈钢成份,其中合金成份至少含有0.28%(Nb+Ta)(重量)。
5、一种暴露在辐照下工作的不锈钢合金成份,该成份具有耐辐照引起的应力腐蚀裂纹性和降低长时间辐照所引起的放射性,由低碳含量组成的奥氏体不锈钢合金成份包括(重量%):18-20Cr、9-11Ni、1.5-2Mn、0.04C(最多)、Nb+Ta的组合含量≥14×C、Nb<0.25、0.005P(最多)、0.004S(最多)、0.03Si(最多)、0.03N(最多)、0.03Al(最多)、0.01Ca(最多)、0.003B(最多)、0.05Co(最多)、其余的合金成份包括Fe和容易产生的杂质。
6、根据权利要求5的不锈钢成份,其中合金成份含有0.02-0.04%C(重量)。
7、根据权利要求5的不锈钢成份,其中合金成份最多含有0.4%Ta(重量)。
8、根据权利要求5的不锈钢成份,其中合金成份至少含有0.28%(Nb+Ta)(重量)。
9、根据权利要求5的不锈钢成份,其中合金成份最多含有0.65%(Nb+Ta)(重量),而最多含有0.25%Nb(重量)。
10、一种暴露在辐照下工作的不锈钢合金成份,该成份具有耐辐照所引起的应力腐蚀裂纹性和降低长时间辐照引起的放射性,由低碳含量组成的奥氏体不锈钢合金成份包括(重量%):18-20Cr、9-11Ni、1.5-2Mn、0.02-0.04C、Nb+Ta的组合含量≥14×C、0.65(Nb+Ta)(最多)、0.25Nb(最多)、0.005P(最多)、0.004S(最多)、0.03Si(最多)、0.03N(最多)、0.03Al(最多)、0.01Ca(最多)、0.003B(最多)、0.05Co(最多),其余的合金成分包括Fe和容易产生的杂质。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100545292C (zh) * 2004-07-08 2009-09-30 优劲&阿隆兹法国公司 奥氏体不锈钢组合物及其在生产陆上运输工具结构零件和集装箱中的用途
CN105886955A (zh) * 2016-06-13 2016-08-24 苏州双金实业有限公司 一种具有耐低温性能的钢
CN108642376A (zh) * 2018-04-27 2018-10-12 大冶特殊钢股份有限公司 一种含钽不锈钢及其冶炼方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0593469A1 (de) * 1991-07-10 1994-04-27 Siemens Aktiengesellschaft Werkstoff und werkstück für die kerntechnik sowie entsprechende herstellung
JPH06508885A (ja) * 1991-07-10 1994-10-06 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 原子力工業用の材料および加工物とその製造方法
JPH0559494A (ja) * 1991-09-03 1993-03-09 Hitachi Ltd 耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼
US5949838A (en) * 1992-12-18 1999-09-07 Electric Power Research Institute, Inc. Manufacture of materials and workpieces for components in nuclear plant applications
US6132525A (en) * 1992-12-18 2000-10-17 Electric Power Research Institute, Inc. Manufacturing of materials and workpieces for components in nuclear plant applications
JP3235390B2 (ja) * 1995-02-03 2001-12-04 株式会社日立製作所 析出強化型オーステナイト鋼単結晶及びその用途
KR100414687B1 (ko) * 2001-03-31 2004-01-13 학교법인 한양학원 Fe계 경면처리 합금
US8414267B2 (en) * 2009-09-30 2013-04-09 General Electric Company Multiple alloy turbine rotor section, welded turbine rotor incorporating the same and methods of their manufacture
JP5978095B2 (ja) * 2012-10-18 2016-08-24 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼
JP2014181383A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 高耐食性高強度ステンレス鋼および原子炉内構造物ならびに高耐食性高強度ステンレス鋼の製造方法
JP6208049B2 (ja) * 2014-03-05 2017-10-04 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 高耐食高強度オーステナイト系ステンレス鋼
JP6228049B2 (ja) * 2014-03-19 2017-11-08 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼
JP6588356B2 (ja) * 2016-02-09 2019-10-09 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 原子炉構造部材の製造方法および防食方法
KR102445585B1 (ko) * 2020-09-18 2022-09-21 한국과학기술원 탄탈륨 함유 저방사화 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE643444C (de) * 1930-07-22 1937-04-08 Fried Krupp Akt Ges Gegen interkristalline Korrosion sichere austenitische Chromnickelstahllegierung
DE701565C (de) * 1933-07-13 1941-01-18 Boehler & Co Akt Ges Geb Bei hoeheren Temperaturen gegen interkristalline Korrosion sichere Gegenstaende aus Chrom-Nickel-Stahl
US3284250A (en) * 1964-01-09 1966-11-08 Int Nickel Co Austenitic stainless steel and process therefor
US4011133A (en) * 1975-07-16 1977-03-08 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Austenitic stainless steel alloys having improved resistance to fast neutron-induced swelling
JPS52117224A (en) * 1976-03-30 1977-10-01 Nippon Steel Corp Austenite stainless steel with excellent stress corrosion cracking res istance in water of high temperature and pressure
US4158606A (en) * 1977-01-27 1979-06-19 The United States Department Of Energy Austenitic stainless steel alloys having improved resistance to fast neutron-induced swelling
JPS5819741B2 (ja) * 1977-09-10 1983-04-19 株式会社神戸製鋼所 高温純水中における耐応力腐食割れ性および溶接性に優れたオ−ステナイトステンレス鋼
JPS5928622B2 (ja) * 1978-12-26 1984-07-14 株式会社神戸製鋼所 高温低塩素濃度環境用オ−ステナイト系ステンレス鋼
US4576641A (en) * 1982-09-02 1986-03-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Austenitic alloy and reactor components made thereof
US4530719A (en) * 1983-04-12 1985-07-23 Westinghouse Electric Corp. Austenitic stainless steel for high temperature applications
JPS62238355A (ja) * 1986-04-09 1987-10-19 Nippon Kokan Kk <Nkk> 耐時効脆化性に優れた高強度オ−ステナイト鋼
EP0246092A3 (en) * 1986-05-15 1989-05-03 Exxon Research And Engineering Company Alloys resistant to stress corrosion cracking

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100545292C (zh) * 2004-07-08 2009-09-30 优劲&阿隆兹法国公司 奥氏体不锈钢组合物及其在生产陆上运输工具结构零件和集装箱中的用途
CN105886955A (zh) * 2016-06-13 2016-08-24 苏州双金实业有限公司 一种具有耐低温性能的钢
CN108642376A (zh) * 2018-04-27 2018-10-12 大冶特殊钢股份有限公司 一种含钽不锈钢及其冶炼方法
CN108642376B (zh) * 2018-04-27 2019-10-15 大冶特殊钢股份有限公司 一种含钽不锈钢及其冶炼方法

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Publication number Publication date
KR890014775A (ko) 1989-10-25
EP0332460B1 (en) 1993-12-22
DE68911555D1 (de) 1994-02-03
MX168511B (es) 1993-05-27
NO891049D0 (no) 1989-03-10
JPH01275740A (ja) 1989-11-06
NO891049L (no) 1989-09-12
CA1337381C (en) 1995-10-24
KR910006029B1 (ko) 1991-08-09
CN1051807C (zh) 2000-04-26
EP0332460A1 (en) 1989-09-13
JPH0689437B2 (ja) 1994-11-09
DE68911555T2 (de) 1994-05-11
US4863682A (en) 1989-09-05
ES2048281T3 (es) 1994-03-16

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