CS215897B1

CS215897B1 - Ocel na tělesa atomových reaktorů

Info

Publication number: CS215897B1
Application number: CS475578A
Authority: CS
Inventors: Nikolaj N Zorev; Vladimir A Cykanov; Igor V Gorynin; Lev V Tupicyn; Georgij P Fedorcov-Lutikov; Anatolij A Astafijev; Vladimir S Dub; Oleg M Viskarev; Alexandr S Loboda; Iraida I Kalugina; Nikolaj N Kobelev; Valentin V Krasinskij; Valerij A Litvak; Jevgenij F Davydov; Valentin K Samardin; Jurij F Balandin; Vladimir A Nikolajev; Jurij V Sobolev; Anatolij M Parsin; Vladimir I Badanin
Original assignee: Nikolaj N Zorev; Vladimir A Cykanov; Igor V Gorynin; Lev V Tupicyn; Fedorcov Lutikov Georgij P; Anatolij A Astafijev; Vladimir S Dub; Oleg M Viskarev; Alexandr S Loboda; Iraida I Kalugina; Nikolaj N Kobelev; Valentin V Krasinskij; Valerij A Litvak; Jevgenij F Davydov; Valentin K Samardin; Jurij F Balandin; Vladimir A Nikolajev; Jurij V Sobolev; Anatolij M Parsin; Vladimir I Badanin
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1982-09-15

Description

Vynález še týká ocelí na tělesa atomových reaktorů, odolných proti záření, používaných na výrobu těles vodovodových reaktorů a použitelných na výrobu i jiných zařízení, jejichž materiál je při provozu vystaven neutronovému ozařování.

Nejvýhodněji lze vynález použít pro výrobu tělesa vodovodového reaktoru velkého jednotlivého výkonu.

' Jsou známé ocele, dříve používané k výrobě těles atomových reaktorů, které byly vyí pracovány pro tlakové nádoby, jako jsou pláště kotle, tělesa parních generátorů a jiná podobná zařízení, která nejsou vystavena působení záření v průběhu práce. Avšak z praxe provozu těchto ocelí vyplynulo, že v důsledku ozáření dávkou, která přesahuje plošnou hustotu neutronů 2,0 . ÍO¹·^ n/cm^, přičemž teplota ozáření je 290 °C, materiál těles reaktorů křehne, přitom podstatně klesá rázová houževnatost a zvyšuje se teplota přechodu křehkosti a houževnatosti. Tyto změny znatelně zmenšují spolehlivost a životnost v provozu atomových reaktorů.

Známá ocel, používaná k těmto účelům sestává z:· 0,06 až 0,15 % hmot. uhlíku, 0,15 až 0,4 % hmot. manganu, 0,l6 až 1,0 % hmot. křemíku, 2,5 až 8 % hmot. niklu, 0,25 až 1,25 % hmot. molybdenu, 0,5 až 0,9 % hmot. ohromu, do 0,0l5 % hmot. fosforu, do 0,015 % hmot. síry, do 0,08 % hmot, hliníku, do 0,006 % hmot. dusíku, do 0,004 % hmot. kyslíku a zbytek tvoří železo.

215 897

Τ Q Ο

Avšak tato ocel je použitelná pouze při dávkách záření do 4 . 10¹³ n/cm (E i 0,5

MeV).

Nejvyšší ukazatele vykazuje ocel, která obsahuje 0,13 až 0,18 % hmot. uhlíku, 0,3 aš 0,6 % hmot. manganu, 0,15 až 0,3 % hmot. křemíku, 1,0 až 1,6 % hmot, niklu, 1,6 až 2,5 % hmot, chrómu, 0,5 až 0,7 % hmot. molybdenu, 0,01 až 0,12 % hmot. vanadu, 0,002 až 0,04 % hmot. mědi, 0,0005 aš 0,009 % hmot. antimonu, 0,0005 až 0,009 % hmot. cínu, 0,002 až 0,01 % hmot. fosforu, 0,001 až 0,01 % hmot. síry a zbytek tvoří železo.

Tato ocel jeko příměs obsahuje arzen v množství od 0,004 do 0,02 % hmot. Ocel lze používat za působení záření dávkou 1 . ΙΟ^θ n/cm² (E ^0,5 MeV) při teplotě 300 až 350 °C,

Nedostatkem této oceli je sklon ke křehnutí působením ozařování.

Hlavním úkolem vynálezu je vytvořit ocel se zvýšenou odolností proti záření, jejíž použití by zajistilo spolehlivý provoz výkonných atomových vodovodových reaktorů elektráren, jejichž tělesa lzs využívat při teplotě od 250 °C do 350 °C a dávce záření do 2 . 10²θ n/cm² (E á, 0,5 MeV).

Úkol byl vyřešen vytvořením oceli na tělesa atomových reaktorů, sestávající z 0,13 až 0,18 % hmot. uhlíku, 0,15 až 3 % hmot. křemíku, 0,3 až 0,6 % hmot. manganu, 1,6 až 2,5 % hmot. chrómu, 0,5 až 0,7 % hmot. molybdenu, 0,01 až 0,12 % hmot. vanadu, 0,0005 až 0,009 % hmot. antimonu, 0,0005 až 0,009 % hmot. cínu a zbytek tvoří železo podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že dále obsahuje 1,0 až 2,0 % hmot. niklu, 0,01 až 0,05 % hmot. mědi, 0,001 až 0,005 % hmot. fosforu a 0,0005 aš 0,002 % hmot. arzénu, přičemž součtový obsah jednoho dílu fosforu a pěti dílů arzénu je nejvíce do 0,01 % hmot.

Obsah chrómu od 1,6 do 2,5 % hmot. v oceli podle vynálezu zlepšuje její prokalitelnost, umožňuje dosáhnout rovnoměrnost pevnostních a tvárných vlastností, zvyšuje rázovou houževnatost a snižuje teplotu přechodu křehkosti a houževnatosti.

Snížení obsahu ohromu pod 1,6 % hmot. neumožňuje získat potřebný komplex mechanických vlastností oceli, zejména pevnostních znaků a nízkou kritickou teplotu křehnutí. Zvýšení obsahů chrómu nad\2,5 % hmot. je neúčelné, protože nastává možnost tvorby složitých karbidů, což snižuje hodnotu rázové houževnatosti.

Chrom ve snojení s niklem a molybdenem umožňuje značně zvýšit pevnost oceli. V souvislosti s tím,se do oceli vedle chrómu přidává nikl v rozmezí od 1,0 do 2,0 % hmot. a molybden od 0,5 do 0,7 % hmot.

Uvedený obsah uhlíku od 0,13 do 0,18 % hmot. umíiwitoje získat ocel se zvýšenou pevností bez snížení kritické teploty křehnutí a zhoršení technologických vlastností výkovků o tlouštce do 650 mra.

Obsah křemíku v oceli v uvedeném rozmezí zajištuje jednak,nutné úplné její odkysličení a jednak získání hutného odlitku. Zvýšení obsahu křemíku nad 0,3 % hmot. v oceli může způsobit znečištění oceli nekovovými vměstky a snížit její rázovou houževnatost.

Obsah vanadu od 0,01 do 0,12 % hmot. zajištuje jemnozrnnou strukturu oceli, čímž se zvyšuje rázová houževnatost oceli a snižuje se teplota přechodu křehkosti - houževnatosti.

Obsah arzenu od 0,0005 do 0,002 % hmot. a fosforu od 0,001 do 0,005 % hmot. při obsahu, mědi od 0,01 do 0,05 % hmot. zajištuje vysokou odolnost oceli proti záření a přitom se získají vysoké technologické a provozní vlastnosti oceli. Ocel podle vynálezu má daný sou—2 hraný obsah fosforu a arzenu v tomto poměru! P + 5 As = 1 . 10 hmot. %.

Základní složkou oceli je železo. Kromě jmenovaných prvků obsahuje ocel jako příměsi do 0,010 % hmot. síru, do 0,009 % hmot. antimon a do 0,009 % hmot. cín,

Ocel podle vynálezu se taví v elektrických obloukových a martinských pecích známými tavícími postupy s použitím vsázkových materiálů zvýšené čistoty. Odkysličení oceli se provádí obvykle v hutnictví používanými materiály.

K vysvětlení a potvrzení vynálezu jsou dále v tabulce uvedeny příklady možného chemického složení oceli a to v prvních třech očíslovaných příkladech jde o ocel podle vynálezu a ve čtvrtém příkladu je pro srovnám uvedeno známé složení oceli, přičemž je zde rovněž uvedena změna vlastností oceli v závislosti na změně jejího chemického složení podle vynálezu.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Ocel na tělesa atomových reaktorů, sestávající z 0,13 až 0,18 % hmot. uhlíku, 0,15 až 0,3 % hmot, křemíku, 0,3 až 0-,6 % hmot. manganu, 1,6 až 2,5 % hmot. chrómu 0,5 až 0,7 % hmot. molybdenu, 0,01 až 0,12 % hmot. vanadu, 0,0005 až 0,009 % hmot. antimonu, 0,0005 až 0,009 % hmot. cínu a zbytek tvoří železo, vyznačená tím, že dále obsahuje 1,0 až 2,0 $ hmot. niklu, 0,01 až 0,05 % hmot. mědi, 0,001 až 0,005 % hmot. fosforu a 0,0005 až 0,002 % hmot. arzenu, přičemž součtový obsah jednoho dílu fosforu a pěti dílů arzénu je nejvíce 0,01 % hmot.

h⁷ 397

Chemické složení a odolnost ocelí proti záření ozářených při teplotě 250 až 290 °C dávkou záření o plošné hustotě neutronů 2 n/cm² (E = 0,5 MeV)

-P O rM Pí <0 -P (0 P >Φ a t>3 1 •P 09 O ϋ eP Φ >R P rd o rP o Φ >R P houževnatost °C O O H O (A o CA Ή •P P O la O o 09 Φ CO ř- fA CM O >R P 'Φ 1 1 1 + « N P P O > o Φ O rCj >N P O P o ia O O Φ O a? co <0 t*- rP m 1 1 1 1 P 1 O R PCO Φ CO 09 >R P O 'cO o ±4 N CM CM H O ca 1 1 P Φ o o CM Φ >?·' O o r·i rH 1 EH Ό ro H • • o «4 • r~ c4 + LA 4k PM O K CA σ\ ί- o o ο rH CM o o O O & o o O o to •k «k •k •k o o o O CM H H H O O O O R O O O O w r> * * * O O o O CM CM CM CM P O O o H o » *» •k •k O O o O c*- <a H CQ O o H «1 O o O O O o O O o o o O rP CA ca ca O O O o H M fM O O o C P •k ·» •k *k •P 03 O O o o O P CO •P CM pH M· H o H O rH •O O 0 «4 •k «k Λ O O O o Φ r—1 rH o o ř> O O H H •P Jd Κ» o o O O R CM b- P t- c*- k£> IA o *k •k •k «k rP írt & o o O O tu 09 & 00 CM M· LA O M* r-í CA έ? ·> A «k rH rH H H L·- *d· R σ\ O σ> t- O •k * ·* ·> H CM rH r4 r4 t- LA P M· Ok * O O O O CM LA LA <0 CM H CA CM •H ·, *. 4» ·* to O O O O co CO LA c- rH H H •k 9i •k O O O O O • • • • • KO CM <a