CS215897B1 - Steel for nuclear reactor housings - Google Patents

Steel for nuclear reactor housings Download PDF

Info

Publication number
CS215897B1
CS215897B1 CS475578A CS475578A CS215897B1 CS 215897 B1 CS215897 B1 CS 215897B1 CS 475578 A CS475578 A CS 475578A CS 475578 A CS475578 A CS 475578A CS 215897 B1 CS215897 B1 CS 215897B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
steel
phosphorus
arsenic
radiation
nuclear reactor
Prior art date
Application number
CS475578A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
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 (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 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 filed Critical Nikolaj N Zorev
Priority to CS475578A priority Critical patent/CS215897B1/en
Publication of CS215897B1 publication Critical patent/CS215897B1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

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.The present invention relates to radiation-resistant steels for the use of nuclear reactor housings used in the manufacture of water-conducting reactor housings and usable for the manufacture of other equipment whose material is exposed to neutron irradiation during operation.

Nejvýhodněji lze vynález použít pro výrobu tělesa vodovodového reaktoru velkého jednotlivého výkonu.Most preferably, the invention can be used to fabricate a large single power water reactor body.

' 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.Steels formerly used to manufacture atomic reactor bodies that have been worked for pressure vessels such as boiler shells, steam generator bodies and other similar devices that are not exposed to radiation during operation are known. However, the practice of operating these steels has shown that due to irradiation with a dose that exceeds the neutron area density of 2.0. IO 1 · ^ N / cm, the temperature of irradiation is 290 ° C, the material becomes brittle reactor body while significantly decreasing impact resistance and increasing the transition temperature brittleness and toughness. These changes noticeably reduce the reliability and lifetime of nuclear reactor operation.

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.The known steel used for this purpose consists of: 0.06 to 0.15 wt. % carbon, 0.15 to 0.4 wt. % manganese, 0.1 to 1.0 wt. % silicon, 2.5 to 8 wt. % nickel, 0.25 to 1.25 wt. % molybdenum, 0.5 to 0.9 wt. %, up to 0.015 wt. % phosphorus, up to 0.015 wt. sulfur, up to 0.08 wt.%, aluminum, up to 0.006 wt. % nitrogen, up to 0.004 wt. oxygen and the rest is iron.

215 897215 897

Τ Q ΟΤ Q Ο

Avšak tato ocel je použitelná pouze při dávkách záření do 4 . 1013 n/cm (E i 0,5However, this steel is only applicable at radiation doses up to 4. 10 13 n / cm (E i 0.5

MeV).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.The highest indicators show steel, which contains 0.13 to 0.18% by weight. % carbon, 0.3 to 0.6 wt. 0.15 to 0.3 wt. % of silicon, 1.0 to 1.6 wt.%, nickel, 1.6 to 2.5 wt.%, chromium, 0.5 to 0.7 wt. % molybdenum, 0.01 to 0.12 wt. % vanadium, 0.002 to 0.04 wt. % copper, 0.0005 to 0.009 wt. % antimony, 0.0005 to 0.009 wt. tin, 0.002 to 0.01 wt. % phosphorus, 0.001 to 0.01 wt. sulfur and the rest is iron.

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,This steel, as admixture, contains arsenic in an amount of from 0.004 to 0.02% by weight. The steel can be used with radiation dose 1. ΙΟ ^ θ n / cm 2 (E ^ 0,5 MeV) at 300 to 350 ° C,

Nedostatkem této oceli je sklon ke křehnutí působením ozařování.The drawback of this steel is its tendency to embrace by irradiation.

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).The main object of the invention is to provide a steel with increased radiation resistance, the use of which would ensure reliable operation of high-power nuclear water reactors of power plants whose bodies can be used at a temperature of 250 ° C to 350 ° C and radiation dose up to 2. 10 2 θ n / cm 2 (E α, 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.The problem was solved by forming steel on the atomic reactor bodies, consisting of 0.13 to 0.18% by weight. % carbon, 0.15 to 3 wt. % silicon, 0.3 to 0.6 wt. % manganese, 1.6 to 2.5 wt. 0.5 to 0.7 wt. % molybdenum, 0.01 to 0.12 wt. % vanadium, 0.0005 to 0.009 wt. % antimony, 0.0005 to 0.009 wt. The tin and the remainder are iron according to the invention, further comprising 1.0 to 2.0 wt. % nickel, 0.01 to 0.05 wt. % copper, 0.001 to 0.005 wt. % phosphorus and 0.0005 to 0.002 wt. arsenic, the total content of one part of phosphorus and five parts of arsenic being up to 0.01% by weight.

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.Chromium content from 1.6 to 2.5% by weight. in the steel according to the invention, it improves its hardenability, makes it possible to achieve uniformity of strength and ductility properties, increases impact toughness and decreases the temperature of brittleness and toughness transition.

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.Reduction of the astonishment content below 1.6% by weight. it does not make it possible to obtain the necessary complex mechanical properties of the steel, in particular the strength characteristics and the low critical embrittlement temperature. An increase in chromium contents above < 2.5 wt. is ineffective because complex carbides can be formed, which reduces the impact toughness value.

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.Chromium in fertilization with nickel and molybdenum allows to significantly increase the strength of steel. Accordingly, nickel in the range of 1.0 to 2.0 wt. and molybdenum from 0.5 to 0.7 wt.

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.The carbon content is from 0.13 to 0.18% by weight. can obtain steel with increased strength without lowering the critical embrittlement temperature and deteriorating the technological properties of forgings up to 650 m in thickness.

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.The silicon content of the steel in this range ensures both the complete deoxygenation of the steel and the production of a dense casting. An increase in the silicon content above 0.3 wt. in steel it can cause steel to become non-metallic inclusions and reduce its impact strength.

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.Vanadium content from 0.01 to 0.12 wt. it provides a fine-grained steel structure, which increases the impact strength of the steel and reduces the temperature of brittleness - toughness.

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. %.Arsenic content from 0.0005 to 0.002% by weight. % and phosphorus from 0.001 to 0.005 wt. % at a copper content of from 0.01 to 0.05 wt. it ensures high resistance of steel to radiation and at the same time high technological and operational properties of steel are obtained. The steel according to the invention has a given content of phosphorus and arsenic in this ratio. P + 5 As = 1. 10 wt. %.

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,The basic component of steel is iron. In addition to the aforementioned elements, the steel contains up to 0.010 wt. % sulfur, up to 0.009 wt. % antimony and up to 0.009 wt. tin,

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.The steel of the invention is melted in electric arc and Martin furnaces by known melting processes using increased purity batch materials. Deoxygenation of steel is usually carried out by the materials used in metallurgy.

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.In order to explain and confirm the invention, the table below gives examples of possible chemical composition of steel, the first three numbered examples being steel according to the invention and the fourth example comparing the known steel composition, also indicating the change in steel properties changing its chemical composition according to the invention.

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 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.Atomic reactor body steel, consisting of 0.13 to 0.18 wt. % carbon, 0.15 to 0.3 wt.%, silicon, 0.3 to 0.6 wt. % manganese, 1.6 to 2.5 wt. 0.5 to 0.7 wt. % molybdenum, 0.01 to 0.12 wt. % vanadium, 0.0005 to 0.009 wt. % antimony, 0.0005 to 0.009 wt. tin and the remainder being iron, further comprising 1.0 to 2.0 wt. % nickel, 0.01 to 0.05 wt. % copper, 0.001 to 0.005 wt. % phosphorus and 0.0005 to 0.002 wt. arsenic, the total content of one part of phosphorus and five parts of arsenic being not more than 0,01% by weight. h7 397h 7 397 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)Chemical composition and radiation resistance of steels irradiated at a temperature of 250 to 290 ° C by a dose of radiation with a neutron area density of 2 n / cm 2 (E = 0,5 MeV) -P O rM Pí <0 -P (0 P >Φ a t>3 -P O rM Pi <0 -P (0 P > Φ and t> 3 1 •P 09 O ϋ eP Φ >R P rd o rP o Φ >R P 1 • P 09 / O ϋ eP Φ > R P rd O rP O Φ > R P houževnatost °C toughness ° C O O O H O H O (A O (AND o CA O CA Ή Ή •P • P P P O O la la O O o O 09 09 / Φ Φ CO WHAT ř- ř- fA fA CM CM O O >R > R P P 1 1 1 1 1 1 + + « « N N P P P P O O > > o O Φ Φ O O rCj rCj >N > N P P O O P P o O ia ia O O O O Φ Φ O O a? and? co what <0 <0 t*- t * - rP rP m m 1 1 1 1 1 1 1 1 P P 1 1 O O R R PCO PCO Φ Φ CO WHAT 09 09 / >R > R P P O O 'cO 'what o O ±4 ± 4 N N CM CM CM CM H H O O ca ca 1 1 1 1 P P Φ Φ o O o O CM CM Φ Φ >?·' >? · ' O O o O r·i r · i rH rH 1 1 EH EH Ό Ό ro ro H H o O «4 «4 r~ r ~ c4 c4 + + LA LA 4k 4k PM PM O O K TO CA CA σ\ σ \ ί- ί- o O o O ο ο rH rH CM CM o O o O O O O O & & o O o O O O o O to it •k •to «k "to •k •to •k •to o O o O o O O O CM CM H H H H H H O O O O O O O O R R O O O O O O O O w w r> r> * * * * * * O O O O o O O O CM CM CM CM CM CM CM CM P P O O O O o O H H o O » »» * » •k •to •k •to O O O O o O O O c*- C*- <a <a H H CQ CQ O O o O H H «1 «1 O O o O O O O O O O o O O O O O o O o O o O O O rP rP CA CA ca ca ca ca O O O O O O o O H H M M fM fM O O O O o O C C P P •k •to ·» · » •k •to *k *to •P 03 • P 03 / O O O O o O o O O O P P CO WHAT •P • P CM CM pH pH M · H H o O H H O O rH rH •O •O O O 0 0 «4 «4 •k •to «k "to Λ Λ O O O O O O o O Φ Φ r—1 r — 1 rH rH o O o O ř> ř> O O O O H H H H •P • P Jd Κ» Jd Κ » o O o O O O O O R R CM CM b- b- P P t- t- c*- C*- k£> k £> IA IA o O *k *to •k •to •k •to «k "to rP írt rP írt & & o O o O O O O O tu 09 here 09 / & & 00 00 CM CM M · LA LA O O M* M * r-í r-i CA CA έ? έ? ·> ·> A AND «k "to rH rH rH rH H H H H L·- L · - *d· * d · R R σ\ σ \ O O σ> σ> t- t- O O •k •to * * ·* · * ·> ·> H H CM CM rH rH r4 r4 r4 r4 t- t- LA LA P P M · Ok Okay * * O O O O O O O O CM CM LA LA LA LA <0 <0 CM CM H H CA CA CM CM •H • H ·, ·, *. *. 4 » ·* · * to it O O O O O O O O co what CO WHAT LA LA c- C- rH rH H H H H •k •to 9i 9i •k •to O O O O O O O O O O KO KO CM CM <a <a
CS475578A 1978-07-17 1978-07-17 Steel for nuclear reactor housings CS215897B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS475578A CS215897B1 (en) 1978-07-17 1978-07-17 Steel for nuclear reactor housings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS475578A CS215897B1 (en) 1978-07-17 1978-07-17 Steel for nuclear reactor housings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS215897B1 true CS215897B1 (en) 1982-09-15

Family

ID=5391008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS475578A CS215897B1 (en) 1978-07-17 1978-07-17 Steel for nuclear reactor housings

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS215897B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Diercks et al. Alloying and impurity effects in vanadium-base alloys
RU2262753C2 (en) Fast reactor fuel element (versions) and the can for its fabrication
CN111621702B (en) Nuclear grade stainless steel for high-level waste glass solidification container
JPH01275740A (en) Austenite stainless steel alloy
CS215897B1 (en) Steel for nuclear reactor housings
RU2360992C1 (en) Low-activated heat-resistant radiation-resistant steel
CA1088785A (en) Weld metal resistant to neutron-bombardment embrittlement
CN115418530B (en) Dysprosium-rich nickel-tungsten alloy material for nuclear shielding and preparation method thereof
RU2302044C1 (en) Lead cooled fast reactor fuel element (alternatives)
US4212668A (en) Steel for atomic reactor vessels
JPH0387335A (en) Ferritic steel for fusion reactor excellent in corrosion resistance
RU2821535C1 (en) Low-activated chromium-manganese austenitic steel
Klueh et al. A comparison of the irradiated tensile properties of a high-manganese austenitic steel and type 316 stainless steel
RU2267173C1 (en) Breeding element for a thermonuclear reactor of synthesis
RU2773227C1 (en) Heat- and radiation-resistant steel
Vineberg et al. 12 Cr--Mo Steels With Improved Rupture Strength and Weldability
CH614738A5 (en) Weldable cast steel with a high elastic limit
RU2360993C1 (en) Chromite radiation-resistant steel for nucler piles on fast neutrons
RU2362830C1 (en) Heat-resistant steel
JPS5658954A (en) Solid solution hardening type iron alloy
Maloy et al. The effect of high energy protons and neutrons on the tensile properties of materials selected for the target and blanket components in the Accelerator Production of Tritium project
Anderko et al. Mechanical properties of irradiated austenitic stainless steel 1.4970
RU2703318C1 (en) Radiation-resistant austenitic steel for the wwpr in-vessel partition
DE2838094B2 (en) Steel for housings of nuclear reactors
RU2217284C1 (en) Welding wire for welding vessels of nuclear reactors and other pressure vessels in power machine engineering