DE3143380C2 - Austenitischer Stahl mit verbesserter Widerstandsfähigkeit gegen Neutroneninduziertes Schwellen - Google Patents

Abstract

Zur Verringerung des Volumenschwellens unter Beschuß schneller Neutronen wird der handelsübliche Stahl 1.4970 dahingehend abgewandelt, daß der Gehalt an Silizium von maximal 0,55 auf 1,0% und der Gehalt an Molybdän von maximal 1,4 auf 1,5% erhöht wird. Die Eignung dieses austenitischen, rostfreien Stahles als Werkstoff im Reaktorbau wird dadurch verbessert.

Description

2. Austenitischer Stahl nach Anspruch 1, dadurch gelöst Die Erhöhung des Silicium- und Nt jfybdängegekennzeichnet, daß der Gehalt an Silicium 1,0% halts wirft bei der Herstellung des Stahls keine besonde- und derjenige an Molybdän 13% beträgt ren Probleme auf. Die mechanischen und chemischen

der Werkstoff-Nr. 1.4970 bleiben erhalten, so daß dieser

Die vorliegende Erfindung betrifft eben austeniti- serte Widerstandsfähigkeit gegen neutroneninduziertes sehen Stahl mit verbesserter Widerstandsfähigkeit ge- 25 Schwellen für die Verwendung im Reaktorbau besongen neutroneninduziertes Schwellen. Sie geht von ei- ders geeignet ist Der Beweis wurde mit dem Aufsatz nem Stahl mit der Werkstoff-Nr. 1.4970 aus, dessen Ge- von Gulden/Knoblauch: »Void swelling in cold worked halt an Silicium zwischen 030 und 035% (hier und im commercial alloys with Ni-contents between 15 and folgenden alle Angaben in Gewichtsprozent) und der 44% after heavy ion irradiation« in »Dimensional stabi-Molybdängehalt 1,0 bis 1,4% beträgt Für diesen Stahl 30 Hty and mechanical behaviour of irradiated metals and werden auch Höchstgehalte an Phosphor, Schwefel, alloys«, Band 1, London 1983, S. 17—20, nachgebracht Kalzium, Kupfer, Kobalt Tantal, Vanadium und Stick- Danach weist der erfindungsgemäße Werkstoff im YerstoiT angegeben, die im Bereich einiger hundertste! Pro- gleich zu dem Standardstahl mit der Werkstoff-Nr. zent liegen. Dieser Stahl findet wegen seiner Korro- 1.4970, beide in kaltverformtem Zustand mit Ni-Ionen sionsbeständigkeit und seiner guten Festigkeitseigen- 35 bestrahlt, ein deutlich geringeres Schwellen auf. schäften Verwendung beim Bau von Kernreaktoren,
darunter auch solchen Reaktoren, die mit schnellen
Neutronen betrieben werden. Unter dem Einfluß einer
solchen Neutronenstrahlung und bei Temperaturen von
400° C und darüber, wie sie in mit Flüssigmetall als Kühl- 40
mittel betriebenen Reaktoren erreicht werden, zeigt
dieser Stahl wie andere Werkstoffe auch ein Schwellen,
das darauf zurückgeführt wird, daß durch die schnellen
Neutronen Veränderungen im Mikrogefüge verursacht
werden, die zu einer Porenbildung und damit Volumen- 45
schwellen führen. Dieses Volumenschwellen erreicht bei
dem genannten Stahl insbesondere bei dessen Verwendung als Material für Hüllrohre und Brennelementkästen ein Ausmaß, das die Standzeit solcher Bauteile in
unerwünschter Weise herabsetzt. 50

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung des Schwellverhaltens von austenitischen Stählen der genannten Art durch geringe Änderungen ihrer
Zusammensetzung, die ohne signifikanten Einfluß auf
die sonstigen Eigenschaften des Werkstoffs bleibt. Aus 55
der DE-A 26 31 954 sind bereits Versuche bekannt, den
in seinen Eigenschaften ähnlichen, unter der Bezeichnung »Type 316« im Handel befindlichen austenitischen
Stahl in seiner Zusammensetzung so abzuwandeln, daß
ein verringertes Schwellen unter Neutronenbeschuß er- so
zielt wird. Hierzu werden innerhalb eines bestimmten
Bereiches liegende Verhältnisse zwischen den Gehalten
an Eisen, Chrom und Nickel vorgeschlagen, sowie als
die Bildung von Hohlräumen hemmende Elemente Silicium in einer Konzentration von 0,7 bis 2% und Titan in 65
einer Konzentration von 0,1 bis 0,5%. Hier wird allerdings von einer Grundlegierung ausgegangen, die auch
1,8 bis 23% Molybdän enthält. Bei gleichbleibendem