KR910006029B1

KR910006029B1 - 오우스테나이트(Austenite)스테인레스강 합금

Info

Publication number: KR910006029B1
Application number: KR1019880014417A
Authority: KR
Inventors: 죤 코오츠 데이비드; 미론 고던 제랄드; 죠셉 제이컵스 앨빈; 웨즐리 샌더스키 데이빗
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니; 아더 엠.킹
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-11-03
Publication date: 1991-08-09
Also published as: JPH0689437B2; EP0332460B1; NO891049L; US4863682A; ES2048281T3; CN1051807C; MX168511B; EP0332460A1; DE68911555T2; JPH01275740A; CN1035854A; DE68911555D1; NO891049D0; KR890014775A; CA1337381C

Abstract

내용 없음.

Description

오우스테나이트(Austenite)스테인레스강 합금

본 발명은 원자로 내부와 같은 고방사선 조사의 환경에서 사용되는 오우스테나이트 스테인레스강 성분에 관한 것으로, 방사선 조사로 인한 부식에 대한 고저항성을 갖고 방사선 조사로 유도된 방사능을 감소시키는 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분에 관한 것이다.

스테인레스강 합금, 특히 고 Cr-Ni 형은 부식 작용이나 다른 활동적인 상태에 대해 고저항성을 갖기 때문에 원자로에서 통상적으로 사용된다. 예를들어, 핵연료, 중성자를 흡수하는 제어 유닛트, 중성자원 홀더는 종종 유사한 합금성분이나 304형 스테인레스강의 하우징이나 외장내에 도포되거나 함유된다. 상술된 다수의 이러한 성분들은 매우 혹독하고 열악한 고방사 및 고온의 실제 상태에서 원자로의 분열가능한 연료의 코어속 및 주위에 위치된다.

용액이나 밀 풀림된 스테인레스강은 일반적으로, 질의 저하 및 파괴등의 요인중에서도 입간 응력 부식 균열에 대해 면역성을 갖는 것으로 생각된다. 그렇지만, 스테인레스강은 수냉식 원자로의 분열가능한 연료의 코오속 및 주위에 사용될 때 조우되는 고 방사선 조사의 노출로 인한 입간 응력 부식 균열 때문에 질이 저하되고 나빠지는 것으로 알려져 있다. 이러한 방사선 조사와 관련된 입간 응력 부식 균열의 실패는 스테인레스강 금속이 용액이나 밀 풀림된 상태에서 즉 전형적으로 약 1010 내지 112/℃(1,850 내지 2,050F) 범위에서 가열처리됨에도 불구하고 발생되며, 그다음에 입계에서 석출된 침전물 및 핵형성을 제거하고 카바이드를 용해시키는 수단으로 즉시 냉각된다.

따라서, 농축된 필드나 과다 노출 또는 이들 양자로부터 발생된 고레벨의 방사선 조사는 다른 모든 인자 사이에서 내부 불순물의 방사선 조사로 촉진된 편석 때문에 이러한 스테인레스강의 분해의 원인이 되는 것이 이론화 되어 있다.

용해 또는 밀 풀림에 의해 비예민화되거나 방사되지 않은 스테인레스강의 입간 응력 부식 균열을 완화시키기 위한 노력은 ＂안정된＂ 합금의 개발과 더불어 진행되어 왔다. 예를들면, 안정한 카바이드를 형성할 수 있는 각종 합금 요소를 함유한 합금이 개발되어 왔다. 이러한 안정화 카바이드는 적어도 1038℃(1900℉)이상의 풀림 온도에서 용해에 저항할 수 있어서 탄소는 차후에 고온 노출되어 형성되는 크롬 카바이드가 형성되는 것을 방해하도록 유지된다. 제안한 합금 요소 중에는 티타늄, 니오브, 탄탈등이 포함된다. 이러한 스테인레스강 합금의 한 형태의 예가 348 형으로 명명되어 시판되고 있다. 1980년 미국 금속 협회에서 발간된 더 메탈 핸드북. 제9판, 제3권, 5 페이지에 있는 348 형의 합금성분의 중량 백분율이 하기에 나타나있다.

본 발명은 방사선 조사로 노출되어 사용되는 합금 요소의 비중비를 갖는 스테인레스강 합금성분을 제공하는 것이다. 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분은 방사선 조사로 저하된 효과의 저항성을 제공하고 장기간 방사선 조사로 유도된 방사능을 감소시킨다.

본 발명의 목적은 고레벨의 방사로 연장된 노출에 기인하는 해로운 결과에 대해 효과적인 저상성을 갖는 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고레벨의 방사선 조사를 받을 때 물리적 및 화학적인 고유성질을 필수적으로 유시키는 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 방사선 조사로 촉진된 입간 응력부식 균열에 효과적인 저항성을 갖는 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사용상 극히 고레벨의 방사선 조사에 노출됨으로써 발생되는 장기간 부과된 방사능을 최소화시키는 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 방사선 조사에 따른 저방사를 행하여 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명은 시.엘.맨텔(C.L.Mantell)에 의해 1958년 판 엔지니어링 머티어리얼스 핸드북(Engineering Materials Handbook)의 5-12 페이지와 5-13 페이지의 표 5-4에 기술된 고 Cr-Ni 합금과 304 형을 포함하는 Cr-Ni 오우스테나이트 스테인레스강과 주우될 수 있는 방사선 조사의 저하에 대한 민감성의 잠재적인 결손에 관한 것이다. 합금은 중량 백분율로 약 18 내지 20%의 크롬과, 약 9 내지 11%의 니켈과, 최대로 약 2% 까지의 망간과, 잔유성분인 철 및 불순물로 된 오우스테나이트 스테인레스강을 구비한다.

본 발명은 표준 오우스테나이트 스테인레스강 합금의 성분상에 주어진 제한뿐만 아니라 부가된 합금성부의 정확한 비율을 포함하는 특정 합금성분과 개조된 304 형 오우스테나이트 스테인레스강을 포함한다.

따라서 본 발명의 합금성분은 기본적인 합금성분과 요구물을 제외하고, 중량 백분율로서 약 18 내지 20%의 크롬과 약 9 내지 11%의 니켈과, 약 1.5 내지 2%의 망간과, 철 및 불순물을 포함하는 잔유성분을 포함한다. 합금의 탄소성분은 중량 백분율로 약 0.02 내지 0.04%로 제한된다. 또한 니오브와 탄탈의 화합물은 중량 백분율로 탄소의 최소한 14배의 합인 전합금의 최대로 약 0.65%에 이르고 화합물이 니오브는 중량 백분율로 전합금의 약 0.25%로 제한된다. 화합물의 탄탈은 중량 백분율로 전합금의 약 0.4% 까지의 범위를 갖을 수 있다.

주어진 기본적인 비율에서 니오브와 탄탈의 화합물과 탄소 함유량은 제외하고, 부가적인 성분을 포함하는 본 발명의 합금의 다른 성분은 근사 중량 백분율로 하기의 성분을 포함한다.

Fe 잔유성분(balance)

Cr 18.0-20.0

Ni 9.0-11.0

Mn 1.5-2.0

P 0.005 최대

S 0.004 최대

Si 0.03 최대

N 0.03 최대

Al 0.03 최대

Ca 0.01 최대

B 0.003 최대

Cc 0.05 최대

다른 특징 중에서도 전술한 특정 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분은 장기간 유도된 방사능이 발생됨이 없이 고레벨이나 연장된 기간이 방사선 조사의 노출됨에도 불구하고 응력 부식 균열에 대한 고 저항도를 갖는다. 자체적으로, 본 발명의 합금성분은 원자로내와 주위에서 사용하기 위한 다양한 성분의 제조에 사용하기 적합하므로, 방사선 조사의 상태에 관계없이 효과적으로 장기간 사용되고 본래의 모습을 유지할 것이다. 또한 본 발명의 합금성분은 방사선 조사로 장기간 유도된 방사능을 최소화시켜서 안정성을 가지며 사용상의 하기의 말단부의 배열되는 손실 요구물을 감소시키고 기간을 크게 감축시킨다.

하기의 성분은 본 발명의 양호한 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분의 예이다.

합금성분 중량백분율

C 0.033

Cr 19.49

Ni 9.34

Mn 1.75

Ta 0.40

Nb 0.02

S 0.003

P 0.001

N 0.003

Si 0.03

Fe 잔유성분

물리학적 성질

항복강도, KSI 40.0-47.0

신장율, % 48-52

결정립도(ASTM) 9.5

경도, R₈

Claims

방사성 조사에 노출되어 사용되는 스테인레스강 합금성분에 있어서, 방사선 조사로 인한 응력부식 균열에 대한 저항성과 장기간 방사선 조사로 유도된 방사능을 감소시키며, 중량 백분율로 약 18 내지 20%의 크롬, 약 9 내지 11%의 약 1.5 내지 2%의 망간, 최대 약 0.04%의 탄소, 탄소의 중량 백분율로 최소 14배인 니오브와 탄탈의 화합물과, 합금성분의 약 0.25% 이하인 화합물중의 니오브와, 철과 약간의 부수적인 불순물을 갖는 잔유성분을 포함하는 저탄소 함유 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분인 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
제1항에 있어서, 합금성분이 중량 백분율로 약 0.02 내지 0.04%의 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
제1항에 있어서, 합금성분이 중량 백분율로 약 0.4% 이하의 탄탈을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
제1항에 있어서, 합금성분이 중량 백분율로 약 0.28% 이상인 니오브와 탄탈의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
방사선 조사에 노출되어 사용되는 스테인레스강 합금성분에 있어서, 방사선 조사로 인한 응력부식 균열에 대한 저항성과 장기간 방사선 조사로 유도된 방사능을 감소시키며, 중량 백분율로 약 18 내지 20%의 크롬, 약 9 내지 11%의 니켈, 약 1.5 내지 2%의 망간, 최대 약 0.04%의 탄소, 탄소의 중량 백분율로 최소 14배인 니오브와 탄탈의 화합물과, 합금성분의 약 0.25% 이하인 화합물중의 니오브와, 최대 0.005%의 인, 최대 약 0.004%의 유황, 최대 약 0.03%의 규소, 최대 약 0.03%의 질소, 최대 0.03%의 알루미늄, 최대 약 0.01의 칼슘, 최대 약 0.003%의 붕소, 최대 약 0.05%의 코발트와, 철과 부수적인 불순물을 갖는 잔유 합금성분을 포함하는 저 탄소 함유 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분인 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
제5항에 있어서, 합금성분이 중량 백분율로 약 0.02 내지 0.04%의 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
제5항에 있어서, 합금성분이 중량 백분율로 약 0.4% 이하의 탄탈을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
제5항에 있어서, 합금성분이 중량 백분율로 약 0.28% 이상의 니오브와 탄탈의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
제5항에 있어서, 합금성분이, 중량 백분율로 최대 0.25%인 니오브와 함께, 최대 0.65%인 니오브와 탄탈의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.
방사선 조사에 노출되어 사용되는 스테인레스강 합금성분에 있어서, 방사선 조사로 인한 응력부식 균열에 대해 저항성과 장기간 방사선 조사로 유도된 방사능을 감소시키며, 중량 배분율로 약 18 내지 20%의 크롬, 약 9 내지 11%의 니켈, 약 1.5 내지 2%의 망간, 약 0.02 내지 0.04%의 탄소, 탄소의 중량 백분율로 최소 약 14배인 니오브와 탄탈의 화합물과, 합금 성분의 최대 약 0.25%의 니오브를 갖는 최대 약 0.65%인 상기 화합물 니오브와 탄탈, 최대 약 0.005%의 인, 최대 약 0.004%의 유황, 최대 약 0.03%의 규소, 최대 약 0.03% 질소, 최대 약 0.03%의 알루미늄, 최대 약 0.01%의 칼슘, 최대 약 0.003%의 붕소, 최대 약 0.05%의 코발트와, 철과 부수적인 불순물을 함유한 잔유 합금성분을 포함하는 저탄소 함유 오우스테나이트 스테인레스강 합금성분인 것을 특징으로 하는 스테인레스강 합금성분.