RU2183690C2 - Высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок - Google Patents
Высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183690C2 RU2183690C2 RU2000106988A RU2000106988A RU2183690C2 RU 2183690 C2 RU2183690 C2 RU 2183690C2 RU 2000106988 A RU2000106988 A RU 2000106988A RU 2000106988 A RU2000106988 A RU 2000106988A RU 2183690 C2 RU2183690 C2 RU 2183690C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nuclear power
- nitrogen
- phosphorus
- sulfur
- carbon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству легированных сталей и сплавов, применяемых в судовом и атомном энергетическом машиностроении, турбиностроении и в других отраслях. Предложен высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,05-0,12; кремний 0,2-0,6; марганец 1,0-2,0; хром 14,0-16,0; никель 34,0-38,0; титан 1,1-1,5; вольфрам 2,8-3,5; алюминий 0,05-0,35; азот 0,01-0,08; церий 0,001-0,008; сера 0,005-0,02; фосфор 0,005-0,02; железо остальное. При этом суммарное содержание углерода и азота не превышает 0,16%, а суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,035%. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности и общего ресурса работы высоконагруженных упругих элементов и крепежных деталей энергетического оборудования. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области производства легированных сталей и сплавов, применяемых в судовом и атомном энергетическом машиностроении, турбиностроении, а также других отраслях промышленности.
Известны металлические материалы, применяемые в указанных областях техники (например, сплавы марок ХН35ВТ (ЭИ-612), ХН38ВТ (ЭИ-703) и ХН35ВТЮ (ЭИ-787), а также другие аналоги, указанные в научно-технической и патентной литературе [1-4] . Однако известные материалы не обеспечивают структурной стабильности и требуемого уровня физико-механических и служебных свойств полуфабрикатов, что проявляется в появлении склонности к коррозионному растрескиванию. Это снижает эксплуатационную надежность и срок службы создаваемого оборудования, работающего в области повышенных температур и давлений, а также в условиях длительных воздействий коррозионно-активных рабочих сред.
Наиболее близким к заявленной композиции по назначению и составу компонентов является сплав на железноникелевой основе марки ХН35ВТ (ЭИ-612) [1, 2], содержащий, мас.%:
Углерод - ≤0,12
Кремний - ≤0,6
Марганец - 1,0-2,0
Хром - 14,0-16,0
Никель - 34,0-38,0
Титан - 1,1-1,5
Вольфрам - 2,8-3,5
Сера - ≤0,02
Фосфор - ≤0,03
Железо - Остальное
Данную марку сплава рекомендуется использовать в качестве конструкционного материала для изготовления лопаток газовых турбин, дисков, роторов, крепежных деталей, работающих при температурах до 650oС. Однако известная марка сплава характеризуется недостаточно высоким и стабильным уровнем основных физико-механических и служебных свойств и недостаточной технологичностью сплава на стадии металлургического и машиностроительного переделов, а также низкой работоспособностью в условиях длительного взаимодействия с хлоридосодержащими средами и водой первого контура атомных энергетических установок. При этом содержание легирующих и примесных элементов, во многом определяющих необходимое структурообразование и формирование требуемого комплекса свойств сплава для высоконагруженных упругих элементов и крепежных деталей энергетического и теплообменного оборудования, не контролировалось и находилось в весьма широких концентрационных пределах.
Углерод - ≤0,12
Кремний - ≤0,6
Марганец - 1,0-2,0
Хром - 14,0-16,0
Никель - 34,0-38,0
Титан - 1,1-1,5
Вольфрам - 2,8-3,5
Сера - ≤0,02
Фосфор - ≤0,03
Железо - Остальное
Данную марку сплава рекомендуется использовать в качестве конструкционного материала для изготовления лопаток газовых турбин, дисков, роторов, крепежных деталей, работающих при температурах до 650oС. Однако известная марка сплава характеризуется недостаточно высоким и стабильным уровнем основных физико-механических и служебных свойств и недостаточной технологичностью сплава на стадии металлургического и машиностроительного переделов, а также низкой работоспособностью в условиях длительного взаимодействия с хлоридосодержащими средами и водой первого контура атомных энергетических установок. При этом содержание легирующих и примесных элементов, во многом определяющих необходимое структурообразование и формирование требуемого комплекса свойств сплава для высоконагруженных упругих элементов и крепежных деталей энергетического и теплообменного оборудования, не контролировалось и находилось в весьма широких концентрационных пределах.
Целью настоящего изобретения является создание коррозионно-стойкого сплава для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок с улучшенным комплексом физико-механических и служебных свойств по сравнению с известными конструкционными материалами, что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и общего ресурса работы высоконагруженных упругих элементов и крепежных деталей энергетического оборудования.
Поставленная в заявке цель достигается изменением соотношения легирующих и примесных элементов, а также введением в состав заявляемой композиции оптимальных количеств алюминия, азота и церия. Предлагается сплав, содержащий, мас.%:
Углерод - 0,05-0,12
Кремний - 0,2-0,6
Марганец - 1,0-2,0
Хром - 14,0-16,0
Никель - 34,0-38,0
Титан - 1,1-1,5
Вольфрам - 2,8-3,5
Алюминий - 0,05-0,35
Азот - 0,01-0,08
Церий - 0,001-0,008
Сера - 0,005-0,02
Фосфор - 0,005-0,02
Железо - Остальное
При этом введено ограничение суммарного содержания некоторых элементов, определяющих требуемый уровень основных физико-механических и служебных свойств заявляемого материала. В частности, суммарное содержание углерода и азота не превышает 0,16%, а суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,035%.
Углерод - 0,05-0,12
Кремний - 0,2-0,6
Марганец - 1,0-2,0
Хром - 14,0-16,0
Никель - 34,0-38,0
Титан - 1,1-1,5
Вольфрам - 2,8-3,5
Алюминий - 0,05-0,35
Азот - 0,01-0,08
Церий - 0,001-0,008
Сера - 0,005-0,02
Фосфор - 0,005-0,02
Железо - Остальное
При этом введено ограничение суммарного содержания некоторых элементов, определяющих требуемый уровень основных физико-механических и служебных свойств заявляемого материала. В частности, суммарное содержание углерода и азота не превышает 0,16%, а суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,035%.
Соотношение указанных легирующих и примесных элементов выбрано таким образом, чтобы сплав после соответствующей термической обработки обеспечивал заданный уровень коррозионно-механической прочности в сочетании с высокой пластичностью, вязкостью и технологичностью, свойственным коррозионно-стойким сталям и сплавам со структурой хромоникелевого аустенита.
Введение в заявляемую композицию микролегирующих добавок азота (от 0,01 до 0,08%) в указанном соотношении с углеродом и другими элементами улучшает ее структурную стабильность и способствует образованию при окончательной термической обработке (аустенизация + старение) в достаточном количестве карбидных и нитридных упрочняющих фаз, термодинамически устойчивых в широком интервале температур технологических и эксплуатационных нагревов, что способствует снижению структурной неоднородности в приграничных областях зерна и повышает сопротивление металла коррозионному растрескиванию в условиях статического и циклического нагружения. При этом, обеспечение требуемого уровня прочностных и пластических свойств сплава (табл.2) в состоянии после дисперсионного твердения достигается за счет повышения однородности металла и формирования устойчивой дислокационной структуры, определяющей число активных плоскостей скольжения в процессе пластической деформации. Увеличение суммарного содержания углерода и азота выше указанного в формуле изобретения предела (0,16%) снижает дисперсность образующихся фаз внедрения и затрудняет равномерность их распределения по объему зерна, что изменяет механизм закрепления дислокаций в процессе рабочего нагружения и способствует локализации внутренних напряжений.
Выбор системы комплексного легирования заявляемой композиции предусматривает введение регламентированного количества сильнораскисляющих элементов, обладающих высокой термодинамической активностью в жидком металле. Наличие микродобавок алюминия (от 0,05 до 0,35%) и церия (до 0,008%) обусловлено необходимостью регулирования формы и дисперсности образующихся избыточных фаз, в частности, сфероидизацией оксидов и сульфидов. Влияние указанных элементов в присутствии хрома и титана проявляется еще и в том, что, являясь сильным модификатором и обладая различным механизмом воздействия на твердый раствор, эти элементы способствуют заметному улучшению важнейших структурно-чувствительных характеристик металла, во многом определяющих его коррозионно-механическую прочность в условиях длительного взаимодействия с коррозионно-активными средами. При этом, как показали исследования [3-5], происходит более равномерное распределение легирующих элементов и неметаллических включений по сечению слитка, металл эффективнее очищается от вредных примесей и газов, чище становятся границы зерен, увеличивается прочность межкристаллитной связи, что, в целом, приводит к повышению пластичности и вязкости сплава. Кроме того, комплексное микролегирование стали алюминием и церием снижает чувствительность металла к трещинообразованию при КР и существенно улучшает ее технологичность на стадии металлургического передела, повышая выход годного при получении сортового и листового проката. Введение рассматриваемых элементов в заявляемую композицию вне указанных в формуле изобретения пределов снижает эффективность их положительного влияния на весь комплекс физико-механических свойств и приводит к снижению эксплуатационных характеристик материала.
Полученный более высокий уровень основных механических, технологических и служебных свойств заявляемого сплава обеспечивается комплексным легированием композиции в указанном соотношении с другими элементами.
В ЦНИИ КМ "Прометей" совместно с Челябинским металлургическим комбинатом и др. предприятиями в соответствии с планом научно-исследовательских работ отрасли проведен комплекс лабораторных и опытно-промышленных работ по выплавке, пластической и термической обработкам осваиваемой марки сплава. Металл выплавлялся в металлургических электродуговых открытых и вакуумно-индукционных печах. Полученный металл подвергался обработке давлением на промышленном кузнечно-прессовом и прокатном оборудовании.
Химический состав исследованных материалов, а также результаты определения необходимых механических и служебных свойств представлены в табл. 1 и 2.
Ожидаемый технико-экономический эффект использования новой марки сплава выразится в повышении эксплуатационной надежности и безопасности, а также общего ресурса работы создаваемого теплообменного энергетического оборудования, сосудов давления и трубопроводов.
Источники информации
1. ГОСТ 5632 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные".
1. ГОСТ 5632 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные".
2. ТУ 14-1-272-72 "Прутки и полосы из жаропрочных сплавов марок ХН35ВТ (ЭИ-612), ХН35КВТ (ЭИ-612К), ХН75ТБЮ (ЭИ-869), 1983.
3. Азбукин В.Г., Горынин И.В., Павлов В.Н. Перспективные материалы для оборудования и трубопроводов АЭС. СПб: ЦНИИ КМ "Прометей", 1998.
4. Павлов В.Н., Азбукин В.Г., Корюкова А.М. Коррозионное разрушение шпилек и фланцев из аустенитных сталей во фланцевых разъемах парогенераторов ПГВ-440 АЭС и меры по его предотвращению. - Научно-технический сборник "Прогрессивные материалы и технологии", 3, 1999. Изд. ЦНИИ КМ "Прометей", с. 163-166.
5. Павлов В. Н., Мелехов Р.К., Азбукин В.Г. Исследование коррозионного растрескивания сталей в хлоридных и щелочных растворах повышенных параметров. - ФХММ, 6, 1978, с.33-36.
Claims (1)
- Высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, вольфрам, серу, фосфор, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, азот и церий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,05-0,12
Кремний - 0,2-0,6
Марганец - 1,0-2,0
Хром - 14,0-16,0
Никель - 34,0-38,0
Титан - 1,1-1,5
Вольфрам - 2,8-3,5
Алюминий - 0,05-0,35
Азот - 0,01-0,08
Церий - 0,001-0,008
Сера - 0,005-0,02
Фосфор - 0,005-0,02
Железо - Остальное
при этом суммарное содержание углерода и азота не превышает 0,16%, суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,035%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000106988A RU2183690C2 (ru) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000106988A RU2183690C2 (ru) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000106988A RU2000106988A (ru) | 2001-11-27 |
RU2183690C2 true RU2183690C2 (ru) | 2002-06-20 |
Family
ID=20232187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000106988A RU2183690C2 (ru) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183690C2 (ru) |
-
2000
- 2000-03-21 RU RU2000106988A patent/RU2183690C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СПЛАВ ХН35ВТ по ГОСТ 5632-72 на "Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные". - М.: Гос Стандарт СССР, 1972, с. 20-21. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR900006870B1 (ko) | 페라이트-오스테나이트 강철합금 | |
JPH06104849B2 (ja) | 硫化物応力割れ抵抗性に優れた低合金高張力油井用鋼の製造方法 | |
JPH05287381A (ja) | 高強度耐食性鋼管の製造方法 | |
US5817192A (en) | High-strength and high-toughness heat-resisting steel | |
CN115637393A (zh) | 一种链篦机链节用奥氏体耐热钢及其制备方法 | |
RU2183690C2 (ru) | Высокопрочный коррозионно-стойкий сплав для высоконагруженных деталей и узлов атомных энергетических установок | |
CA1043591A (en) | Precipitation hardenable stainless steel | |
JP2680350B2 (ja) | 靭性の優れたCr−Mo鋼板の製造方法 | |
US2949355A (en) | High temperature alloy | |
JPH0734204A (ja) | フェライト系耐熱鋳鋼およびその製造方法 | |
RU2122600C1 (ru) | Высокопрочная коррозионностойкая свариваемая сталь для сосудов давления и трубопроводов | |
RU2224043C1 (ru) | Сталь для крепежных элементов паросилового оборудования судовых и атомных энергетических установок | |
JPH0436441A (ja) | 高強度・高靭性ステンレス鋼およびその製造方法 | |
JPS59211553A (ja) | 靭性及び高温強度の優れた高Cr鋼 | |
RU2414522C1 (ru) | Жаропрочная сталь для паросиловых установок и энергоблоков со сверхкритическими параметрами пара | |
SU1724719A1 (ru) | Сталь дл отливок | |
RU2716922C1 (ru) | Аустенитная коррозионно-стойкая сталь с азотом | |
RU2169789C2 (ru) | Коррозионностойкая мартенситностареющая литейная сталь | |
JPH0541692B2 (ru) | ||
RU2040579C1 (ru) | Нержавеющая сталь | |
RU2188874C1 (ru) | Высокопрочная коррозионно-стойкая свариваемая сталь для трубопроводов | |
SU1002398A1 (ru) | Нержавеюща сталь | |
SU633922A1 (ru) | Сталь | |
JPS61104056A (ja) | 耐溶接割れ性、耐エロ−ジヨン性及び耐クリ−プ特性にすぐれる高強度高靭性低炭素Cr−Mo鋼板 | |
RU2551340C2 (ru) | Аустенитная коррозионно-стойкая сталь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090322 |