RU2293787C2 - Corrosion-resistant steel for in-vessel devices and heat-exchange equipment of nuclear power stations - Google Patents
Corrosion-resistant steel for in-vessel devices and heat-exchange equipment of nuclear power stations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293787C2 RU2293787C2 RU2005111468/02A RU2005111468A RU2293787C2 RU 2293787 C2 RU2293787 C2 RU 2293787C2 RU 2005111468/02 A RU2005111468/02 A RU 2005111468/02A RU 2005111468 A RU2005111468 A RU 2005111468A RU 2293787 C2 RU2293787 C2 RU 2293787C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nuclear power
- exceed
- steel
- niobium
- manganese
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии легированных сталей и сплавов, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих элементов, и предназначено для использования в атомном энергетическом машиностроении при производстве основного и вспомогательного оборудования АЭС, отвечающего требованиям эксплуатации и промышленной безопасности ядерной энергетики.The invention relates to metallurgy of alloyed steels and alloys containing iron as a base with a predetermined ratio of alloying elements, and is intended for use in nuclear power engineering in the production of primary and auxiliary equipment of nuclear power plants that meet the requirements of operation and industrial safety of nuclear energy.
Известны коррозионно-стойкие стали и сплавы, применяемые в машиностроительных отраслях промышленности (например, стали марок 12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, а также другие аналоги, указанные в научно-технической и патентной литературе [1-6]). Однако известные материалы не обеспечивают требуемого уровня и стабильности основных механических и служебных характеристик, что снижает работоспособность и эксплуатационную надежность используемого реакторного оборудования и не отвечает современным требованиям ядерной безопасности.Known corrosion-resistant steels and alloys used in machine-building industries (for example, steel grades 12X18H9, 08X18H10T, 12X18H10T, as well as other analogues mentioned in the scientific, technical and patent literature [1-6]). However, the known materials do not provide the required level and stability of the basic mechanical and service characteristics, which reduces the operability and operational reliability of the used reactor equipment and does not meet modern nuclear safety requirements.
Наиболее близкой к заявляемой композиции по назначению и составу компонентов является хромоникелевая сталь аустенитного класса марки 08Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72, табл.1, стр.17-18, поз.6-30 [2], содержащая в своем составе легирующие элементы в следующем соотношении, в мас.%:Closest to the claimed composition according to the purpose and composition of the components is austenitic chromium-nickel steel grade 08X18H10T according to GOST 5632-72, table 1, pages 17-18, pos.6-30 [2], containing alloying elements in the following ratio, in wt.%:
Данная марка стали характеризуется пониженным уровнем механических свойств, повышенной склонностью к росту зерна при термической обработке и сварке, пониженной технологической пластичностью на стадии металлургического передела.This steel grade is characterized by a reduced level of mechanical properties, an increased tendency to grain growth during heat treatment and welding, and reduced technological ductility at the stage of metallurgical processing.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание коррозионно-стойкой высокотехнологичной стали, обладающей улучшенным комплексом основных физико-механических свойств, меньшей склонностью к росту зерна при термической обработке и сварочных нагревах, а также повышенной технологической пластичностью на стадии металлургического передела, что обеспечивает эксплуатационную надежность и требуемый ресурс работы внутриреакторных устройств и теплообменного оборудования АЭС.The technical result of the present invention is the creation of corrosion-resistant high-tech steel with an improved set of basic physical and mechanical properties, less prone to grain growth during heat treatment and welding heating, as well as increased technological ductility at the stage of metallurgical redistribution, which ensures operational reliability and the required resource work of internal reactor devices and heat exchange equipment of nuclear power plants.
Технический результат достигается за счет того, что в состав известной стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, серу, фосфор и железо, дополнительно введены ванадий, ниобий и алюминий при следующем соотношении компонентов, в мас.%:The technical result is achieved due to the fact that the composition of the known steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, titanium, sulfur, phosphorus and iron, additionally introduced vanadium, niobium and aluminum in the following ratio of components, in wt.%:
при этом:wherein:
- суммарное содержание ванадия и ниобия не должно превышать 0,15%;- the total content of vanadium and niobium should not exceed 0.15%;
- суммарное содержание серы и фосфора не должно превышать 0,04%;- the total content of sulfur and phosphorus should not exceed 0.04%;
- суммарное содержание кремния, марганца и алюминия не должно превышать 1,25%.- the total content of silicon, manganese and aluminum should not exceed 1.25%.
Введено ограничение суммарного содержания ванадия и ниобия, так как превышение его отрицательно влияет на формирование наиболее оптимального структурного состояния и в значительной мере снижает заданный уровень основных физико-механических характеристик материала.A restriction has been introduced on the total content of vanadium and niobium, since exceeding it negatively affects the formation of the most optimal structural state and significantly reduces the specified level of the basic physical and mechanical characteristics of the material.
Соотношение указанных легирующих и модифицирующих добавок выбрано таким, чтобы заявляемая композиция обеспечивала требуемый уровень и стабильность важнейших структурно-чувствительных характеристик материала, во многом определяющих высокую работоспособность и эксплуатационную надежность внутриреакторных устройств и теплообменного оборудования АЭС.The ratio of these alloying and modifying additives is chosen so that the claimed composition provides the required level and stability of the most important structurally sensitive characteristics of the material, which in many respects determine the high performance and operational reliability of the reactor internals and heat exchanging equipment of nuclear power plants.
Введение в заявляемую сталь микролегирующих и модифицирующих добавок ванадия и ниобия в указанном соотношении с другими легирующими элементами, и в первую очередь - с углеродом и титаном, улучшает ее структурное состояние и, как следствие, весь комплекс основных механических и служебных свойств, положительно влияющих на технологическую пластичность и деформационную способность металла на стадии металлургического передела, а также повышает работу зарождения и развития межзеренной трещины в условиях статического и динамического нагружений. При этом, как показали исследования [4, 5], происходит эффективное измельчение зерна как при затвердевании жидкого металла, благодаря созданию дополнительных центров кристаллизации, так и при различных технологических нагревах в процессах горячей деформации и термической обработки за счет сдерживания роста зерна благодаря оптимальному содержанию карбонитридных фаз. Увеличение содержания ванадия и ниобия вне указанных в формуле изобретения пределов снижает эффективность их положительного влияния и не приводит к заметному улучшению структурно-чувствительных характеристик работоспособности материала в составе реакторного оборудования энергетических установок.The introduction into the inventive steel of microalloying and modifying additives of vanadium and niobium in the indicated ratio with other alloying elements, and first of all with carbon and titanium, improves its structural state and, as a result, the whole complex of basic mechanical and service properties that positively affect the technological plasticity and deformation ability of the metal at the stage of metallurgical redistribution, and also increases the work of nucleation and development of intergranular cracks in the conditions of static and dynamic loading eny. At the same time, studies have shown [4, 5] that grain is effectively crushed both during solidification of liquid metal, due to the creation of additional crystallization centers, and during various technological heating in the processes of hot deformation and heat treatment by inhibiting grain growth due to the optimal content of carbonitride phases. An increase in the content of vanadium and niobium outside the limits indicated in the claims reduces the effectiveness of their positive influence and does not lead to a noticeable improvement in the structurally sensitive characteristics of the working capacity of the material in the reactor equipment of power plants.
Модифицирование стали алюминием в указанном соотношении с кремнием и марганцем способствует более глубокому раскислению металла в процессе выплавки и снижает его загрязненность по неметаллическим включениям и газам. При этом также обеспечивается существенное замедление роста зерна при высокотемпературных нагревах и снижается склонность стали к структурной анизотропии. Введение алюминия в указанном соотношении с кремнием и марганцем вне указанных в формуле изобретения пределов снижает эффективность его положительного влияния на структурное состояние получаемого металла.Modification of steel with aluminum in the indicated ratio with silicon and manganese contributes to a deeper deoxidation of the metal during the smelting process and reduces its contamination by non-metallic inclusions and gases. It also provides a significant slowdown in grain growth during high-temperature heating and reduces the tendency of steel to structural anisotropy. The introduction of aluminum in the specified ratio with silicon and manganese outside the limits specified in the claims reduces the effectiveness of its positive effect on the structural state of the resulting metal.
Выбор системы комплексного легирования заявляемой композиции предусматривает также ограничение суммарного содержания серы и фосфора, во многом определяющих динамику образования зернограничных сегрегаций при рабочих температурах и снижающих когезионную прочность между зернами, что отрицательно влияет на деформационную способность металла в процессе длительной эксплуатации реакторного оборудования.The choice of the complex alloying system of the claimed composition also includes limiting the total content of sulfur and phosphorus, which largely determine the dynamics of the formation of grain boundary segregations at operating temperatures and reduce the cohesive strength between grains, which negatively affects the deformation ability of the metal during long-term operation of reactor equipment.
Полученный более высокий уровень механических, сварочно-технологических и служебных характеристик стали обеспечивается комплексным легированием заявляемой композиции в указанном соотношении с другими элементами, сбалансированным химическим и фазовым составом, нормированным содержанием вводимых микролегирующих и модифицирующих добавок, а также контролированием чистоты металла по сере и фосфору.The obtained higher level of mechanical, welding-technological and service characteristics of steel is ensured by complex alloying of the claimed composition in the indicated ratio with other elements, balanced chemical and phase composition, normalized content of introduced microalloying and modifying additives, as well as control of metal purity in sulfur and phosphorus.
В ЦНИИ КМ "Прометей" совместно с другими предприятиями отрасли в соответствии с планом проводимых научно-исследовательских разработок выполнен необходимый комплекс лабораторных, расчетных и опытно-промышленных работ по выплавке, пластической и термической обработкам создаваемой марки стали. Металл выплавлялся в электродуговых металлургических печах с обработкой на установке внепечного рафинирования и вакуумирования (УВРВ) с последующей обработкой давлением на промышленном кузнечно-прессовом оборудовании с получением полуфабрикатов требуемого сортамента. Металл был подвергнут испытаниям для определения комплекса основных механических и технологических свойств.In TsNII KM "Prometey", together with other industry enterprises, in accordance with the plan of ongoing research and development, the necessary set of laboratory, design and experimental-industrial work was carried out on the smelting, plastic and heat treatment of the created steel grade. The metal was smelted in electric arc metallurgical furnaces with processing at an out-of-furnace refining and evacuation unit (UVRV) followed by pressure treatment at industrial forging and pressing equipment to obtain semi-finished products of the required assortment. The metal was tested to determine the complex of basic mechanical and technological properties.
Химический состав исследованных материалов, а также результаты определения всего комплекса наиболее важных свойств и характеристик представлены в таблицах 1 и 2.The chemical composition of the investigated materials, as well as the results of determining the whole complex of the most important properties and characteristics, are presented in tables 1 and 2.
Ожидаемый технико-экономический эффект применения разработанной марки стали в народном хозяйстве выразится в повышении эксплуатационной надежности и ресурса работы создаваемого реакторного оборудования.The expected technical and economic effect of using the developed steel grade in the national economy will be expressed in increasing the operational reliability and service life of the created reactor equipment.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Ф.Ф. Химушин. "Жаропрочные стали и сплавы". - М.: Металлургия, 1969.1. F.F. Himushin. "Heat-resistant steels and alloys." - M.: Metallurgy, 1969.
2. ГОСТ 5632-72. "Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные" (марки и технические требования). - М.: Стандарт, 1977 - прототип.2. GOST 5632-72. “High-alloy steels and corrosion-resistant, heat-resistant and heat-resistant alloys” (grades and technical requirements). - M .: Standard, 1977 - prototype.
3. Ф.Б. Пикеринг. "Физическое металловедение и разработка сталей". - М.: Металлургия, 1982.3. F.B. Pickering. "Physical metallurgy and steel development." - M.: Metallurgy, 1982.
4. В.Г. Азбукин, Ю.Ф. Баландин, В.Н. Павлов и др. "Коррозионно-стойкие стали и сплавы для оборудования и трубопроводов АЭС". - Киев: Наукова думка, 1983.4. V.G. Azbukin, Yu.F. Balandin, V.N. Pavlov et al. "Corrosion-resistant steels and alloys for equipment and pipelines of nuclear power plants". - Kiev: Naukova Dumka, 1983.
5. В.Г. Азбукин, В.И. Горынин, В.Н. Павлов. "Перспективные коррозионно-стойкие материалы для оборудования и трубопроводов АЭС". - СПб, 1998.5. V.G. Azbukin, V.I. Gorynin, V.N. Pavlov. "Promising corrosion-resistant materials for equipment and pipelines of nuclear power plants." - St. Petersburg, 1998.
6. И.В. Горынин, А.Д. Амаев, В.А. Николаев и др. "Радиационные повреждения стали для водо-водяных реакторов". - М.: Энергоиздат, 1981.6. I.V. Gorynin, A.D. Amaev, V.A. Nikolaev and others. "Radiation damage to steel for pressurized water reactors." - M .: Energoizdat, 1981.
7. М.В. Добрынина. "Влияние химического состава и режимов термомеханической обработки на величину зерна в крупногабаритных поковках из стали марки 08Х18Н10Т". - Материалы 4-й отраслевой научно-технической конференции по проблемам материаловедения, СПб, ЦНИИ КМ "Прометей", 2004.7. M.V. Dobrynina. "The effect of the chemical composition and thermomechanical processing regimes on the grain size in large-size forgings from 08Kh18N10T steel." - Materials of the 4th industry scientific and technical conference on the problems of materials science, St. Petersburg, Central Research Institute of CM "Prometheus", 2004.
8. В.Н. Павлов, В.П. Логинов и др. Материалы 5-й международной научно-технической конференции "Проблемы материаловедения при проектировании, изготовлении и эксплуатации АЭС". - СПб, 1998.8. V.N. Pavlov, V.P. Loginov and others. Materials of the 5th international scientific and technical conference "Problems of materials science in the design, manufacture and operation of nuclear power plants." - St. Petersburg, 1998.
Химический состав исследованных материаловTable 1
The chemical composition of the investigated materials
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005111468/02A RU2293787C2 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Corrosion-resistant steel for in-vessel devices and heat-exchange equipment of nuclear power stations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005111468/02A RU2293787C2 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Corrosion-resistant steel for in-vessel devices and heat-exchange equipment of nuclear power stations |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005111468A RU2005111468A (en) | 2006-10-27 |
RU2293787C2 true RU2293787C2 (en) | 2007-02-20 |
Family
ID=37438275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005111468/02A RU2293787C2 (en) | 2005-04-18 | 2005-04-18 | Corrosion-resistant steel for in-vessel devices and heat-exchange equipment of nuclear power stations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2293787C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703318C1 (en) * | 2019-04-15 | 2019-10-16 | Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") | Radiation-resistant austenitic steel for the wwpr in-vessel partition |
-
2005
- 2005-04-18 RU RU2005111468/02A patent/RU2293787C2/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЗУБЧЕНКО А.С. Марочник сталей и сплавов. ГОСТ 5632-72. - М.: Машиностроение, 2003, с.345. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703318C1 (en) * | 2019-04-15 | 2019-10-16 | Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") | Radiation-resistant austenitic steel for the wwpr in-vessel partition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005111468A (en) | 2006-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100580119C (en) | Ferritic heat-resistant steel | |
RU2420598C1 (en) | Austenite stainless steel of high resistance to inter-crystalline corrosion and corrosion cracking under load and procedure for production of material out of austenite stainless steel | |
CN105803314B (en) | One kind has high performance advanced hot die steel and its manufacture method | |
CN102094150B (en) | Ultra-thick high temperature-resistant steel for pressure vessel and preparation method thereof | |
JP6005234B1 (en) | High-strength stainless steel sheet with excellent fatigue characteristics and method for producing the same | |
JP2015134968A (en) | Hot tool steel having excellent toughness and thermal conductivity | |
WO2018043565A1 (en) | Austenitic stainless steel | |
EP2767603A1 (en) | Ferritic stainless steel | |
WO2012176802A1 (en) | Method for producing austenitic stainless steel and austenitic stainless steel material | |
CN106591689A (en) | Hypereutectic high-chromium alloy white cast iron chute lining plate and preparation method thereof | |
CN109112423A (en) | Special thick alloy-steel plate of a kind of superior low-temperature toughness and preparation method thereof | |
CN103276296A (en) | Martensite stainless steel ring-shaped forging piece and manufacturing method thereof | |
JP2021036077A (en) | HIGH-Mn STEEL | |
CN102605296A (en) | Steel for nuclear pressure vessels and manufacturing method thereof | |
CN108588570A (en) | 600 DEG C of medium temperature acid corrosion-resistant pressure vessel steels of one kind and preparation method thereof | |
CN104651743A (en) | Multielement composite heat-resistant steel | |
RU2293787C2 (en) | Corrosion-resistant steel for in-vessel devices and heat-exchange equipment of nuclear power stations | |
JP6575392B2 (en) | High Cr ferritic heat resistant steel | |
RU2414522C1 (en) | Heat resistant steel for steam power installations and power units with overcritical parametres of steam | |
RU2385360C1 (en) | Heat resistant alloy for structures of high temperature installations | |
RU2259419C1 (en) | Cold-resistant steel for load-bearing elements of metal-concrete containers of nuclear-power engineering | |
Maher et al. | Microstructural evolution of heat-treated Cr–W–V–Mo steels: effect of core-shell carbides and secondary precipitation on their abrasion resistance | |
RU2657741C1 (en) | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant weldable steel and its treatment method | |
RU2303075C2 (en) | Low-activated radiation-resistant steel for bodies of nuclear power plant reactors | |
RU2412268C1 (en) | Bronze for heat exchanging equipment and protective systems of nuclear reactors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090419 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100910 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120419 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130910 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160419 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181003 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |