RU2420600C1 - Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture - Google Patents

Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2420600C1
RU2420600C1 RU2009135567/02A RU2009135567A RU2420600C1 RU 2420600 C1 RU2420600 C1 RU 2420600C1 RU 2009135567/02 A RU2009135567/02 A RU 2009135567/02A RU 2009135567 A RU2009135567 A RU 2009135567A RU 2420600 C1 RU2420600 C1 RU 2420600C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boron
temperature
deformation
steel
ingot
Prior art date
Application number
RU2009135567/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009135567A (en
Inventor
Нина Михайловна Митрофанова (RU)
Нина Михайловна Митрофанова
Мария Владимировна Леонтьева-Смирнова (RU)
Мария Владимировна Леонтьева-Смирнова
Юрий Павлович Буданов (RU)
Юрий Павлович Буданов
Андрей Васильевич Целищев (RU)
Андрей Васильевич Целищев
Валентин Владимирович Цвелев (RU)
Валентин Владимирович Цвелев
Игорь Алексеевич Шкабура (RU)
Игорь Алексеевич Шкабура
Геннадий Григорьевич Потоскаев (RU)
Геннадий Григорьевич Потоскаев
Александр Викторович Митрошенков (RU)
Александр Викторович Митрошенков
Илья Викторович Кабанов (RU)
Илья Викторович Кабанов
Ирина Михайловна Воробьева (RU)
Ирина Михайловна Воробьева
Татьяна Александровна Топилина (RU)
Татьяна Александровна Топилина
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод "
Открытое акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь"
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 Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара", Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод ", Открытое акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" filed Critical Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
Priority to RU2009135567/02A priority Critical patent/RU2420600C1/en
Publication of RU2009135567A publication Critical patent/RU2009135567A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420600C1 publication Critical patent/RU2420600C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: tube is made from steel containing components at their following ratio, wt %: carbon 0.05-0.09, silicium 0.3-0.6, manganese 1.0-2.0, sulphur not more than 0.010, phosphorus 0.010-0.025, chrome 15.0-16.5, nickel 18.0-25.0, molybdenum 1.9-2.5, titanium 0.25-0.45, niobium 0.1-0.4, vanadium 0.1-0.15, boron 0.001-0.005, cerium 0.15 is design; ferrum is the rest; at that, at 700°C at single-axis axial tension it has long-term strength of 14.0-15.0 kg/mm at test period of 10000 hours and steady-state creep at stress of 14 kg/mm2, which is equal to (1.0-1.1)×10-4%/h. Tube manufacturing method involves cycles of heating and hot deformation of ingot, tube workpiece and cold deformation of workpiece with further heat treatments and final cold deformation; at that, prior to hot deformation on the ingot and during tube conversion the homogenising annealing is performed at temperature which is by 40-110°C less than temperature of formation of boride eutectic, but higher than the temperature at which boron content in solid solution is not less than 20 ppm (20×10-4 wt %).
EFFECT: improving long-term strength, reducing creep speed and deformation of covers of fuel elements at irradiation owing to improving swelling resistance.
3 cl, 3 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к атомной технике, а именно к изготовлению оболочек тепловыделяющих элементов реакторов на быстрых нейтронах из радиационно-стойкой стали, и может быть использовано как способ в горячем и холодном переделах трубных заготовок при изготовлении труб для элементов активной зоны.The invention relates to nuclear technology, namely to the manufacture of shells of fuel elements of fast neutron reactors from radiation-resistant steel, and can be used as a method in hot and cold redistribution of pipe billets in the manufacture of pipes for core elements.

При работе в активной зоне быстрых реакторов конструкционные материалы подвергаются интенсивному радиационному повреждению, что и определяет ресурс работы ТВС. Применение более радиационно-стойких материалов позволит увеличить ресурс работы элементов активной зоны (повышение выгорания топлива), что, в свою очередь, приводит к улучшению технико-экономических показателей быстрых реакторов.When working in the active zone of fast reactors, structural materials are exposed to intense radiation damage, which determines the life of a fuel assembly. The use of more radiation-resistant materials will increase the life of the core elements (increase fuel burnup), which, in turn, leads to an improvement in the technical and economic indicators of fast reactors.

К материалам, работающим в активной зоне реактора на быстрых нейтронах, предъявляются жесткие требования по сопротивляемости распуханию, взаимодействию оболочек тепловыделяющих элементов с продуктами деления ядерного топлива, охрупчиванию при длительном и интенсивном радиационном повреждении, коррозионной стойкости в натрии. К таким материалам предъявляются также повышенные требования высокой пластичности, длительной прочности, низкой скорости ползучести при температуре до (700-850)°С (в области горячих пятен на внутренней поверхности оболочки тепловыделяющего элемента), хорошей сопротивляемости малоцикловой усталости и термическим ударам, связанным с изменением условий охлаждения, структурно-фазовой стабильности.Strict requirements are imposed on materials operating in a fast neutron reactor core in terms of resistance to swelling, interaction of the shells of fuel elements with fission products of nuclear fuel, embrittlement during prolonged and intense radiation damage, and corrosion resistance in sodium. These materials are also subject to increased requirements of high ductility, long-term strength, low creep rate at temperatures up to (700-850) ° C (in the area of hot spots on the inner surface of the fuel element shell), good resistance to low-cycle fatigue and thermal shock associated with changes cooling conditions, structural phase stability.

В наибольшей степени данным требованиям при использовании в качестве конструкционного материала для оболочек тепловыделяющих элементов реакторов на быстрых нейтронах отвечают аустенитные хромоникелевые стали, которые получили наибольшее распространение в ядерной технике.To the greatest extent, these requirements, when used as a structural material for the shells of the fuel elements of fast neutron reactors, correspond to austenitic chromium-nickel steels, which are most widely used in nuclear engineering.

Известна аустенитная хромоникелевая сталь, содержащая микродобавки бора в количествах (0,002-0,008) мас.%, применяемая для оболочек тепловыделяющих элементов, позволяющая достичь выгорание 10% т.а. и повреждающие дозы до 75-80 смещений на атом [ЕР №0121630, МПК С22С 38/58, 1984], способ изготовления оболочки не указан. Сталь имеет следующий состав, мас.%:Known austenitic chromium-nickel steel containing boron microadditives in amounts (0.002-0.008) wt.%, Used for the shells of fuel elements, allowing to achieve a burnup of 10% t.a. and damaging doses up to 75-80 displacements per atom [EP No. 0121630, IPC C22C 38/58, 1984], a method for manufacturing a shell is not specified. Steel has the following composition, wt.%:

углеродcarbon 0,02-0,080.02-0.08 кремнийsilicon 0,5-1,00.5-1.0 марганецmanganese 1,5-2,51.5-2.5 сераsulfur 0,004-0,0100.004-0.010 фосфорphosphorus 0,02-0,080.02-0.08 хромchromium 12,5-14,512.5-14.5 никельnickel 14,5-15,514.5-15.5 молибденmolybdenum 1,5-2,51.5-2.5 титанtitanium 0,1-0,40.1-0.4 ниобийniobium 0,02-0,050.02-0.05 ванадийvanadium 0,01-0,050.01-0.05 танталtantalum 0,005-0,020.005-0.02 борboron 0,002-0,0080.002-0.008 азотnitrogen не более 0,01no more than 0,01 кобальтcobalt 0,02-0,050.02-0.05 алюминийaluminum 0,02-0,050.02-0.05 медьcopper 0,01-0,040.01-0.04 мышьякarsenic не более 0,03no more than 0,03 кислородoxygen не более 0,01no more than 0,01 цирконийzirconium не более 0,01no more than 0,01 отношениеthe attitude Ti/C+N=4-6Ti / C + N = 4-6 сумма фосфора, бора и серыthe amount of phosphorus, boron and sulfur Σ=P+B+S≤0,03Σ = P + B + S≤0.03 железоiron остальное.rest.

Недостатком стали является недостаточная сопротивляемость распуханию по критерию предельно допустимого формоизменения при повреждающих дозах свыше 90 смещений на атом, что не позволяет осуществить более глубокие выгорания топлива и повысить технико-экономические показатели реакторов на быстрых нейтронах.The disadvantage of steel is the insufficient resistance to swelling according to the criterion of the maximum permissible shape change at damaging doses of more than 90 displacements per atom, which does not allow for deeper burnup of fuel and increase the technical and economic performance of fast neutron reactors.

Известна также аустенитная сталь, содержащая микродобавки бора в количествах 0,002-0,005 мас.%, применяемая для оболочек тепловыделяющих элементов, позволяющая достичь выгорание 11-11,5 % т. а. и повреждающие дозы до 92 смещения на атом [патент РФ №2233906, МПК С22С38/58, 2003], способ изготовления оболочки не указан.Also known is austenitic steel containing boron microadditives in amounts of 0.002-0.005 wt.%, Used for shells of fuel elements, which allows to achieve a burnup of 11-11.5% t. and damaging doses up to 92 displacements per atom [RF patent No. 2233906, IPC C22C38 / 58, 2003], a method of manufacturing a shell is not specified.

Сталь имеет следующий состав, мас.%:Steel has the following composition, wt.%:

углеродcarbon 0,05-0,080.05-0.08 кремнийsilicon 0,3-0,60.3-0.6 марганецmanganese 1,0-2,01.0-2.0 сераsulfur не более 0,012no more than 0,012 фосфорphosphorus не более 0,020no more than 0,020 хромchromium 15,5-17,015,5-17,0 никельnickel 14,5-15,514.5-15.5 молибденmolybdenum 1,9-2,51.9-2.5 титанtitanium 0,2-0,50.2-0.5 ванадийvanadium 0,1-0,30.1-0.3 борboron 0,002-0,0050.002-0.005 азотnitrogen не более 0,02no more than 0,02 кобальтcobalt не более 0,02no more than 0,02 алюминийaluminum не более 0,1no more than 0.1 магнийmagnesium 0,0001-0,0050.0001-0.005 кальцийcalcium 0,0005-0,0050.0005-0.005 медьcopper не более 0,03no more than 0,03 мышьякarsenic не более 0,003no more than 0,003 кислородoxygen не более 0,01no more than 0,01 галлий и /или германийgallium and / or germanium не более 0,0002no more than 0,0002 висмут, и/или свинец, и/или оловоbismuth and / or lead and / or tin не более 0,001no more than 0,001 лантан, и/или церий, и/или празеодим,lanthanum and / or cerium and / or praseodymium, и/или неодим, и/или скандийand / or neodymium and / or scandium не более 0,05;no more than 0.05; отношение титана к углеродуtitanium to carbon ratio Ti/C не менее 4;Ti / C at least 4; отношение фосфора к боруphosphorus to boron ratio Р/В 3-7;P / B 3-7; сумма фосфора, бора и серыthe amount of phosphorus, boron and sulfur Σ=Р+B+S≤0,04;Σ = P + B + S≤0.04; железоiron остальное.rest.

Недостатком данной стали является недостаточная сопротивляемость распуханию по критерию предельно допустимого формоизменения при повреждающих дозах свыше 92 смещений на атом, что не позволяет осуществить более высокие выгорания топлива (более 11,5-12,0% т.а.).The disadvantage of this steel is the insufficient resistance to swelling according to the criterion of the maximum permissible shape change at damaging doses of more than 92 displacements per atom, which does not allow higher burnups of fuel (more than 11.5-12.0%, i.e.).

Известна также для оболочек тепловыделяющих элементов быстрых реакторов аустенитная хромоникелевая сталь ЭП172, химический состав которой приведен в технических условиях ТУ 14-1-3723-84, мас.%:Also known for the shells of fuel elements of fast reactors austenitic chromium-nickel steel EP172, the chemical composition of which is given in technical specifications TU 14-1-3723-84, wt.%:

хромchromium 15,0-16,515.0-16.5 никельnickel 14,5-16,014.5-16.0 молибденmolybdenum 2,5-3,02.5-3.0 марганецmanganese 0,5-0,90.5-0.9 ниобийniobium 0,35-0,900.35-0.90 борboron 0,003-0,0080.003-0.008 углеродcarbon 0,05-0,090.05-0.09 кремнийsilicon 0,3-0,60.3-0.6 азотnitrogen 0,02-0,040.02-0.04 фосфорphosphorus не более 0,020no more than 0,020 сераsulfur не более 0,010no more than 0,010 алюминийaluminum не более 0,1no more than 0.1 церий расч.cerium calc. 0,0150.015 железоiron остальное.rest.

Опыт эксплуатации реактора БН - 600 с оболочками тепловыделяющих элементов из стали ЭП172 показал, что ее использование позволяет достичь выгорание до ≈11,5 % т.а. (повреждающая доза ≈ 85 смещений на атом) без потери герметичности твэла, но при этом оболочки имеют формоизменение больше предельно допустимого. Способ изготовления оболочки не указан.The operational experience of the BN - 600 reactor with shells of fuel elements made of EP172 steel showed that its use allows burnout to reach ≈11.5%, i.e. (damaging dose ≈ 85 displacements per atom) without loss of fuel element tightness, but at the same time the shells have a shape change that is more than the maximum permissible. A method of manufacturing a shell is not specified.

Известна аустенитная сталь ЭК164 для оболочек тепловыделяющих элементов реакторов на быстрых нейтронах, позволяющая достичь выгорание топлива выше 11-12,0% т.а. и повреждающие дозы 95-100 смещений на атом [патент РФ №2068022, МПК С22С 38/58, 1996].Known austenitic steel EK164 for the shells of the fuel elements of fast neutron reactors, allowing to achieve fuel burnup above 11-12.0% t.a. and damaging doses of 95-100 displacements per atom [RF patent No. 2068022, IPC C22C 38/58, 1996].

Сталь имеет следующий состав, мас.%:Steel has the following composition, wt.%:

углеродcarbon 0,05-0,090.05-0.09 кремнийsilicon 0,3-0,60.3-0.6 марганецmanganese 1,0-2,01.0-2.0 сераsulfur не более 0,010no more than 0,010 фосфорphosphorus 0,010-0,0250.010-0.025 хромchromium 15,0-16,515.0-16.5 никельnickel 18,0-25,018.0-25.0 молибденmolybdenum 1,9-2,51.9-2.5 титанtitanium 0,25-0,450.25-0.45 ниобийniobium 0,1-0,40.1-0.4 ванадийvanadium 0,1-0,150.1-0.15 борboron 0,001-0,0050.001-0.005 церийcerium 0,15 расчетное0.15 calculated железоiron остальноеrest при условииprovided сумма фосфора и бораthe amount of phosphorus and boron Σ=Р+В≤0,025Σ = P + B≤0.025 отношение суммы титана,the ratio of the amount of titanium, ванадия и ниобия к углеродуvanadium and niobium to carbon Ti+V+Nb/C=8-13.Ti + V + Nb / C = 8-13.

Повышение сопротивлению распуханию у данной стали достигается тем, что в ее состав совместно введены 3 карбидообразующих элемента (титан, ниобий и ванадий), микродобавки бора, повышено содержание никеля, повышено и регламентировано содержание фосфора.An increase in the swelling resistance of this steel is achieved by the fact that 3 carbide-forming elements (titanium, niobium and vanadium), micro-additives of boron are added to its composition, the nickel content is increased, the phosphorus content is increased and regulated.

Целью изобретения является повышение характеристик длительной прочности и сопротивляемости формоизменению (распуханию) оболочек тепловыделяющих элементов из боросодержащей хромоникелевой стали ЭК 164 при выгораниях свыше 12% и повреждающих дозах свыше 100-110 смещений на атом за счет обеспечения повышения содержания бора в твердом растворе и более гомогенного его распределения.The aim of the invention is to increase the characteristics of long-term strength and resistance to shape change (swelling) of the shells of fuel elements from boron-containing chromium-nickel steel EK 164 during burnups of more than 12% and damaging doses of more than 100-110 displacements per atom due to the increase in boron content in the solid solution and its more homogeneous distribution.

Распухание аустенитных хромоникелевых сталей определяется многими факторами, в том числе степенью легированности твердого раствора такими элементами, как бор, углерод и другие, определяемой, в свою очередь, температурой обработки на твердый раствор.The swelling of austenitic chromium-nickel steels is determined by many factors, including the degree of alloying of the solid solution with such elements as boron, carbon, and others, which, in turn, is determined by the temperature of treatment for the solid solution.

Сталь ЭК164, как и другие боросодержащие стали, склонна к дендритной ликвации, что соответственно приводит к неравномерности распределения бора в структуре стали.Steel EK164, like other boron-containing steels, is prone to dendritic segregation, which accordingly leads to uneven distribution of boron in the steel structure.

Известен способ термической обработки нержавеющей сталей аустенитного класса типа 18 Cr - 10 Ni, содержащих бор, заключающийся в нагреве до температур не менее 1200°С с целью перевода углерода в твердый раствор и охлаждении со скоростью, обеспечивающей фиксацию углерода в аустените. Далее проводится отпуск в интервале температур 600-800°С, что приводит к дисперсионному твердению стали [заявка Франции №2175526, C21D 7/00, 1973].A known method of heat treatment of austenitic stainless steels of type 18 Cr - 10 Ni containing boron, which consists in heating to temperatures of at least 1200 ° C in order to convert carbon into solid solution and cooling at a rate that fixes carbon in austenite. Further, tempering is carried out in the temperature range 600-800 ° C, which leads to dispersion hardening of steel [French application No. 2175526, C21D 7/00, 1973].

Недостатком известного способа является то, что при последующем отпуске происходит выделение избыточных фаз, что вызывает обеднение твердого раствора (аустенита) по углероду и бору. Это приводит, в свою очередь, к снижению радиационной стойкости аустенитной стали и, в частности, к снижению сопротивляемости распуханию, сопровождающемуся изменением формы и увеличением объема изделия в процессе его эксплуатации в условиях быстрого реактора.The disadvantage of this method is that during subsequent tempering, the separation of excess phases occurs, which causes depletion of the solid solution (austenite) in carbon and boron. This, in turn, leads to a decrease in the radiation resistance of austenitic steel and, in particular, to a decrease in the resistance to swelling, accompanied by a change in shape and an increase in the volume of the product during its operation in a fast reactor.

Также известен способ производства труб из аустенитной нержавеющей стали, не содержащей в свое составе бор, заключающийся в нагреве при температурах 1050-1300°С, охлаждению с регламентированной скоростью 0,25°С/сек и дальнейшей ступенчатой деформацией при 500°С [заявка ЕПВ №1342807, МПК, C21D 8/10, 2003].Also known is a method of producing pipes from austenitic stainless steel that does not contain boron, which consists in heating at temperatures of 1050-1300 ° C, cooling at a regulated rate of 0.25 ° C / s and further stepwise deformation at 500 ° C [EPO application No. 1342807, IPC, C21D 8/10, 2003].

Сталь имеет следующий состав, мас.%:Steel has the following composition, wt.%:

углеродcarbon 0,03-0,120.03-0.12 кремнийsilicon 0,1-0,90.1-0.9 марганецmanganese 0,1-2,00.1-2.0 хромchromium 15,0-22,015.0-22.0 никельnickel 8,0-15,08.0-15.0 титанtitanium 0,002-0,050.002-0.05 ниобийniobium 0,3-1,50.3-1.5 алюминийaluminum 0,0005-0,030.0005-0.03 азотnitrogen 0,005-0,20.005-0.2 кислородoxygen 0,001-0,0080.001-0.008 железоiron остальноеrest

Недостатком известного способа является то, что он применим к сталям, в составе которых не содержатся микродобавки бора.The disadvantage of this method is that it is applicable to steels, which do not contain boron microadditives.

Наиболее близким по технической сущности является способ термомеханической обработки хромоникелевой боросодержащей стали ЭК 164, включающий циклы нагревов под горячую деформацию при температурах 1100-1160°С в течение 4-8 часов, горячую деформацию слитка, промежуточных заготовок (технологические инструкции по кузнечному производству № ТИ 131-К1-2002 и прокате на станах № ТИ 131-П3-01-2000 г. ОАО «Металлургического завода «Электросталь»), циклы холодной деформации трубной заготовки, передельных труб с последующими термообработками при температурах 1010-1060°С и заключительной холодной деформацией на ~20% на готовом размере особотонкостенной оболочечной трубы (технологическая инструкция на термообработку №25250.00018 ОАО «МСЗ»).The closest in technical essence is the method of thermomechanical processing of chromium-nickel boron steel EK 164, including heating cycles for hot deformation at temperatures of 1100-1160 ° C for 4-8 hours, hot deformation of the ingot, intermediate workpieces (technological instructions for forging production No. TI 131 -K1-2002 and rolled at mills No. TI 131-P3-01-2000 of OJSC Metallurgical Plant Elektrostal), cold deformation cycles of pipe billets, conversion pipes with subsequent heat treatments at temperatures of 1010 -1060 ° С and a final cold deformation of ~ 20% on the finished size of the extra-thin-walled shell pipe (heat treatment technological instruction No. 25250.00018 of OAO MSZ).

Распределение бора в структуре при этом неравномерно, содержание бора в твердом растворе металла трубной заготовки на размере ⌀ 65 мм составляет 5-10 ppm (5÷10×10-4 мас.%) [см. авторадиограмму распределения бора на фиг.1а]. При последующем трубном переделе, включающем многоразовую холодную деформацию и термическую обработку на твердый раствор при температурах 1000-1040°С, сохраняется неравномерность распределения бора, содержание его в твердом растворе несколько возрастает и в готовых аустенизированных при 1050-1060°С трубах составляет 10-20 ppm (см. авторадиограмму распределения бора на фиг.1б).The boron distribution in the structure is not uniform, the boron content in the solid solution of the metal of the billet at a size of ⌀ 65 mm is 5-10 ppm (5 ÷ 10 × 10 -4 wt.%) [See autoradiogram of the distribution of boron in figa]. In the subsequent pipe redistribution, including reusable cold deformation and heat treatment for solid solution at temperatures of 1000-1040 ° C, the distribution of boron is not uniform, its content in the solid solution increases slightly and in finished pipes austenitized at 1050-1060 ° C is 10-20 ppm (see autoradiogram of the distribution of boron on figb).

Таким образом, указанный способ обработки не позволяет равномерно распределять бор в структуре стали ЭК 164, существенно повышать его содержание в твердом растворе и соответственно повышать характеристики длительной прочности, ползучести и сопротивляемость распуханию.Thus, the specified processing method does not allow uniform distribution of boron in the structure of steel EC 164, significantly increase its content in solid solution, and accordingly increase the characteristics of long-term strength, creep and resistance to swelling.

Целью изобретения является повышение характеристик длительной прочности и сопротивляемость распуханию оболочек тепловыделяющих элементов из стали ЭК 164 при облучении быстрыми нейтронами за счет более гомогенного распределения бора в структуре стали и обогащения им твердого раствора.The aim of the invention is to increase the characteristics of long-term strength and resistance to swelling of the shells of fuel elements of steel EK 164 when irradiated with fast neutrons due to a more homogeneous distribution of boron in the structure of the steel and enrichment of solid solution.

Техническим результатом изобретения является повышение длительной прочности, снижение скорости ползучести и снижение формоизменения оболочек тепловыделяющих элементов при радиационном облучении за счет повышения сопротивляемости распуханию при одновременном сохранении на высоком уровне технологичности, свариваемости и других характеристик.The technical result of the invention is to increase long-term strength, reduce creep rate and reduce the shape change of the shells of fuel elements during radiation exposure by increasing the resistance to swelling while maintaining a high level of manufacturability, weldability and other characteristics.

Для достижения технического результата особотонкостенная труба из стали содержит компоненты при их следующем соотношении, мас.%: углерод 0,05-0,09; кремний 0,3-0,6; марганец 1,0-2,0; сера не более 0,010; фосфор 0,010-0,025; хром 15,0-16,5; никель 18,0-25,0; молибден 1,9-2,5; титан 0,25-0,45; ниобий 0,1-0,4; ванадий 0,1-0,15; бор 0,001-0,005; церий 0,15 расчетное; железо остальное, причем при 700°С при одноосном осевом растяжении она имеет предел длительной прочности 14,0-15,0 кг/мм2 при времени испытания 10000 часов и скорость установившейся ползучести при напряжении 14 кг/мм2, равную (1,0-1,1)×10-4 %/ч.To achieve a technical result, an extra-thin-walled steel pipe contains components in the following ratio, wt.%: Carbon 0.05-0.09; silicon 0.3-0.6; manganese 1.0-2.0; sulfur not more than 0.010; phosphorus 0.010-0.025; chrome 15.0-16.5; nickel 18.0-25.0; molybdenum 1.9-2.5; titanium 0.25-0.45; niobium 0.1-0.4; vanadium 0.1-0.15; boron 0.001-0.005; cerium 0.15 calculated; the rest is iron, moreover, at 700 ° C under uniaxial axial tension, it has a long-term strength of 14.0-15.0 kg / mm 2 at a test time of 10,000 hours and a steady-state creep rate of 14 kg / mm 2 equal to (1.0 -1.1) × 10 -4 % / h.

Для достижения технического результата способ получения особотонкостенной трубы для оболочки тепловыделяющего элемента реактора на быстрых нейтронах из аустенитной боросодержащей стали, содержащей компоненты при их следующем соотношении, мас.%: углерод 0,05-0,09; кремний 0,3-0,6; марганец 1,0-2,0; сера не более 0,010; фосфор 0,010-0,025; хром 15,0-16,5; никель 18,0-25,0; молибден 1,9-2,5; титан 0,25-0,45; ниобий 0,1-0,4; ванадий 0,1-0,15; бор 0,001-0,005; церий 0,15 расчетное; железо остальное, включает циклы нагрева и горячей деформации слитка, трубной заготовки и холодной деформации передельной заготовки с последующими термообработками и заключительной холодной деформацией, причем перед проведением горячей деформации на слитке и в процессе трубного передела проводят гомогенизирующий отжиг при температуре на 40-110°С ниже температуры образования боридной эвтектики, но выше температуры, при которой содержание бора в твердом растворе не менее 20 ppm (20×10-4 мас.%.).To achieve a technical result, a method of obtaining a particularly thin-walled pipe for a shell of a fast-neutron reactor fuel element made of austenitic boron-containing steel containing components in the following ratio, wt.%: Carbon 0.05-0.09; silicon 0.3-0.6; manganese 1.0-2.0; sulfur not more than 0.010; phosphorus 0.010-0.025; chrome 15.0-16.5; nickel 18.0-25.0; molybdenum 1.9-2.5; titanium 0.25-0.45; niobium 0.1-0.4; vanadium 0.1-0.15; boron 0.001-0.005; cerium 0.15 calculated; iron, the rest includes cycles of heating and hot deformation of the ingot, tube billet and cold deformation of the billet with subsequent heat treatments and final cold deformation, and before hot deformation on the ingot and in the process of pipe redistribution, homogenizing annealing is carried out at a temperature of 40-110 ° C lower the temperature of formation of boride eutectic, but higher than the temperature at which the boron content in the solid solution is not less than 20 ppm (20 × 10 -4 wt.%.).

В частном варианте температуру гомогенизирующего нагрева слитка и передельных заготовок труб из аустенитной боросодержащей стали задают в интервале 1180-1250°С.In a particular embodiment, the temperature of the homogenizing heating of the ingot and the pipe billet made of austenitic boron-containing steel is set in the range of 1180-1250 ° C.

Поставленная цель достигается тем, что перед проведением горячей деформации на стадии изготовления трубной заготовки (слиток, заготовка промежуточного размера) и на стадии изготовления особотонкостенной трубы многоразовой холодной деформацией проводят гомогенизацию при температурах на 40-110°С ниже температуры начала образования боридной эвтектики, но выше температуры, при которой содержание бора в твердом растворе составляет ≤20 ppm.This goal is achieved by the fact that before carrying out hot deformation at the stage of manufacturing a pipe billet (ingot, billet of intermediate size) and at the stage of manufacturing a particularly thin-walled pipe with reusable cold deformation, homogenization is carried out at temperatures 40-110 ° C below the temperature at which boride eutectic formation begins, but higher temperature at which the boron content in the solid solution is ≤20 ppm.

Сущность способа заключается в том, что авторами найдены температурные условия, которые обеспечили равномерное распределение бора и значительное обогащение им твердого раствора аустенитной стали боросодержащей стали ЭК164, необходимые для повышения характеристик длительной прочности и радиационной стойкости изделий, работающих в условиях активной зоны атомного реактора на быстрых нейтронах.The essence of the method lies in the fact that the authors found temperature conditions that ensured a uniform distribution of boron and its significant enrichment of a solid solution of austenitic steel EK164 boron steel, necessary to increase the long-term strength and radiation resistance of products operating in the active zone of a fast neutron nuclear reactor .

При температурах отжига 1050-1160°С распределение бора в структуре стали ЭК164 неравномерное, наблюдается строчечный характер его распределения, а содержание бора в твердом растворе составляет 5-10 ppm (5÷10×10-4 мас.%) Нагрев слитка или трубной заготовки выше 1250°С для указанной стали недопустим в связи с возможностью образования боридной эвтектики по границам зерен и невозможностью проведения дальнейшей горячей деформации (температура образования боридной эвтектики составляет 1300°С - смотри микроструктуру и авторадиограмму распределения бора на фиг.2а и 2б).At annealing temperatures of 1050–1160 ° С, the boron distribution in the structure of steel EK164 is uneven, the line-by-line nature of its distribution is observed, and the boron content in the solid solution is 5-10 ppm (5 ÷ 10 × 10 -4 wt.%) Heating of the ingot or tube above 1250 ° C for the specified steel is unacceptable due to the possibility of the formation of boride eutectic along the grain boundaries and the impossibility of further hot deformation (the temperature of formation of boride eutectic is 1300 ° C - see microstructure and autoradiogram of boron distribution on figa and 2b).

Существенные отличия заявляемого способа заключаются в том, что авторами впервые определены температурные условия обработки, обеспечивающей существенное повышение характеристик длительной прочности и сопротивляемости распуханию стали ЭК164 за счет перераспределения бора в структуре стали и значительного обогащения им твердого раствора.Significant differences of the proposed method are that the authors first determined the temperature conditions of processing, which provides a significant increase in the characteristics of long-term strength and resistance to swelling of steel EK164 due to the redistribution of boron in the steel structure and its significant enrichment of the solid solution.

На фиг.1а (известный способ) показано распределение бора в структуре трубной заготовки размером ⌀ 65 мм из стали ЭК164 после нагрева под ковку при температуре 1160°С. Содержание бора в твердом растворе составляет 8 ppm (8×10-4 мас.%).On figa (known method) shows the distribution of boron in the structure of a pipe billet with a size of ⌀ 65 mm from steel EC164 after heating for forging at a temperature of 1160 ° C. The boron content in the solid solution is 8 ppm (8 × 10 -4 wt.%).

На фиг.1б (известный способ) показано распределение бора в микроструктуре аустенизированных при 1050°С особотонкостенных труб размером ⌀6,9×0,4 мм. Содержание бора в твердом растворе составляет 18 ррм (18×10-4 мас.%).On figb (known method) shows the distribution of boron in the microstructure austenitized at 1050 ° C especially thin-walled pipes with a size of ⌀6.9 × 0.4 mm The boron content in the solid solution is 18 ppm (18 × 10 -4 wt.%).

На фиг.2а (предлагаемый способ) показано распределение бора в структуре трубной заготовки 065 мм из стали ЭК164 после гомогенизации слитка при температуре 1250°С в течение 5 часов и последующей ковки при 1160°С. Содержание бора в твердом растворе составляет 30 ррм (30×10-4 мас.%).On figa (the proposed method) shows the distribution of boron in the structure of the tube billet 065 mm from steel EK164 after homogenization of the ingot at a temperature of 1250 ° C for 5 hours and subsequent forging at 1160 ° C. The boron content in the solid solution is 30 ppm (30 × 10 -4 wt.%).

На фиг.2б (предлагаемый способ) показано распределение бора в микроструктуре аустенизированных при 1060°С особотонкостенных труб размером 06,9×0,4 мм, изготовленных из металла слитка и передельной трубы, подвергнутых гомогенизации. Содержание бора в твердом растворе составляет 46 ррм (46×10-4 мас.%).On figb (the proposed method) shows the distribution of boron in the microstructure austenitized at 1060 ° C especially thin-walled pipes with a size of 06.9 × 0.4 mm, made of metal ingot and conversion pipe subjected to homogenization. The boron content in the solid solution is 46 ppm (46 × 10 -4 wt.%).

На фиг.3а показано образование по границам зерен боридной эвтектики в стали ЭК164 при температуре 1300°С (выдержка 5 часов) - микроструктура.On figa shows the formation along the grain boundaries of boride eutectic in steel EC164 at a temperature of 1300 ° C (exposure 5 hours) - microstructure.

На фиг.3б показано распределение бора по границам зерен в стали ЭК164 при температуре образования боридной эвтектики (1300°С, 5 часов) - трековая авторадиограмма.On figb shows the distribution of boron along the grain boundaries in steel EK164 at the temperature of formation of boride eutectic (1300 ° C, 5 hours) - track autoradiogram.

Пример конкретного выполнения способаAn example of a specific implementation of the method

Для обработки взяли слитки диаметром ⌀380 мм из стали ЭК164, полученные методом вакуумной индукционной выплавки с последующим вакуумно-дуговым переплавом, содержащие 0,005 мас.% бора.For processing, we took ingots with a diameter of ⌀380 mm from EK164 steel, obtained by the method of vacuum induction smelting followed by vacuum-arc remelting, containing 0.005 wt.% Boron.

Содержание остальных элементов также было в пределах требований технических условий ТУ 14-1-5380-99.The content of the remaining elements was also within the requirements of technical specifications TU 14-1-5380-99.

Слитки диаметром ⌀ 380 мм загружали в печь и нагревали до температуры 1200°С, выдерживали 8 часов, после чего проводили подстуживание до температур начала горячей деформации для стали ЭК164, далее ковали на размер квадрат 130 мм, нагревали при температуре 1160°С в течение 8 часов и прокатывали на «твердой» калибровке 1 агрегата стана «600» на заготовку ⌀95 мм с последующей ее сплошной шлифовкой. Отшлифованную заготовку ⌀95 мм нагревали и прокатывали на стане 350/250 при температурах 1100-1160°С на готовый размер трубной заготовки ⌀65 мм. Далее трубную заготовку ⌀65 мм подвергали глубокому сверлению на размер ⌀57×8,5 мм, термообрабатывали по режиму 1010°С в вакуумной печи, затем прокатывали на стане ХПТ-55 на размер передельной трубы ⌀42×4,8 мм и подвергали гомогенизирующему отжигу при 1180°С в течение 3 часов. Затем холодной деформацией прокаткой за 4 прохода с промежуточными отжигами и заключительной деформацией способом короткооправочного волочения на ~20% получали трубы, используемые для оболочек твэлов опытных ТВС реактора БН-600.Ingots with a diameter of ⌀ 380 mm were loaded into a furnace and heated to a temperature of 1200 ° C, held for 8 hours, after which they were chilled to the temperatures of the onset of hot deformation for steel EK164, then forged to a size of 130 mm square, heated at a temperature of 1160 ° C for 8 hours and rolled on a “solid” calibration of 1 unit of the “600” mill to a ⌀95 mm billet with its subsequent continuous grinding. The ground billet of ⌀95 mm was heated and rolled on a 350/250 mill at temperatures of 1100–1160 ° C to the finished tube billet size of ⌀65 mm. Next, a ⌀65 mm pipe billet was deeply drilled to a size of ⌀57 × 8.5 mm, heat treated according to the regime of 1010 ° С in a vacuum furnace, then it was rolled on a KhPT-55 mill to a size of a conversion pipe ⌀42 × 4.8 mm and subjected to homogenizing annealing at 1180 ° C for 3 hours. Then, by cold deformation by rolling in 4 passes with intermediate annealing and final deformation by the method of short drawing, ~ 20% were used to obtain pipes used for cladding of fuel elements of experimental BN-600 fuel assemblies.

Методом трековой авторадиографии определяли распределение бора в металле трубной заготовки, а также в передельных и готовых трубах. Этим же методом определяли количество бора в твердом растворе. Методика трековой авторадиографии описана в работе А.А.Гусакова "Исследование распределения легких элементов в металлах и сплавах методами трековой и активационной авторадиографии", автор. диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, рег. №106-в-ДСП, Москва, 1980 г.The method of track autoradiography was used to determine the distribution of boron in the metal of the pipe billet, as well as in conversion and finished pipes. The amount of boron in the solid solution was determined by the same method. The technique of track autoradiography is described in the work of A.A. Gusakov "Study of the distribution of light elements in metals and alloys by methods of track and activation autoradiography", author. dissertations for the degree of candidate of technical sciences, reg. No. 106-in-chipboard, Moscow, 1980

Полученные результаты по распределению бора и его содержанию в твердом растворе в металле трубной заготовки, прошедшей гомогенизирующий отжиг при 1250°С в течение 5 часов, и в металле особотонкостенных труб, изготовленных из этой трубной заготовки с применением гомогенизирующего отжига передельной трубы ⌀ 42×4,8 мм при 1180°С в течение 3 часов, приведены на фигуре 2а) и б).The results obtained on the distribution of boron and its content in a solid solution in the metal of a tube billet that underwent homogenizing annealing at 1250 ° C for 5 hours, and in the metal of especially thin-walled tubes made from this tube billet using homogenizing annealing of a conversion pipe ⌀ 42 × 4, 8 mm at 1180 ° C for 3 hours, are shown in figure 2A) and b).

Для сравнения на фигуре 1а) и б) приведены результаты, полученные на металле стали ЭК164, обработанном по известному способу.For comparison, figure 1a) and b) shows the results obtained on the metal steel EK164, processed by a known method.

Таким образом, по сравнению с обработкой по способу-прототипу обработка по заявляемому способу позволяет существенно более гомогенно распределить бор в стали и ~ в 2 раза повысить его содержание в твердом растворе.Thus, in comparison with the processing according to the prototype method, the processing according to the claimed method allows significantly more homogeneous distribution of boron in steel and ~ 2 times increase its content in solid solution.

Изучение характеристик длительной прочности и ползучести проводили на образцах оболочечных труб ⌀6,9×0,4 мм из стали ЭК164-ИД х.д., изготовленных по способу-прототипу и по заявленному способу (см. таблицу 1).The study of the characteristics of long-term strength and creep was carried out on samples of shell pipes ,96.9 × 0.4 mm from steel EK164-ID ch.d. made by the prototype method and the claimed method (see table 1).

Испытания проводили при одноосном осевом растяжении на стандартных испытательных машинах АИМА-5-2 в соответствии с ГОСТ 3248-81, ГОСТ 10145-81 и методикой 320.586.001 МВИс. Методика испытаний описана:The tests were carried out under uniaxial axial tension on standard testing machines AIMA-5-2 in accordance with GOST 3248-81, GOST 10145-81 and the technique 320.586.001 MVIS. The test procedure is described:

- ГОСТ 3248-81 Металлы. Метод испытания на ползучесть, издательство стандартов, М., 1981, 9с.;- GOST 3248-81 Metals. Creep test method, Standards Publishing, M., 1981, 9 pp .;

- ГОСТ 10145-81 Металлы. Метод испытания на ползучесть, издательство стандартов, М., 1981, 9с.;- GOST 10145-81 Metals. Creep test method, Standards Publishing, M., 1981, 9 pp .;

- Методика выполнения испытаний на ползучесть и длительную прочность оболочечных труб из аустенитных и ферритных сталей при одноосном осевом растяжении, 320.586.001 МВИс, ВНИИНМ. 2007, 13. Испытания проводились на воздухе при температуре 700°С и осевых растягивающих напряжениях 14-22 кгс/мм2.- Methodology for creep tests and long-term strength of shell pipes of austenitic and ferritic steels under uniaxial axial tension, 320.586.001 MVis, VNIINM. 2007, 13. The tests were carried out in air at a temperature of 700 ° C and axial tensile stresses of 14-22 kgf / mm 2 .

Экспериментальные данные, приведенные в таблице 1, показывают, что применение гомогенизирующего отжига в интервале температур 1180-1250°С на стадии изготовления трубной заготовки и в процессе трубного передела приводит к повышению длительной прочности и сопротивления термической ползучести. При этом оболочечные трубы, изготовленные по предлагаемому способу, имеют пределы длительной прочности на базе 3000 и 10000 часов в 1,2-1,4 раза выше, а скорость термической ползучести на порядок ниже, чем трубы, изготовленные по известному способу.The experimental data shown in Table 1 show that the use of homogenizing annealing in the temperature range of 1180–1250 ° C at the stage of manufacturing a pipe billet and during pipe redistribution increases the long-term strength and resistance to thermal creep. In this case, the shell pipes made by the proposed method have long-term strength limits based on 3000 and 10000 hours 1.2-1.4 times higher, and the rate of thermal creep is an order of magnitude lower than pipes made by the known method.

Таким образом, применение заявляемого способа термомеханической обработки боросодержащей стали ЭК164 в сочетании с холодной деформацией на 20% на готовых изделиях позволит повысить ~ в 2 раза содержание бора в твердом растворе, что приводит к повышению характеристик длительной прочности и термической ползучести.Thus, the application of the proposed method for thermomechanical treatment of boron-containing steel EK164 in combination with cold deformation by 20% on finished products will increase ~ 2 times the boron content in the solid solution, which leads to an increase in the characteristics of long-term strength and thermal creep.

При испытании в реакторных условиях это приведет к снижению величины распухания, что увеличит ресурс работы оболочек тепловыделяющих элементов реактора на быстрых нейтронах.When tested in reactor conditions, this will lead to a decrease in the amount of swelling, which will increase the service life of the shells of the fast-neutron reactor fuel elements.

На примере стали ЭП172 показано влияние гомогенизирующего отжига на радиационное распухание и охрупчивание (таблица 2).Using EP172 steel as an example, the effect of homogenizing annealing on radiation swelling and embrittlement is shown (Table 2).

Исследование радиационного распухания и охрупчивания стали ЭП172 проводилось на образцах, прошедших обработку по способу-прототипу и по заявляемому способу, после облучения в составе материаловедческой сборки промышленного быстрого реактора БН-350 повреждающими дозами нейтронов 53-59 с.н.а. (смещений на атом) при температурах 480-490°С, соответствующих максимуму на температурной зависимости распухания (см. таблицу 2).The study of radiation swelling and embrittlement of steel EP172 was carried out on samples that were processed by the prototype method and the claimed method, after irradiation in the material science assembly of the industrial fast reactor BN-350 with damaging neutron doses of 53-59 an.s. (displacements per atom) at temperatures of 480-490 ° C, corresponding to a maximum in the temperature dependence of swelling (see table 2).

Распухание (увеличение объема ΔV/V) оценивалось методами гидростатического взвешивания по уменьшению плотности или трансмиссионной электронной микроскопией.Swelling (increase in volume ΔV / V) was evaluated by hydrostatic weighing by decreasing density or transmission electron microscopy.

Механические свойства определялись испытанием облученных образцов на разрыв на дистанционной разрывной машине.Mechanical properties were determined by tensile testing of irradiated samples on a remote tensile testing machine.

Экспериментальные данные, приведенные в таблице 2, показывают, что предварительный гомогенизирующий отжиг при температуре 1250°С в течение 0,5 часа снижает распухание образцов стали ЭП172 в ~4 раза и повышает пластичность (δо) в 1,5-2 раза.The experimental data shown in Table 2 show that preliminary homogenizing annealing at a temperature of 1250 ° C for 0.5 hours reduces the swelling of samples of EP172 steel by ~ 4 times and increases the ductility (δ о ) by 1.5-2 times.

Таким образом, применение заявляемого способа обработки боросодержащей стали ЭП172 в сочетании с холодной деформацией на 20% на готовых изделиях позволит повысить ~ в 2 раза содержание бора в твердом растворе, при этом существенно (~ в 4 раза) снизить ее распухание и повысить (~ в 1,5-2 раза) остаточную пластичность, что увеличит ресурс работы оболочек твэлов или других элементов активной зоны реактора на быстрых нейтронах.Thus, the application of the proposed method for the treatment of boron-containing steel EP172 in combination with cold deformation by 20% on finished products will increase ~ 2 times the boron content in the solid solution, while significantly (~ 4 times) reduce its swelling and increase (~ 1.5-2 times) residual ductility, which will increase the service life of the cladding of fuel rods or other elements of the reactor core on fast neutrons.

Испытания в реакторе БН-600 стали ЭК164 в качестве материала оболочек тепловыделяющих элементов опытной ТВС, облученной до повреждающей дозы 77 смещений на атом (максимальное выгорание 10,7% т.а.), показали, что увеличение диаметра твэлов с оболочкой из стали ЭК164 в холоднодеформированном состоянии почти в 2 раза меньше, чем увеличение диаметра тепловыделяющего элемента с оболочкой из стали ЧС68 в холоднодеформированном состоянии при тех же условиях облучения.Tests in the BN-600 reactor EK164 steel as the material of the shells of the fuel elements of the experimental fuel assembly irradiated to a damaging dose of 77 displacements per atom (maximum burnup 10.7%, i.e.), showed that an increase in the diameter of fuel rods with an E164 steel cladding in the cold-deformed state is almost 2 times less than the increase in the diameter of the fuel element with a shell made of steel ChS68 in the cold-deformed state under the same irradiation conditions.

Технико-экономическая эффективность от использования изобретения для материалов активных зон быстрых промышленных реакторов выражается в повышении выгорания топлива.Feasibility from the use of the invention for the materials of the active zones of fast industrial reactors is expressed in increasing fuel burnup.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таблица 2table 2 Особотонкостенная труба из аустенитной боросодержащей стали для оболочки твэла и способ ее полученияParticularly thin-walled austenitic boron-containing steel pipe for fuel cladding and method for its preparation Влияние гомогенизирующей обработки на распухание и пластичность стали ЭП172, облученной в реакторе БН-350 повреждающими дозами 53-59 с.н.а. при температурах 480-490°СThe effect of homogenizing treatment on the swelling and ductility of steel EP172 irradiated in a BN-350 reactor with damaging doses of 53-59 d.s.a. at temperatures of 480-490 ° C Распухание, ΔV/V, %Swelling, ΔV / V,% Температура опред. мех. св-в, °СTemperature fur. sv-° C Пластичность δо, %Plasticity δ about ,% Известный способKnown method 500500 4,54,5 аустенизация 1080°С, 30austenization 1080 ° C, 30 600600 3,03.0 мин + холоднаяmin + cold 3,83.8 700700 8,08.0 деформация 20%deformation 20% 750750 9,59.5 Предлагаемый способThe proposed method Гомогенизация 1250°С, 30Homogenization 1250 ° C, 30 500500 9,09.0 мин+min + 600600 8,08.0 аустенизация 1080°С, 30austenization 1080 ° C, 30 0,70.7 700700 11,511.5 мин + холодная деформация 20%min + cold deformation 20% 750750 13,513.5

Claims (3)

1. Особотонкостенная труба для оболочки тепловыделяющего элемента реактора на быстрых нейтронах из аустенитной боросодержащей стали, содержащей компоненты при их следующем соотношении, мас.%: углерод 0,05-0,09, кремний 0,3-0,6, марганец 1,0-2,0, сера не более 0,010, фосфор 0,010-0,025, хром 15,0-16,5, никель 18,0-25,0, молибден 1,9-2,5, титан 0,25-0,45, ниобий 0,1-0,4, ванадий 0,1-0,15, бор 0,001-0,005, церий 0,15 расчетное, железо остальное, имеющая при 700°С при одноосном осевом растяжении предел длительной прочности 14,0-15,0 кг/мм2 при времени испытания 10000 ч и скорость установившейся ползучести при напряжении 14 кг/мм, равную (1,0-1,1)·10-4%/ч.1. Particularly thin-walled pipe for the shell of a fuel element of a fast neutron reactor made of austenitic boron-containing steel containing components in the following ratio, wt.%: Carbon 0.05-0.09, silicon 0.3-0.6, manganese 1.0 -2.0, sulfur not more than 0.010, phosphorus 0.010-0.025, chromium 15.0-16.5, nickel 18.0-25.0, molybdenum 1.9-2.5, titanium 0.25-0.45 , niobium 0.1-0.4, vanadium 0.1-0.15, boron 0.001-0.005, cerium 0.15 calculated, the rest of iron, having at uniaxial axial tension at 700 ° C the long-term strength is 14.0-15 0 kg / mm 2 at 10,000 hours testing time and steady-state creep rate at a stress of 14 kg / mm, equal to (1.0-1.1) × 10 -4% / h. 2. Способ получения особотонкостенной трубы для оболочки тепловыделяющего элемента реактора на быстрых нейтронах из аустенитной боросодержащей стали, содержащей компоненты при их следующем соотношении, мас.%: углерод 0,05-0,09, кремний 0,3-0,6, марганец 1,0-2,0, сера не более 0,010, фосфор 0,010-0,025, хром 15,0-16,5, никель 18,0-25,0, молибден 1,9-2,5, титан 0,25-0,45, ниобий 0,1-0,4, ванадий 0,1-0,15, бор 0,001-0,005, церий 0,15 расчетное, железо остальное, включающий циклы нагрева и горячей деформации слитка, трубной заготовки и холодной деформации передельной заготовки с последующими термообработками и заключительной холодной деформацией, при этом перед горячей деформацией слитка и в процессе трубного передела заготовок проводят гомогенизирующий отжиг при температуре на 40-110°С ниже температуры образования боридной эвтектики и выше температуры, при которой содержание бора в твердом растворе не менее 20 млн-1 (20·10-4 мас.%).2. A method of obtaining a particularly thin-walled pipe for a fast-neutron reactor fuel element shell made of austenitic boron-containing steel containing components in the following ratio, wt.%: Carbon 0.05-0.09, silicon 0.3-0.6, manganese 1 , 0-2.0, sulfur no more than 0.010, phosphorus 0.010-0.025, chromium 15.0-16.5, nickel 18.0-25.0, molybdenum 1.9-2.5, titanium 0.25-0 45, niobium 0.1-0.4, vanadium 0.1-0.15, boron 0.001-0.005, cerium 0.15 calculated, iron, the rest, including cycles of heating and hot deformation of the ingot, pipe billet and cold deformation of the billet followed by ter moobrabotkami and final cold deformation, the ingot before hot deformation and redistribution during tubular blanks homogenizing annealing is conducted at a temperature 40-110 ° C below the temperature of formation of the eutectic and boride above the temperature at which the boron content of at least 20 million solid solution - 1 (20 · 10 -4 wt.%). 3. Способ по п.2, в котором температуру гомогенизирующего нагрева слитка и передельных заготовок труб задают в интервале 1180-1250°С. 3. The method according to claim 2, in which the temperature of the homogenizing heating of the ingot and the pipe billet is set in the range of 1180-1250 ° C.
RU2009135567/02A 2009-09-24 2009-09-24 Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture RU2420600C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009135567/02A RU2420600C1 (en) 2009-09-24 2009-09-24 Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009135567/02A RU2420600C1 (en) 2009-09-24 2009-09-24 Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009135567A RU2009135567A (en) 2011-03-27
RU2420600C1 true RU2420600C1 (en) 2011-06-10

Family

ID=44052638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009135567/02A RU2420600C1 (en) 2009-09-24 2009-09-24 Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2420600C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650466C2 (en) * 2014-02-25 2018-04-13 Усуй Кокусай Сангио Кайся, Лтд. Steel pipe for high-pressure fuel pipe and high-pressure fuel pipe comprising it
RU2669261C1 (en) * 2017-10-16 2018-10-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Corrosive-resistant material with high boron content
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
RU2800699C1 (en) * 2022-05-25 2023-07-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (АО "НПО "ЦНИИТМАШ") Corrosion resistant neutron absorbing steel

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114086075B (en) * 2021-11-25 2023-07-04 昆明理工大学 High-nitrogen austenitic nickel-saving stainless steel and hot working method of high-performance welding heat affected zone thereof
CN115717215B (en) * 2022-11-18 2024-03-22 中广核研究院有限公司 Stainless steel ladle shell tube material for lead-bismuth fast reactor fuel assembly and preparation method thereof

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650466C2 (en) * 2014-02-25 2018-04-13 Усуй Кокусай Сангио Кайся, Лтд. Steel pipe for high-pressure fuel pipe and high-pressure fuel pipe comprising it
RU2669261C1 (en) * 2017-10-16 2018-10-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Corrosive-resistant material with high boron content
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
WO2020214057A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" Radiation-resistant austenitic steel for an internal baffle for pressurized water reactors
US20210269905A1 (en) * 2019-04-15 2021-09-02 Joint Stock Company "Rosenergoatom" Radiation-Resistant Austenitic Steel for an Internal Baffle for Pressurized Water Reactors
RU2800699C1 (en) * 2022-05-25 2023-07-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (АО "НПО "ЦНИИТМАШ") Corrosion resistant neutron absorbing steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009135567A (en) 2011-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1867745B1 (en) Ferritic heat-resistant steel
KR101140651B1 (en) High-Cr ferritic/martensitic steels having an improved creep resistance and preparation method thereof
RU2420600C1 (en) Extra thin-wall tube from austenite boron-containing steel for cover of fuel element, and method for its manufacture
RU2412255C1 (en) Manufacturing method of structural elements of active zone of water-to-water reactor on slow neutrons from low-activated ferrite-martensitic steel
CN104694832B (en) Martensitic stainless steel for nuclear reactor and preparation method of stainless steel
EP2647732A1 (en) Precipitation-strengthened ni-based heat-resistant alloy and method for producing the same
Klueh Ferritic/martensitic steels for advanced nuclear reactors
KR101516718B1 (en) Ferrite-martensite steel having high creep resistnace and method thereof
CN113528979B (en) High-strength RAFM steel with optimized components and heat treatment process thereof
US9598750B2 (en) High Cr ferritic/martensitic steels having an improved creep resistance for in-core component materials in nuclear reactor, and preparation method thereof
KR100896988B1 (en) High-Cr Ferritic/Martensitic Steels having improved neutron irradiation stability containing an enriched boron-11 for the in-core component materials in the Gen-? fission reactor and the fusion reactor
KR20140130590A (en) Ferrite-martensite steel having high impact properties and method thereof
Rao Materials development for indian nuclear power programme: an industry perspective
CN110923547A (en) Chromium-nickel-molybdenum austenitic stainless steel flange for fast reactor nuclear power station and manufacturing method thereof
JP2010133024A (en) Austenitic high purity iron alloy having excellent high temperature property
KR101769744B1 (en) Educed-activation ferrite-martensite steel with high tensile strength and creep resistnace and method thereof
CN111690864B (en) Preparation method of nuclear grade stainless steel for high-level waste glass curing container
EP0090115B1 (en) Cold worked ferritic alloys and components
KR101764097B1 (en) Reduced-activation ferrite-martensite steel with high creep resistnace and method thereof
RU2303075C2 (en) Low-activated radiation-resistant steel for bodies of nuclear power plant reactors
KR101275105B1 (en) High Cr Ferritic/Martensitic steels having an improved creep resistance for in-core component materials in nuclear reactor, and preparation method thereof
CN114262821B (en) Pure phosphoric acid corrosion resistant nickel-based corrosion-resistant alloy material and preparation method thereof
KR101444750B1 (en) the Ni-Cr-Mo low alloy steel improved resistance of temper embrittleness and the manufacturing method thereof
RU2176674C1 (en) Method of heat treatment of high-strength corrosion-resistant chromium-nickel martensitic steels
RU2397272C2 (en) Steel for vessel structures of nuclear power stations