RU2633408C1 - Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь - Google Patents
Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633408C1 RU2633408C1 RU2016151918A RU2016151918A RU2633408C1 RU 2633408 C1 RU2633408 C1 RU 2633408C1 RU 2016151918 A RU2016151918 A RU 2016151918A RU 2016151918 A RU2016151918 A RU 2016151918A RU 2633408 C1 RU2633408 C1 RU 2633408C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- antimony
- phosphorus
- tin
- arsenic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сталям для основного оборудования атомных энергетических установок. Теплостойкая радиационно-стойкая сталь содержит, мас. %: углерод 0,10-0,20; кремний 0,02-0,12; марганец 0,02-0,12; хром 1,70-2,10; никель 3,2-5,00; молибден 0,35-0,70; ванадий 0,010-0,15; медь 0,005-0,03; кобальт 0,001-0,03; сера 0,0005- 0,03; фосфор 0,0005-0,003; мышьяк 0,001-0,004; сурьма 0,001-0,004; олово 0,001-0,004; водород 0,00001-0,0001; алюминий 0,015-0,035; висмут 0,001-0,004; свинец 0,001-0,003; азот 0,0001-0,008; кислород 0,0001-0,0030; ниобий 0,005-0,08; цирконий 0,005-0,04, по меньшей мере один редкоземельный металл, выбранный из группы, включающей иттрий, неодим и празеодим 0,005-0,12; железо остальное. Сталь характеризуется высокими значениями предела текучести и предела прочности при температуре эксплуатации до 400°C. Обеспечиваются низкие значения критической температуры хрупкости, высокая стойкость к охрупчиванию при термическом воздействии и нейтроном облучении. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к составам сталей для основного оборудования атомных энергетических установок.
Известна радиационно-стойкая сталь 15Х2МФА для изготовления корпусов ядерных реакторов, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, молибден, никель, кобальт, медь, мышьяк, серу, фосфор, сурьму, олово и железо при следующих соотношениях компонентов, мас. %: углерод 0,13-0,18; кремний 0,17-0,37; марганец 0,30-0,60; хром 2,5-3,0; ванадий 0,25-0,35; молибден 0,60-0,80; никель ≈0,4; кобальт ≈0,025; медь ≈0,01; мышьяк ≈0,01; сера ≈0,015; фосфор ≈0,012; сурьма ≈0,005; олово ≈0,005; железо остальное (Описание RU 2135623, C22C 38/52, опубл. 27.08.1999).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, кобальт, серу, фосфор, мышьяк, сурьму, олово и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водород при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,13-0,18; кремний 0,17-0,37; марганец 0,30-0,60; хром 1,8-2,3; никель 1,0-1,3; молибден 0,5-0,7; ванадий 0,10-0,12; медь 0,005-0,06; кобальт 0,005-0,03; сера 0,0005-0,006; фосфор 0,0005-0,006; мышьяк 0,005-0,010; сурьма 0,0005-0,005; олово 0,0005-0,005; водород 0,0001-0,0002; железо остальное. При этом суммарное содержание фосфора, сурьмы и олова определяется следующим соотношением (P+Sb+Sn)≤0,012% (RU 2441940, С22С 38/60, С22С 38/52, опубл. 10.02.2012).
Известные стали обладают высокой стойкостью к радиационному охрупчиванию, однако при повышенных температурах эксплуатации 400°C в составе корпуса реактора они не обладают требуемыми характеристиками по пределам текучести и прочности, а также не обеспечивают гарантированно низких значений критической температуры хрупкости и стойкости к охрупчиванию при термическом воздействии в течение длительного времени.
Задачей изобретения и его техническим результатом является повышение служебных и технологических характеристик стали для корпуса реактора: предела текучести и предела прочности при температуре эксплуатации до 400°C, обеспечение гарантированно низких значений критической температуры хрупкости, повышение стойкости к охрупчиванию при термическом воздействии и нейтроном облучении.
Технический результат достигается тем, что теплостойкая и радиационно-стойкая сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, кобальт, серу, фосфор, мышьяк, сурьму, олово, водород, алюминий, висмут, свинец, азот, кислород, ниобий, цирконий и редкоземельные металлы, выбранные из группы, включающей иттрий, неодим и празеодим, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод | 0,10-0,20 |
кремний | 0,02-0,12 |
марганец | 0,02-0,12 |
хром | 1,70-2,10 |
никель | 3,2-5,0 |
молибден | 0,35-0,70 |
ванадий | 0,010-0,15 |
медь | 0,005-0,03 |
кобальт | 0,001-0,03 |
сера | 0,0005-0,03 |
фосфор | 0,0005-0,003 |
мышьяк | 0,001-0,004 |
сурьма | 0,001-0,004 |
олово | 0,001-0,004 |
водород | 0,00001-0,0001 |
алюминий | 0,015-0,035 |
висмут | 0,001-0,004 |
свинец | 0,001-0,003 |
азот | 0,0001-0,008 |
кислород | 0,0001-0,0030 |
ниобий | 0,02-0,08 |
цирконий | 0,02-0,05 |
иттрий, и/или неодим, | |
и/или празеодим | 0,02-0,12 |
железо | остальное |
Технический результат также достигается тем, что суммарное содержание фосфора, мышьяка, сурьмы, олова, висмута и свинца определяется следующим соотношением (P+As+Sb+Sn+Bi+Pb)≤0,007 мас. %.
Сталь по изобретению с содержанием углерода 0,10-0,20 мас. %, никеля 3,2-5,0 мас. %, хрома 1,70-2,10 мас. %, молибдена 0,35-0,70 мас. % и ванадия 0,010-0,15 мас. % обладает повышенными прочностными и вязкопластическими свойствами, а также увеличенной бейнитной прокаливаемостью.
Содержание кремния 0,02-0,12 мас. % и марганца 0,02-0,12 мас. % обеспечивает снижение склонности стали к ликвации при разливке крупных слитков, а также снижает чувствительность стали к радиационному и тепловому охрупчиванию.
Ограничение содержания фосфора 0,0005-0,003 мас. %, мышьяка 0,001-0,004 мас. %, сурьмы 0,001-0,004 мас. %, олова 0,001-0,004 мас. %, висмута 0,001-0,004 мас. % и свинца 0,001-0,004 мас. %, а также их суммарного содержания <0,007 мас. % обеспечивает повышение комплекса вязкопластических свойств, гарантирует низкие значения критической температуры хрупкости и снижает чувствительность стали к тепловому и радиационному охрупчиванию.
Поддержание содержания кислорода, азота и водорода в заданных пределах (0,0001-0,0030 мас. %, 0,0001-0,008 мас. % и 0,00001-0,0001 мас. % соответственно) обеспечивает снижение чувствительности стали к флокенообразованию и высокую стабильность прочностных свойств при нейтронном воздействии и повышенной температуре.
Дополнительное введение добавок алюминия 0,015-0,035, иттрия 0,005-0,12 мас. %, и/или неодима 0,005-0,12 мас. %, и/или празеодима 0,005-0,12 мас. %, в сочетании с ниобием (0,005-0,08 мас. %) и цирконием (0,005-0,04 мас. %) обеспечивает возможность дополнительного глубокого рафинирования металла от газов и неметаллических включений, что дополнительно обеспечивает гарантированно низкие значения критической температуры хрупкости, повышение стойкости к охрупчиванию при термическом воздействии и нейтроном облучении. При этом суммарное содержание иттрия, неодима и празеодима в стали должно составлять 0,005-0,12 мас. %. Кроме того, при повышенном содержании никеля 3,2-5,0 мас. % ниобий, помимо рафинирующего эффекта несколько усиливает дисперсионное твердение за счет выделения при отпуске наноразмерных карбидов типа MC, что обеспечивает повышение прочностных характеристик и теплостойкости при сохранении вязкопластических характеристик на высоком уровне.
Снижению содержания неметаллических включений способствует также ограничение содержания серы 0,0005-0,03 мас. %.
Были исследованы служебные характеристики стали, содержащей, мас. %: углерод 0,08; кремний 0,032; марганец 0,05; хром 1,9; никель 4,25; молибден 0,55; ванадий 0,12; медь 0,006; кобальт 0,02; сера 0,0008; фосфор 0,0006; мышьяк 0,002; сурьма 0,002; олово 0,002; водород 0,0001; алюминий 0,025; азот 0,0009; кислород 0,0011; висмут 0,0015; свинец 0,0015; ниобий 0,03, цирконий 0,01, неодим 0,007, железо остальное.
Установлено, что сталь по изобретению после соответствующей термической обработки обеспечивает требуемый уровень и стабильность важнейших физико-механических свойств, определяющих работоспособность материала при его использовании для изготовления корпуса атомного реактора.
Так, заявляемая сталь обеспечивает категорию прочности КП50-КП55 при температурах до 400°C и имеет критическую температуру хрупкости не выше минус 90°C. Проведенные эксперименты по тепловому охрупчиванию по режиму, эквивалентному 60 годам эксплуатации, показали, что предлагаемая сталь имеет меньший сдвиг критической температуры по сравнению с имеющейся сталью промышленной выплавки (25°C и 40°C соответственно). Повышенные на 15-20% прочностные свойства стали по изобретению позволят изготавливать из нее корпусы реакторов перспективных проектов с рабочей температурой до 400°C, а высокий уровень вязкопластических свойств и низкая скорость их деградации позволят обеспечить ресурс корпуса реактора до 100-120 лет.
Claims (2)
1. Теплостойкая радиационно-стойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, кобальт, серу, фосфор, мышьяк, сурьму, олово и водород, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий, висмут, свинец, азот, кислород, ниобий, цирконий и по меньшей мере один редкоземельный металл, выбранный из группы, включающей иттрий, неодим и празеодим, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,10-0,20; кремний 0,02-0,12; марганец 0,02-0,12; хром 1,70-2,10; никель 3,2-5,00; молибден 0,35-0,70; ванадий 0,010-0,15; медь 0,005-0,03; кобальт 0,001-0,03; сера 0,0005-0,03; фосфор 0,0005-0,003; мышьяк 0,001-0,004; сурьма 0,001-0,004; олово 0,001-0,004; водород 0,00001-0,0001; алюминий 0,015-0,035; висмут 0,001-0,004; свинец 0,001-0,003; азот 0,0001-0,008; кислород 0,0001-0,0030; ниобий 0,005-0,08; цирконий 0,005-0,04, по меньшей мере один редкоземельный металл, выбранный из группы, включающей иттрий, неодим и празеодим 0,005-0,12, железо остальное.
2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что суммарное содержание фосфора, мышьяка, сурьмы, олова, висмута и свинца составляет (P+As+Sb+Sn+Bi+Pb)≤0,007 мас. %.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151918A RU2633408C1 (ru) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016151918A RU2633408C1 (ru) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2633408C1 true RU2633408C1 (ru) | 2017-10-12 |
Family
ID=60129320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016151918A RU2633408C1 (ru) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2633408C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2773227C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2022-05-31 | Акционерное общество "Наука и инновация" | Теплостойкая и радиационностойкая сталь |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4892702A (en) * | 1987-10-16 | 1990-01-09 | Framatome | Light-water nuclear reactor vessel and process for its manufacture |
US5292384A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-08 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Cr-W-V bainitic/ferritic steel with improved strength and toughness and method of making |
RU2212323C1 (ru) * | 2002-01-31 | 2003-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Малоактивируемый радиационностойкий сварочный материал |
RU2441940C1 (ru) * | 2010-07-06 | 2012-02-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Сталь |
CN106148845A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-23 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种适用于中子辐照环境的低活化贝氏体钢及制备方法 |
-
2016
- 2016-12-28 RU RU2016151918A patent/RU2633408C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4892702A (en) * | 1987-10-16 | 1990-01-09 | Framatome | Light-water nuclear reactor vessel and process for its manufacture |
US5292384A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-08 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Cr-W-V bainitic/ferritic steel with improved strength and toughness and method of making |
RU2212323C1 (ru) * | 2002-01-31 | 2003-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Малоактивируемый радиационностойкий сварочный материал |
RU2441940C1 (ru) * | 2010-07-06 | 2012-02-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Сталь |
CN106148845A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-23 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种适用于中子辐照环境的低活化贝氏体钢及制备方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2773227C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2022-05-31 | Акционерное общество "Наука и инновация" | Теплостойкая и радиационностойкая сталь |
RU2777681C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2022-08-09 | Акционерное общество "Наука и инновация" | Высокопрочная теплостойкая и радиационностойкая сталь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6562476B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼とその製造方法 | |
KR20090130331A (ko) | 내입계 부식성 및 내응력 부식 균열성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강 및 오스테나이트계 스테인리스 강재의 제조 방법 | |
US20110162764A1 (en) | High-cr ferritic/martensitic steel having improved creep resistance and preparation method thereof | |
US7935303B2 (en) | Low alloy steel | |
JP2012188747A (ja) | 原子力発電機器用鍛鋼材および原子力発電機器用溶接構造物 | |
JP6547599B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼 | |
KR20140132604A (ko) | 크립 저항성이 우수한 페라이트-마르텐사이트 강 및 그 제조방법 | |
US9598750B2 (en) | High Cr ferritic/martensitic steels having an improved creep resistance for in-core component materials in nuclear reactor, and preparation method thereof | |
JP6575392B2 (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼 | |
RU2633408C1 (ru) | Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь | |
CN111621702A (zh) | 用于高放废料玻璃固化容器的核级不锈钢 | |
RU2665854C1 (ru) | Толстолистовая хладостойкая сталь | |
RU2662512C2 (ru) | Аустенитная жаропрочная и коррозионно-стойкая сталь | |
RU2634867C1 (ru) | Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь | |
JP2021508774A (ja) | 高強度鋼板及びその製造方法 | |
RU2773227C1 (ru) | Теплостойкая и радиационностойкая сталь | |
KR102277730B1 (ko) | 열간가공성 및 인장 특성이 우수한 보론 함유 스테인리스강 및 그 제조 방법 | |
RU2777681C1 (ru) | Высокопрочная теплостойкая и радиационностойкая сталь | |
RU2703318C1 (ru) | Радиационно-стойкая аустенитная сталь для внутрикорпусной выгородки ввэр | |
RU2515716C1 (ru) | Малоактивируемая жаропрочная радиационностойкая сталь | |
RU2608251C1 (ru) | Хладостойкая аустенитная высокопрочная сталь | |
RU2790717C1 (ru) | Нестабилизированная аустенитная сталь, устойчивая к локальной коррозии в скд-воде | |
RU2716922C1 (ru) | Аустенитная коррозионно-стойкая сталь с азотом | |
KR100346307B1 (ko) | 알루미늄과 질소 첨가 고인성 원자로용 저합금강 | |
RU2397272C2 (ru) | Сталь для корпусных конструкций атомных энергоустановок |