×
20.01.2018
218.016.1575

Результат интеллектуальной деятельности: ТЕПЛОСТОЙКАЯ И РАДИАЦИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплостойким радиационно-стойким сталям, используемым для изготовления основного оборудования атомных энергетических установок. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,10-0,20, кремний 0,02-0,40, марганец 0,02-0,6, хром 2,0-2,5, никель 1,25-2,0, молибден 0,35-0,7, ванадий 0,10-0,15, медь 0,005-0,03, кобальт 0,001-0,03, сера 0,0005-0,003, фосфор 0,0005-0,004, мышьяк 0,001-0,004, сурьма 0,001-0,004, олово 0,001-0,004, водород 0,00001-0,00012, алюминий 0,015-0,035, азот 0,0001-0,008, кислород 0,0001-0,0030, висмут 0,001-0,004, свинец 0,001-0,004, железо - остальное. Повышаются служебные и технологические характеристики стали, а именно предел текучести и предел прочности при температуре эксплуатации до 400°C, обеспечиваются гарантированно низкие значения критической температуры хрупкости, повышается стойкость к охрупчиванию при термическом воздействии и нейтронном облучении. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сталям 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.

(RU 2135623, C22C 38/52, опубликовано 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, железо 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, C22C 38/60, C22C 38/52, опубликовано 10.02.2012)

Известные стали обладают высокой стойкостью к радиационному охрупчиванию, однако, при характерных для реакторов перспективных проектов повышенных температурах эксплуатации (до 400°C) они не обладают требуемыми характеристиками по пределам текучести и прочности, а также не могут гарантированно обеспечить требуемый ресурс корпуса для реакторов перспективных проектов (до 120 лет).

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 нейтронном облучении.

Технический результат достигают тем, что теплостойкая и радиционно-стойкая сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, кобальт, серу, фосфор, мышьяк, сурьму, олово, водород, алюминий, азот, кислород, висмут, свинец и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углерод 0,10-0,20
кремний 0,02-0,40
марганец 0,02-0,60
хром 2,0-2,5
никель 1,25-2,0
молибден 0,35-0,7
ванадий 0,10-0,15
медь 0,005-0,03
кобальт 0,001-0,03
сера 0,0005-0,003
фосфор 0,0005-0,004
мышьяк 0,001-0,004
сурьма 0,001-0,004
олово 0,001-0,004
водород 0,00001-0,00012
алюминий 0,015-0,035
азот 0,0001-0,008
кислород 0,0001-0,0030
висмут 0,001-0,004
свинец 0,001-0,004
железо остальное

Технический результат также достигается тем, что сталь содержит суммарное содержание фосфора, сурьмы, олова, висмута и свинца, определяемое соотношением (P+Sb+Sn+Bi+Pb)≤0,008 мас. %; дополнительно содержит цирконий, ниобий и редкоземельные металлы, выбранные из группы, включающей иттрий, неодим и празеодим, при следующем соотношении компонентов, мас. %: ниобий 0,005-0,08; цирконий 0,005-0,04; иттрий, и/или неодим, и/или празеодим 0,005-0,12, причем суммарное содержание иттрия, неодима и празеодима составляет 0,005-0,12 мас. %.

Оптимальное содержание углерода 0,10-0,20 мас. %, хрома 2,0-2,5 мас. %, никеля 1,25-2,0 мас. % и ванадия 0,10-0,15 мас. % обеспечивает повышение прочностных и вязко-пластических свойств стали: предела текучести и предела прочности, а также увеличение бейнитной прокаливаемости изделия, например, заготовки элемента корпуса атомного реактора.

Ограничение индивидуального содержания фосфора 0,0005-0,004 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 ≤0,008 мас. % обеспечивает повышение комплекса вязко-пластических свойств, гарантирует низкие значения критической температуры хрупкости и снижает чувствительность стали к тепловому и радиационному охрупчиванию.

При этом содержание в стали кислорода 0,0001-0,0030 мас. %, азота 0,0001-0,008 мас. % и водорода 0,00001-0,00012 мас. % обеспечивает высокую стабильность вязко-пластических свойств и низкую чувствительность к флокенообразованию.

Введение добавок алюминия 0,015-0,035, а также 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. %. Ниобий, кроме контроля границ зерен, в присутствии никеля заметно усиливает эффект дисперсионного твердения, что обеспечивает повышение прочностных характеристик и теплостойкости при сохранении вязко-пластических характеристик на высоком уровне.

Оптимальное содержание алюминия, ниобия, циркония и редкоземельных металлов иттрия, неодима и празеодима обеспечивает глобулярную морфологию, малый размер (≈1 мкм) и равномерное распределение остаточных неметаллических включений (преимущественно, комплексных оксисульфидов). За счет этого улучшается однородность материала, уменьшается анизотропия и количество внутренних дефектов, повышаются механические свойства стали. Снижению содержания неметаллических включений способствует также ограничение содержания серы (0,005-0,003 мас. %).

Были исследованы служебные характеристики стали, содержащей, мас. %: углерод 0,16; кремний 0,032; марганец 0,04; хром 2,2; никель 1,85; 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 0,022; азот 0,0009; кислород 0,0001-0,0012; висмут 0,001; свинец 0,001; 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 корпуса 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.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 58 items.
20.01.2014
№216.012.9762

Способ производства полого слитка из стали

Изобретение относится к области металлургии. Способ производства полого слитка включает выплавку стали, ее внепечную обработку и разливку сверху в форму с центровым стержнем. Коррекцию содержания основных ликвирующих элементов - углерода, серы, фосфора, кислорода и водорода - проводят в дуговой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504453
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.02.2014
№216.012.9df2

Способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса с патрубком

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавления фасонных заготовок, в частности корпусов фонтанной арматуры, с фланцами и патрубками. Переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с выплавкой вертикального корпуса и горизонтальных патрубков и увеличением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506142
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a25d

Способ переработки цинксодержащих металлургических отходов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке цинксодержащих металлургических отходов вельцеванием. Способ переработки цинксодержащих металлургических отходов включает смешение отходов с коксовой мелочью, окомкование шихты и последующее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507280
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.03.2014
№216.012.ac44

Шихта для вельцевания цинксвинецоловосодержащих материалов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для переработки цинксвинецоловосодержащих материалов, например, промпродуктов медной промышленности - цинксодержащих пылей медного производства. Шихта для вельцевания цинксвинецоловосодержащих материалов содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509815
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2014
№216.012.b045

Способ изготовления гнутого элемента из толстостенной трубы для установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии изготовления гнутых элементов из труб. Осуществляют индукционный нагрев трубы, движущейся через кольцевой индукционный нагреватель, гибку по нагретому участку с охлаждением обдувом зон растяжения и сжатия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510840
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b3e0

Способ натяжения цепи двигателя автомобиля и натяжитель цепи двигателя автомобиля

Изобретение относится к способам и приспособлениям для изменения натяжения цепей и может найти применения в двигателях автомобиля. Способ натяжения цепи двигателя заключается в том, что натяжение цепи производят посредством штока (2), размещенного в корпусе (1) натяжителя. Шток (2) приводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511764
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c500

Способ вельцевания окисленных цинксодержащих материалов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Окисленные цинксодержащие материалы с коксиком в качестве твердого углеродистого восстановителя подают во вращающуюся трубчатую печь и подвергают вельцеванию с подачей дутья в виде паровоздушной смеси в зону температур 1050-1150°С при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516191
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.06.2014
№216.012.d632

Автомобильная коробка передач

Изобретение относится к автомобильным синхронизированным коробкам передач. Автомобильная коробка передач содержит картер, первичный вал с зубчатым венцом, сопряженным с зубчатым колесом привода промежуточного вала с напрессованными на нем шестернями, сопряженными с зубчатыми колесами вторичного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520612
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.08.2014
№216.012.eda6

Жаропрочный сплав

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей горячей зоны авиационных двигателей, теплонагруженных элементов ракет и для производства деталей специальной техники. Жаропрочный сплав содержит, ат.%: титан 20-35, ванадий 20-35, ниобий 20-35,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526657
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.11.2014
№216.013.0474

Смесь для выплавки стали в электродуговой печи с получением сырьевого материала для цинковой промышленности

Изобретение относится к электросталеплавильному производству, в частности к составу смеси для выплавки стали в электродуговой печи. Смесь содержит, мас.%: пыль системы газоочистки электродуговой печи 60-90 и коксовую мелочь 10-40. Изобретение позволяет получить сырьевой материал для цинковой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532538
Дата охранного документа: 10.11.2014
Showing 11-20 of 54 items.
20.03.2014
№216.012.ac44

Шихта для вельцевания цинксвинецоловосодержащих материалов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для переработки цинксвинецоловосодержащих материалов, например, промпродуктов медной промышленности - цинксодержащих пылей медного производства. Шихта для вельцевания цинксвинецоловосодержащих материалов содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509815
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2014
№216.012.b3e0

Способ натяжения цепи двигателя автомобиля и натяжитель цепи двигателя автомобиля

Изобретение относится к способам и приспособлениям для изменения натяжения цепей и может найти применения в двигателях автомобиля. Способ натяжения цепи двигателя заключается в том, что натяжение цепи производят посредством штока (2), размещенного в корпусе (1) натяжителя. Шток (2) приводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511764
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c500

Способ вельцевания окисленных цинксодержащих материалов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Окисленные цинксодержащие материалы с коксиком в качестве твердого углеродистого восстановителя подают во вращающуюся трубчатую печь и подвергают вельцеванию с подачей дутья в виде паровоздушной смеси в зону температур 1050-1150°С при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516191
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.08.2014
№216.012.eda6

Жаропрочный сплав

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей горячей зоны авиационных двигателей, теплонагруженных элементов ракет и для производства деталей специальной техники. Жаропрочный сплав содержит, ат.%: титан 20-35, ванадий 20-35, ниобий 20-35,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526657
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.11.2014
№216.013.0474

Смесь для выплавки стали в электродуговой печи с получением сырьевого материала для цинковой промышленности

Изобретение относится к электросталеплавильному производству, в частности к составу смеси для выплавки стали в электродуговой печи. Смесь содержит, мас.%: пыль системы газоочистки электродуговой печи 60-90 и коксовую мелочь 10-40. Изобретение позволяет получить сырьевой материал для цинковой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532538
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.04ef

Сталь

Изобретение относится к металлургии, а именно к высококачественным легированным конструкционным сталям для изготовления силовых деталей, шестерен и валов, поверхности которых упрочняют цементацией или нитроцементацией. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,14-0,16, марганец 0,25-0,50, кремний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532661
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.04f0

Сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высококачественным легированным конструкционным сталям, применяемым для изготовления силовых деталей, шестерен и валов, поверхности которых упрочняют азотированием. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,33-0,40, марганец 0,25-0,50, кремний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532662
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.01.2015
№216.013.18c8

Способ устранения сгибательно-приводящей контрактуры первого пальца кисти у больных с детским церебральным параличом

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии. Способ включает выделение дистальной части сухожилия m. flexor pollicis longus и его пересечение на границе дистальной и средней трети проксимальной фаланги. Проводят фиксацию дистального фрагмента сухожилия m. flexor pollicis longus к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537772
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.02.2015
№216.013.2698

Способ раскисления стали при электрошлаковом переплаве

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве сталей с низким содержанием кислорода. Способ включает расплавление расходуемого электрода, замер активности кислорода и последующее раскисление шлаковой ванны смесью для раскисления, содержащей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541333
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.04.2016
№216.015.38d6

Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке сплошных и полых слитков из конструкционных борсодержащих сталей. Флюс содержит, мас.%: оксид алюминия 7-10, оксид магния 3-8, фторид кальция 48-57, фторид магния 28-35. Изобретение позволяет создать...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582406
Дата охранного документа: 27.04.2016
+ добавить свой РИД