Результат интеллектуальной деятельности: СТАЛЬ

Изобретение относится к области производства сталей для основного оборудования атомных энергетических установок. В частности, касается радиационно стойких сталей, применяемых для изготовления корпуса реакторов типа ВВЭР.

Известна сталь, применяемая в этой области, следующего химического состава, мас.%:

углерод 0,13-0,18

марганец 0,3-0,6

кремний 0,15-0,3

никель 1,0-1,6

хром 1,6-2,5

молибден 0,5-0,7

ванадий 0,01-0,12

церий 0,002-0,04

медь 0,01-0,1

сурьма 0,0005-0,009

олово 0,0005-0,009

фосфор 0,002-0,01

сера 0,001-0,01

железо - остальное.

Известная сталь в виде примеси содержит мышьяк в количестве 0,004-0,02 мас.% [1]. Сталь может использоваться при воздействии облучения дозой 1·10²⁰ н/см² (Е≥0,5 МэВ) при температуре 300-350°С.

Недостатком этой стали является склонность к охрупчиванию под воздействием облучения.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности является сталь следующего химического состава, мас.%:

углерод 0,13-0,18

марганец 0,30-0,60

кремний 0,17-0,37

никель 1,0-1,5

хром 1,8-2,3

молибден 0,5-0,7

ванадий 0,01-0,12

медь ≤0,008

сурьма ≤0,005

олово ≤0,005

мышьяк ≤0,01

сера ≤0,012

фосфор ≤0,01

кобальт ≤0,030

железо - остальное

при суммарном содержании фосфора, сурьмы и олова менее 0,015 мас.% [2].

Однако для современных корпусов реакторов типа ВВЭР-1000 с ресурсом до 60 лет радиационная стойкость данной стали является недостаточной.

Техническим результатом изобретения является повышение стойкости к радиационному охрупчиванию, снижение отпускной хрупкости и гарантированное получение низкой температуры хрупковязкого перехода.

Технический результат достигается тем, что сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, кобальт, серу, фосфор, мышьяк, сурьму, олово, водород и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод 0,13-0,18

кремний 0,17-0,37

марганец 0,30-0,60

хром 1,80-2,30

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.

Технический результат также достигается тем, что суммарное содержание фосфора, сурьмы и олова определяется следующим соотношением: (P+Sb+Sn)≤0,012%.

Как известно, радиационная стойкость перлитных сталей для оборудования атомных энергетических установок определяется, главным образом, содержанием таких элементов, как фосфор, олово, сурьма и никель, а также присутствием водорода.

Значительное снижение радиационной стойкости корпусных сталей проявляется при содержании никеля более 1,3 мас.%. Усиление никелем радиационного охрупчивания обусловлено не собственным его действием, а его соединениями с примесями, главным образом, с фосфором, сурьмой, оловом и медью. Потому радиационное охрупчивание стали никель усиливает не всегда, а только в тех случаях, когда концентрации примесей в стали превышают некоторые критические значения. Снижением концентрации примесей ниже критических можно устранить охрупчивающее действие никеля. В связи с этим суммарное содержание фосфора, сурьмы и олова определяется следующим соотношением (P+Sb+Sn)≤0,012%. Содержание серы в заявленных пределах обеспечивает ее минимальное влияние на пластичность стали и обеспечивает снижение критической температуры хрупкости.

Водород, растворенный в стали, оказывает существенное влияние на ее свойства и качество - снижает пластичность (повышает критическую температуру хрупкости), является причиной возникновения таких дефектов, как флокены. Однако при содержании водорода 0,0002 мас.%, например, в поковках стали толщиной не более 0,5 метра и при содержании водорода 0,0001%, например, в поковках стали небольших толщин (около 5-50 мм) сталь по изобретению обладает абсолютным иммунитетом к образованию флокенов и имеет высокий уровень пластичности и вязкости. При этом полностью отпадает необходимость проведения антифлокенной обработки поковок, что значительно сокращает цикл предварительной термической обработки.

Достижение технического результата подтверждается данными, приведенными в таблице 1.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2096755/01, 1975.

2. RU 2166559, C22C 38/60, опубликовано 30.10.1994.