Вид РИД
Изобретение
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.
|