Малоактивируемая жаропрочная сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к экологически чистым малоактивируемым жаропрочным сталям с пониженной остаточной активностью для изготовления оборудования АЭС, используемого в условиях интенсивного нейтронного облучения. Целью изобретения является повышение кратковременных механических свойств и длительной прочности малоактивируемой стали при сохранении уровня спада ее наведенной активности после нейтронного облучения. Сталь дополнительно содержит бор, титан и церий при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,10 - 0,20; кремний 0,02 - 1,0; марганец 0,5 - 2,0; хром 10,0 - 13,9; вольфрам 0,8 - 2,9; ванадий 0,05 - 0,45; титан 0,01 - 0,10; бор 0,0005 - 0,0080; церий 0,001 - 0,100; железо остальное, при этом структурный эквивалент A должен удовлетворять условию A ≅ 11 . 2 табл.

Изобретение относится к металлургии сталей, в частности экологически чистых харопрочных сталей с пониженной остаточной активностью для изготовления оборудования АЭС, работающего при температурах до 650^оС в условиях интенсивного нейтронного облучения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной стали является малоактивируемая сталь следующего химического состава, мас. Углерод 0,17 Кремний 0,20 Марганец 0,40 Хром 11,52 Вольфрам 1,83 Ванадий 0,22 Железо Остальное [1] Достоинством указанной стали является ускоренный спад ее наведенной активности в результате отсутствия в ее составе ниобия, молибдена, никеля и других активируемых элементов. Однако сталь при этом характеризуется пониженными кратковременными механическими свойствами и длительной прочностью при температуре 560^оС.

Целью изобретения является повышение кратковременных механических свойств и длительной прочности малоактивируемой стали при сохранеии уровня спада ее наведенной активности после нейтронного облучения.

Для достижения поставленной цели жаропрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам и ванадий, дополнительно содержит бор, титан и церий при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,10-0,20 Кремний 0,02-1,00 Марганец 0,5-2,0 Хром 10,0-13,9 Вольфрам 0,8-2,9 Ванадий 0,05-0,45 Титан 0,01-0,10 Бор 0,0005-0,008 Церий 0,001-0,100 Железо Остальное, при этом структурный эквивалент А должен удовлетворять условию А ≅11,0.

Сохранение принципа легирования стали, предусматривающего исключение из ее состава наиболее активируемых элементов, таких как никель, молибден и ниобий, обеспечивает сохранение ускоренного спада наведенной активности предлагаемой стали, т.е. ее низкую активируемость после интенсивного нейтронного облучения флюенсом, равным 10²³ Н/см². При этом введение в сталь бора, церия и титана соответственно в количествах 0,0005-0,008; 0,001-0,1 и 0,01-0,1% обеспечивает повышение уровня ее кратковременных механических свойств и длительной прочности при температуре 550^оС за счет создания определенной морфологии упрочняющей карбидной фазы в мартенситной структуре стали и упрочнения межзеренных границ в аустенитном состоянии.

П р и м е р ы. Опытные плавки стали выплавляли в вакуумно-индукционных печах "Бальцерс". Деформируемость стали при ковке на заготовку удовлетворительная. Температурный интервал горячей деформации 900-1200^оС.

Механические свойства определяли на стандартных образцах при испытании на растяжение по ГОСТ 10446-80. Испытания на длительную прочность проводили на стандартных образцах в соответствии c ГОСТ 10145-81.

Спад наведенной активности оценивали по соотношению ядерной физики А^н η˙ ˙Σ_акт.Р(1 e^-λ^t), где А^н наведенная активность, Рд; η эффективность регистрации; средняя плотность нейтронов, нейтр./см² х с; Σ _акт. макросечение для изотопа; Р масса исходного изотопа; λ постоянная распада изотопа; t длительность облучения.

Химический состав и свойства предлагаемой стали и известной (прототипа) представлены в табл. 1 и 2.

По сравнению с прототипом предлагаемая малоактивируемая сталь характеризуется повышенной длительной прочностью, а также повышенными прочностью и пластичностью при температуре 550^оС при сохранении ускоренного спада наведенной активности после нейтронного облучения. Ускоренный спад наведенной активности стали улучшает экологическую обстановку на атомных станциях и снижает время захоронения радиоактивных отходов.

Предлагаемая сталь технологична при горячей деформации, термической и механической обработках и рекомендуется для изготовления деталей конструкций, работающих в активной зоне реакторов АЭС.

Формула изобретения

МАЛОАКТИВИРУЕМАЯ ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения кратковременных механических свойств и длительной прочности при сохранении уровня спада наведенной активности после нейтронного облучения, она дополнительно содержит бор, титан и церий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,10 0,20
Кремний 0,02 1,00
Марганец 0,5 2,0
Хром 10,0 13,9
Вольфрам 0,8 2,9
Ванадий 0,05 0,45
Титан 0,01 0,10
Бор 0,0005 0,0080
Церий 0,001 0,100
Железо Остальное
при этом структурный эквивалент A должен удовлетворить условию: A ≅ 11.

РИСУНКИ

Рисунок 1