Сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкционной стали, применяемой для изготовления деталей атомных реакторов. Цель - снижение радиационного распухания, повышение пластичности, коррозионной стойкости в присутствии внутритвэльных агрессивных сред при облучении в качестве конструкционных материалов в условиях эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах. Сталь дополнительно содержит иттрий, магний и/или кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,01 - 0,05; хром 14,5 - 17; никель 14,5 - 16,5; молибден 2 - 3,3; марганец 0,2 - 1,2; титан 0,8 - 1,3; кремний 0,3 - 0,6; азот 0,005 - 0,015; бор 0,0001 - 0,005; магний и/или кальций 0,0005 - 0,005; иттрий 0,0005 - 0,005; железо остальное, при выполнении соотношения титан - (углерод + азот) 4 > 0,7. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкционной стали, которая используется для изготовления различных деталей атомных реакторов на быстрых и тепловых нейтронах. Цель изобретения снижение радиационного распухания, повышение пластичности, коррозионной стойкости в присутствии внутритвэльных агрессивных сред при облучении в качестве конструкционных материалов в условиях эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах. Предлагаемую и известную стали (табл.1) выплавляли в вакуумной индукционной печи из чистых компонентов. Образцы изготавливали прокаткой и закаливали от 1100^оС в воде. Закаленные стали облучали в материаловедческих сборках в реакторе БН-600 при 380-500^оС. Флюэнс быстрых нейтронов с энергией Е 0,1 МэВ составил 1,5 ˙10²⁷ н.м.2 (т.е. повреждающая доза равна 60 смещений на атом или 60 сна). После облучения образцы извлечены из реактора и исследованы. Определяли следующие характеристики. 1. Величину радиационного "распухания" Δ V/V, т.е. относительное изменение объема, 2. Пластичность δ (относительное удлинение,). Кроме того, проводили специальные имитационные исследования коррозионной повреждаемости сталей в присутствии теллура и цезия, т.е. той химически агрессивной среды, которая находится внутри твэла. Агрессивная среда была нагрета до 650^оС. Повреждаемость характеризовалась глубиной Н проникновения дефектов (трещин), возникающих по границам зерен. Данные по радиационному распуханию представлены в табл.2. Как видно из табл. 2, величина Δ V/V в известной стали приводит к более сильному снижению пластичности δ Поэтому пластические свойства δ=11,1% предлагаемой стали в среднем на 40% лучше, чем в известном материале. Важным фактором предпочтительно использования предлагаемой стали является увеличение ее стойкости в агрессивных средах при повышенных (650^оС) температурах. Так, коррозионная стойкость КС (отношение глубины Н₄ интеркристаллитных трещин в известной стали к глубине проникновения Н_ср) интеркристаллитных трещин в предлагаемой стали КС=Н₄/Н_ср в теллуре увеличивается в среднем в 2,3 раза (Н_ср=15 мкм, Н₄=35 мкм), а в цезии величина КС изменяется в 3,7 раза. Таким образом, увеличение степени легирования известной стали титаном, а также дополнительное легирование магнием, кальцием и иттрием позволяет существенно повысить ее пластичность (на 40% ), стойкость к радиационному "распуханию" в 3,5 раза и стойкость в коррозионных средах в 2,3-3,7 раза. Применение новой стали повысит надежность эксплуатации реактора, увеличит выгорание ядерного топлива на 2-5%

Формула изобретения

СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, никель, молибден, марганец, кремний, титан, азот, бор и железо, отличающаяся тем, что, с целью снижения радиационного распухания, повышения пластичности, коррозионной стойкости в присутствии внутритвэльных агрессивных сред при облучении в качестве конструкционных материалов в условиях эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах, она дополнительно содержит иттрий, магний и/или кальций при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,01 0,05 Хром 14,5 17,0 Никель 14,5 16,5 Молибден 2,0 3,3 Марганец 0,2 1,2 Титан 0,8 1,3 Кремний 0,3 0,5 Азот 0,005 0,015
Бор 0,0001 0,005
Магний и/или кальций 0,0005 0,005
Иттрий 0,0005 0,005
Железо Остальное
при выполнении соотношения титан (углерод + азот) · 4 > 0,7.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2