Сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, используемых для изготовления основного оборудования атомных энергетических установок. 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 1,8-2,3, 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. Суммарное содержание фосфора, сурьмы и олова определяется следующим соотношением: (P+Sb+Sn)≤0,012. Сталь обладает повышенной стойкостью к радиационному охрупчиванию при сохранении высокой стойкости к охрупчиванию при термическом воздействии, отпускной хрупкости и гарантированном получении низкой температуры хрупковязкого перехода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

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.

Таблица 1
Химический состав и радиационная стойкость сталей при облучении флюенсом 75×1022 нейтр/м2
Содержание элементов, мас.% Известная сталь Сталь по изобретению
углерод 0,15 0,14
кремний 0,35 0,30
марганец 0,47 0,41
хром 1,97 1,98
никель 1,44 1,16
молибден 0,62 0,63
ванадий 0,10 0,10
медь 0,075 0,03
кобальт 0,025 0,025
сера 0,0025 0,025
фосфор 0,0025 0,0025
мышьяк 0,007 0,007
сурьма 0,001 0,001
олово 0,001 0,001
водород 0,00017
железо остальное остальное
Фосфор+олово+сурьма 0,0045 0,0045
Температура хрупковязкого перехода, °С до облучения -60 -70
после облучения -20 -55
Изменение температуры хрупковязкого перехода, °С 40 15

1. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, кобальт, серу, фосфор, мышьяк, сурьму, олово и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водород 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

2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что суммарное содержание фосфора, сурьмы и олова определяется следующим соотношением (P+Sb+Sn)≤0,012%.



 

Похожие патенты:
Сталь // 2441939
Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, используемым при изготовлении крупногабаритных сварных сосудов давления, например корпусов парогенераторов, гидроемкостей, компенсаторов объема, паропроводов.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению стали, используемой для изготовления деталей, состоящих из по меньшей мере двух частей, способных разделяться надламыванием, используемых в автомобилестроении.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, используемых для изготовления режущих инструментов. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной низколегированной литейной стали, используемой для изготовления ответственных деталей, работающих при циклических и изменяющихся нагрузках.
Изобретение относится к изготовлению слитков для крупных цельнокованых изделий из стали, например валов, роторов паровых турбин высокого, среднего и низкого давления, работающих в стационарных режимах при температурах до 550°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стальных деталей, используемых в качестве конструкционных компонентов машин. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали, используемой для изготовления деталей распределителей зажигания автомобильных карбюраторных двигателей методом механической и термической обработки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячештампованной микролегированной стали, используемой в автомобильной промышленности. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу жаропрочной стали, предназначенной для изготовления элементов тепловых энергоблоков, работающих при температуре до 650°С, в частности труб поверхностей нагрева пароперегревателей и паропроводов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению ковкой стали, обладающей прекрасной деформируемостью при ковке. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, используемых для изготовления режущих инструментов. .
Изобретение относится к металлургии, а именно к получению коррозионно-стойкой высокопрочной теплостойкой аустенитной стали для изготовления проволоки тонких и наитончайших диаметров упругих элементов, пружин и медицинского инструмента.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению мартенситной нержавеющей стали, используемой для изготовления деталей в авиационной и космической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к полученной дуплекс-процессом нержавеющей стали, предназначенной для изготовления элементов конструкций установок для выработки энергии и производства материалов в химической и нефтехимической промышленности, бумажном производстве.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам высокопрочных свариваемых сталей с повышенной термостойкостью, используемых в специальных броневых конструкциях в высокоупрочненном состоянии после закалки на мартенсит.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению деталей из закаленной мартенситной стали. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии выплавки нержавеющих сталей переходного класса в вакуумных установках. .

Изобретение относится к области металлургии конструкционных сталей и может быть использовано для изготовления корпусных конструкций атомных энергоустановок. .
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам группы сталей, применяемых для изготовления пары трения железнодорожное колесо - железнодорожный рельс при движении колес до 500 км/час.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, используемых для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания.
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий, работающих при больших знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, и может быть использовано для наплавки первого слоя кромок углеродистых и низколегированных сталей при выполнении разнородных сварных соединений со сталями аустенитного класса, преимущественно при изготовлении сварных конструкций атомного и энергетического машиностроения
Наверх