Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России
Представляемая жаропрочная 12%-ая хромистая сталь типа 16Х12В2ФТаР является материалом с быстрым спадом наведенной активности, что показано расчетом активационных характеристик для нейтронных спектров быстрых реакторов и проекта ДЕМО. Исследуемый состав стали отвечает обоснованным научно-техническим...
Збережено в:
| Дата: | 2003 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Назва видання: | Вопросы атомной науки и техники |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/78399 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России / А.Г. Иолтуховский, М.В. Леонтьева-Смирнова, В.М.Чернов, В.В. Цвелев, М.И. Солонин, В.Н. Голованов, В.К. Шамардин // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 60-64. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-78399 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-783992015-03-17T03:02:18Z Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России Иолтуховский, А.Г. Леонтьева-Смирнова, М.В. Чернов, В.М. Цвелев, В.В. Солонин, М.И. Голованов, В.Н. Шамардин, В.К. Материалы реакторов на тепловых нейтронах Представляемая жаропрочная 12%-ая хромистая сталь типа 16Х12В2ФТаР является материалом с быстрым спадом наведенной активности, что показано расчетом активационных характеристик для нейтронных спектров быстрых реакторов и проекта ДЕМО. Исследуемый состав стали отвечает обоснованным научно-техническим требованиям, сформулированным ранее в постановочных работах. Представлены результаты металлургического освоения стали. Рассмотрено ее структурное состояние, приводятся кратковременные кратковременные механические свойства после стандартного режима термической обработки (нормализация и отпуск) до температуры испытания 700°С, а также результаты исследо- вания длительной прочности и ползучести зависимости от исходного режима термической обработки. Приводятся радиационные свойства после облучения в реакторе БОР-60. Репрезентована жаротривка 12-% хроміста сталь типу 16Х12В2ФТаР є матеріалом із швидким падінням наведеної активності, що доведено розрахунком активаційних характеристик для нейтронних спектрів швидких реакторів та проекту ДЕМО. Склад сталі, що досліджується, відповідає обґрунтованим науково-технічним вимогам , сформульованим раніше у постановчих роботах. Наведені результати металургічного освоєння сталі. В роботі розглянуто структурний стан сталі, наводяться короткочасні механічні властивості після стандартного режиму термічної обробки (нормалізація та відпуск) до температури випробування 700°С, а також результати досліджень залежності тривалої міцності та повзучості від вихідного режиму термічної обробки. Наведені радіаційні властивості після опромінення в реакторі БОР-60. The presented heat-resistant 12 % Chromium steel of the type 16Cr12V2FTaP is the material with high fall of induced activity; it is demonstrated by the calculation of activation characteristics for the neutron spectra of fast reactor and of the project DEMO. The studied steel composition conforms to the science-technical specifications that were cited early. The results of the steel metallurgical use are presented. The steel structure state is also considered in the paper, the short-term mechanical properties after the standard thermal treatment (normalizing and tempering) to the test temperature of 700°C are presented also as the results of the long-term strength and creep in dependence on the initial thermal treatment. The radiation properties after the irradiation in reactor BOR-60 are also presented. 2003 Article Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России / А.Г. Иолтуховский, М.В. Леонтьева-Смирнова, В.М.Чернов, В.В. Цвелев, М.И. Солонин, В.Н. Голованов, В.К. Шамардин // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 60-64. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/78399 669.018.25 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Материалы реакторов на тепловых нейтронах Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| spellingShingle |
Материалы реакторов на тепловых нейтронах Материалы реакторов на тепловых нейтронах Иолтуховский, А.Г. Леонтьева-Смирнова, М.В. Чернов, В.М. Цвелев, В.В. Солонин, М.И. Голованов, В.Н. Шамардин, В.К. Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России Вопросы атомной науки и техники |
| description |
Представляемая жаропрочная 12%-ая хромистая сталь типа 16Х12В2ФТаР является материалом с быстрым спадом наведенной активности, что показано расчетом активационных характеристик для нейтронных спектров быстрых реакторов и проекта ДЕМО. Исследуемый состав стали отвечает обоснованным научно-техническим требованиям, сформулированным ранее в постановочных работах. Представлены результаты металлургического освоения стали. Рассмотрено ее структурное состояние, приводятся кратковременные кратковременные механические свойства после стандартного режима термической обработки (нормализация и отпуск) до температуры испытания 700°С, а также результаты исследо- вания длительной прочности и ползучести зависимости от исходного режима термической обработки. Приводятся радиационные свойства после облучения в реакторе БОР-60. |
| format |
Article |
| author |
Иолтуховский, А.Г. Леонтьева-Смирнова, М.В. Чернов, В.М. Цвелев, В.В. Солонин, М.И. Голованов, В.Н. Шамардин, В.К. |
| author_facet |
Иолтуховский, А.Г. Леонтьева-Смирнова, М.В. Чернов, В.М. Цвелев, В.В. Солонин, М.И. Голованов, В.Н. Шамардин, В.К. |
| author_sort |
Иолтуховский, А.Г. |
| title |
Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России |
| title_short |
Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России |
| title_full |
Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России |
| title_fullStr |
Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России |
| title_full_unstemmed |
Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России |
| title_sort |
разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16х12в2фтар нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики россии |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2003 |
| topic_facet |
Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/78399 |
| citation_txt |
Разработка жаропрочной 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР нового поколения с быстрым спадом наведенной активности для нужд атомной энергетики России / А.Г. Иолтуховский, М.В. Леонтьева-Смирнова, В.М.Чернов, В.В. Цвелев, М.И. Солонин, В.Н. Голованов, В.К. Шамардин // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 60-64. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT ioltuhovskijag razrabotkažaropročnoj12hromistojstali16h12v2ftarnovogopokoleniâsbystrymspadomnavedennojaktivnostidlânuždatomnojénergetikirossii AT leontʹevasmirnovamv razrabotkažaropročnoj12hromistojstali16h12v2ftarnovogopokoleniâsbystrymspadomnavedennojaktivnostidlânuždatomnojénergetikirossii AT černovvm razrabotkažaropročnoj12hromistojstali16h12v2ftarnovogopokoleniâsbystrymspadomnavedennojaktivnostidlânuždatomnojénergetikirossii AT cvelevvv razrabotkažaropročnoj12hromistojstali16h12v2ftarnovogopokoleniâsbystrymspadomnavedennojaktivnostidlânuždatomnojénergetikirossii AT soloninmi razrabotkažaropročnoj12hromistojstali16h12v2ftarnovogopokoleniâsbystrymspadomnavedennojaktivnostidlânuždatomnojénergetikirossii AT golovanovvn razrabotkažaropročnoj12hromistojstali16h12v2ftarnovogopokoleniâsbystrymspadomnavedennojaktivnostidlânuždatomnojénergetikirossii AT šamardinvk razrabotkažaropročnoj12hromistojstali16h12v2ftarnovogopokoleniâsbystrymspadomnavedennojaktivnostidlânuždatomnojénergetikirossii |
| first_indexed |
2025-07-06T02:30:36Z |
| last_indexed |
2025-07-06T02:30:36Z |
| _version_ |
1836862969480216576 |
| fulltext |
УДК 669.018.25
РАЗРАБОТКА ЖАРОПРОЧНОЙ 12% ХРОМИСТОЙ СТАЛИ
16Х12В2ФТаР НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ С БЫСТРЫМ СПАДОМ НАВЕ-
ДЕННОЙ АКТИВНОСТИ ДЛЯ НУЖД АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
РОССИИ
А.Г. Иолтуховский, М.В. Леонтьева-Смирнова, В.М.Чернов, В.В. Цвелев,
ФГУП ВНИИНМ, г. Москва; М.И. Солонин, Минатом России, г. Москва, Россия;
В.Н. Голованов, В.К. Шамардин, ГНЦ РФ НИИАР, г. Димитровград, Россия
Представляемая жаропрочная 12%-ая хромистая сталь типа 16Х12В2ФТаР является материалом с быстрым спадом
наведенной активности, что показано расчетом активационных характеристик для нейтронных спектров быстрых реак-
торов и проекта ДЕМО. Исследуемый состав стали отвечает обоснованным научно-техническим требованиям, сформу-
лированным ранее в постановочных работах. Представлены результаты металлургического освоения стали. Рассмотрено
ее структурное состояние, приводятся кратковременные кратковременные механические свойства после стандартного
режима термической обработки (нормализация и отпуск) до температуры испытания 700°С, а также результаты исследо-
вания длительной прочности и ползучести зависимости от исходного режима термической обработки. Приводятся ра-
диационные свойства после облучения в реакторе БОР-60.
При разработке в России ядерных энергетиче-
ских установок нового поколения (например, термо-
ядерного реактора ДЕМО, реакторов повышенной
мощности на быстрых нейтронах с натриевым охла-
ждением - БН-800, БН-1800 и др.), разработчики
ставят перед собой задачу не только максимального
повышения безопасности реакторов и улучшения
экономических показателей, но также повышения
их экологической безопасности вследствие исполь-
зования конструкционных материалов элементов ак-
тивных зон с относительно быстрым (до 100 лет)
спадом наведенной активности. Так анализ работы
деталей проектируемого термоядерного реактора
синтеза ДЕМО показывает [1,2], что при температу-
ре 300…650°С, повреждающей дозе быстрых ней-
тронов до 200 сна, циклическому характеру нагру-
жения 105 циклов, совместимости с теплоносителем
Не, конструкционные материалы должны быть жа-
ропрочными, термоциклически прочными, радиаци-
онностойкими и, по возможности, малоактивируе-
мыми (т.е. не содержать или содержать в ограничен-
ном количестве Nb, Mo, Ni, Си, Ag, Co и др.). Такое
сочетание требований резко сужает круг возможных
материалов.
С точки зрения уровня физических, механиче-
ских, а также радиационных характеристик наибо-
лее реальными кандидатными материалами пред-
ставляются жаропрочные 12%-ые хромистые стали
типа ЭП823, ЭП450 [3]. Эти стали показали высокий
уровень работоспособности в качестве конструкци-
онных материалов оболочек твэлов и чехлов ТВС
реакторов типа БН (БН-600, БН-350, БОР-60 и др.).
Использовать эти стали в качестве конструкци-
онного материала 1-ой стенки и бланкета для ТЯР
нежелательно из-за чрезмерно высокого уровня и
длительного спада (более 1000 лет) наведенной γ-ак-
тивности, возникающей в результате ядерных реак-
ций и трансмутации легирующих элементов стали
под действием облучения быстрыми нейтронами.
Для дальнейших разработок и исследований ста-
лей с быстрым спадом наведенной активности был
выбран базовый состав по хрому – 12%, как обеспе-
чивающий получение жаропрочной матрицы.
Комплекс легирующих элементов для стали раз-
работан с учетом требований по жаропрочности и
радиационной стойкости, наряду с выполнением
условий по снижению γ-активности рассматривае-
мых сталей [4-5]. Разработка сталей проводилась в
направлении:
− исключения традиционно используемых при ле-
гировании жаропрочных сталей Мо и Nb;
− замены Мо на W;
− замены Nb на Та, V, Ti;
− ограничения содержания Ni;
− снижения допустимого содержания активируе-
мых примесей (Со, Си, Ag и др.);
− оптимизации содержания других элементов,
влияющих на проявление всех типов охрупчива-
ния под облучением.
Определяющим свойством 12% Сг сталей, как
конструкционного материала активной зоны реакто-
ра на быстрых нейтронах является их несклонность
к вакансионному распуханию, а ограничивающими
свойствами являются недостаточная жаропрочность
и склонность к низкотемпературному радиационно-
му охрупчиванию (НТРО) в интервале температур
300…400°С.
Предполагается, что отсутствие в стали молибде-
на и ниобия будет, в значительной степени, компен-
сироваться повышенным содержанием вольфрама,
ванадия, тантала; функцию горофильного элемента
будут выполнять церий и бор, а в целом, комплекс-
ное легирование бором, ванадием, вольфрамом, тан-
талом и др. дадут возможность получить, при малой
активируемости стали, желаемый уровень свойств.
Проработаны технологические варианты выплав-
ки малоактивируемой хромистой стали с выполне-
нием жестких требований к металлу в части содер-
_______________________________________________________________________________
60 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c. 60-64.
жания в нем легкоплавких и примесных элементов,
а также газов. Выплавка качественного металла с
минимальным содержанием примесей является пер-
вой стадией борьбы с НТРО и обеспечением малой
активируемости 12%-ых хромистых сталей. При
этом закладывается возможность при последующей
оптимизации структуры и режимов термической об-
работки получить сталь с порогом хрупко-вязкого
перехода, наименее чувствительным к облучению в
нейтронном поле.
Рассмотрение различных способов металлурги-
ческого производства стали показывает, что наибо-
лее рациональным для выполнения указанных тре-
бований к чистоте металла, является метод вакуум-
ной выплавки с последующим вакуумным перепла-
вом [5].
На основании вышеизложенного была разработа-
на сталь типа 16Х12В2ФТаР [4], а потом выплавле-
на серия опытных и опытно-промышленных плавок
этой стали с различным сочетанием элементов в
пределах состава, приведенного в табл. 1. Состав
плавок выбирался таким образом, чтобы содержание
δ-феррита в исходной сорбитной структуре стали
после термообработки (нормализация 1050…
1100°С, отпуск 720°С 3 ч) не превышало 20% [5],
т.к. δ-феррит способствует проявлению НТРО [6].
Для конкретного состава стали 16Х12В2ФТаР
(см. табл.1, пл.№1,) была проведена оценка активи-
руемости и накопления примесей под действием
нейтронного облучения спектра ДЕМО по методике,
изложенной в [4].
Таблица 1
Химический состав (мас. %) стали 16Х12В2ФТаР
№ плавки С Si Мп Сг Ni Мо W V
Марочный состав ста-
ли
0,10…0,20 0,3…0,5 0,5…0,8 10,0-12,0 <од <0,01 1,0…2,0 0,2…1,0
пл.1 0,14 0,37 0,94 11,2 <0,01 <0,01 1Д 0,29
пл.2 0,13 0,37 0,73 11,4 <0,01 <0,01 1Д7 0,28
№ плавки Nb Та В N Ti Zr Си Со
Марочный состав ста-
ли
<0,01 0,05…0,2 0,003…
0,006
0,02…0,15 0,03…0,3 0,05…0,2 <од <0,01
пл.1 <0,01 0,17 0,004 0,044 0,02 0,06 <0,01 <0,01
пл.2 <0,01 0,18 0,005 0,024 0,04 0,07 <0,01 <0,01
Проведенные расчетные оценки изменения со-
става стали 16Х12В2ФТаР показали:
− основной вклад в величину наведенной активно-
сти малоактивируемой стали (16Х12В2ФТаР)
дают изотопы Fe-55, Та-182, Мn-54 и Со-60. Без-
опасный уровень суммарной дозы облучения до-
стигается через 50…60 лет после окончания об-
лучения (рис.1);
− содержание таких элементов, как S, Р, О и N в
процессе облучения практически не изменяется
(табл.2);
− облучение вызывает образование в составе стали
газовых трансмутантов (Н и Не) и легкоплавких
металлов (Li, Mg, Zn, Cd, Ca и, возможно, дру-
гих), концентрация которых возрастает с ростом
времени облучения, зависит от содержания леги-
рующих элементов и может составить (через 10
лет облучения) в сумме ~1.10" мас.% (табл.2).
Необходимо исследовать влияние этих элемен-
тов на радиационную повреждаемость стали.
Рис. 1. Временная зависимость спада накопленной
активности в стали 16Х12В2ФТаР (Бк/кг)
Таблица 2
Изменение концентрации некоторых элементов в стали 16Х12В2ФТаР (плавка №1, табл.1) при облучении в
ДЕМО
Время облучения, год Содержание элементов, масс.% х 105
О N Н Не Li Mg Zn Cd
100 5000 - - - - - -
2,5 99,9 4992 3,96 3,16 1,3 0,45 0,12 25
6,0 99,9 4991 10,44 5,04 3,0 1,1 0,29 58
10 99,9 4990 18,0 8,64 4,6 1,8 0,48 93
_______________________________________________________________________________
61 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c. 60-64.
В данной работе приводятся свойства двух про-
мышленных плавок стали 16Х12В2ФТаР (табл.1).
Отличительной особенностью полученного металла
является его чистота по активируемым, примесным
и легкоплавким элементам, что является одним из
основных требований к малоактивируемым сталям:
− содержание примесей соответствует заданным
величинам (медь н.б. 0,01; мышьяк н.б. 0,005;
свинец н.б. 0,0005; олово н.б. 0,001 и др.);
− макроструктура соответствует принятым стан-
дартам;
− неметаллические включения не превышают
обычное их содержание в хромистых сталях ана-
логичного метода выплавки.
Изготовлена металлопродукция следующего сор-
тамента:
− лист горячекатанный, толщина 6 мм;
− пруток Ø12 мм (в термообработанном состоя-
нии).
Исследовано структурное состояние стали с це-
лью выбора режима термической обработки.
Основные структурные исследования проведены
на образцах, обработанных по традиционной для
хромистых сталей схеме: нормализация + отпуск.
Структура стали после нормализации в интерва-
ле температур 1050…1100°С представляет собой
мартенсит. Количество δ-феррита не превышает
20%. С увеличением температуры нормализации за-
метен рост аустенитных зерен и увеличение разме-
ров пакетов мартенсита. Микротвердость при этом
также повышается, а интервал разброса ее значений
сужается. Этот факт свидетельствует об нарастании
легированности твердого раствора и его гомогенно-
сти с приближением нагрева к 1100°С.
Температура и длительность отпуска (720°С, 3 ч)
выбраны на основании совместного рассмотрения
кинетической зависимости изменения фазового со-
става стали и уровня ее прочности – пластичности
после кратковременных и длительных механических
испытаний.
Оптимальной структурой, обеспечивающей вы-
сокий уровень жаропрочности при сохранении до-
статочной пластичности стали является структура
после нормализации от 1100°С с последующим
отпуском (720°С, 3 ч).
Кратковременные механические свойства (σв, σ
0,2, δ, Ψ) определенные при температурах испытаний
20…700°С представлены на рис. 2.
Рис. 2. Температурная зависимость кратковремен-
ных механических свойств стали 16Х12В2ФТаР
(пл. №1)
Испытания на ползучесть и длительную проч-
ность стали 16Х12В2ФТаР проводились при 650°С
на воздухе по стандартной методике на цилиндриче-
ских образцах с размером рабочей части Ø5x25 мм,
изготовленных из металла двух плавок (№ 1 и 2), с
различной термообработкой. Результаты приведены
в табл.3.
Таблица 3
Результаты испытаний на длительную прочность и ползучесть образцов из сталей 16Х12В2ФТаР при
температуре 650°С
Номер
плавки
Термообработка Напряже-
ния, МПа
Время до раз-
рушения, ч
Скорость уста-
новившейся
ползучести, %/ч
Интервал опре-
деления скоро-
сти ползучести,
ч
Примечание
№1 Нормализация 1050°С,
1ч + отп.720°С, 3 ч
80 1416 4,8 104 200…1400 δ=14,1%, ϕ=52%
80 >450 4,5. 104 200…450 Испытания продолж.
100 2384 5,0. Ю-4 500…2000 δ =24,4%, ϕ=87%
120 980 3,3. ID'3 100…600 δ =21,1%,ϕ =83%
№1 Нормализация 1100°С,
1ч + отп.720°С, 3 ч
80 >12000 9,1. Ю-5 1500…8000 Испытания продолж.
100 9657 2,1.10"* 1500…6000 δ =6,8%, ϕ=50,8%
120 2935 3,3. 10"4 700…2500 δ =23,6%, ϕ=87%
140 2171 8Д.10-4 500…1300
№2 Нормализация 1050°С, 1
ч + отп.720°С, 3 ч.
80 8870 1,07.10-4 2500…6000 δ =14,0%, ϕ=49,6%
100 8700 2,6.10-4 1500…6000 δ =17,8%, ϕ=84%
_______________________________________________________________________________
62 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c. 60-64.
120 1582 1,1. 10-3 350…750 δ =24,4%, ϕ=87%
140 >450 4,55. 10-3 100…400 Испытания продолж.
Испытания показали, что по характеристикам
жаропрочности разработанная сталь превосходит
12% хромистые стали ЭП823 и ЭП450 [3] как по
длительной прочности, так и по скорости установив-
шейся ползучести. Повышение температуры норма-
лизации стали с 1050°С до 1100°С заметно повыша-
ет характеристики жаропрочности стали 16Х12В2Ф-
ТаР.
Образцы двух плавок стали 16Х12В2ФТаР в на-
стоящее время облучены в реакторе БОР-60 при
температурах 325…345°С, повреждающих дозах
5,8…8,2 сна [5]. Испытания проводились на разрыв-
ных цилиндрических образцах длиной 28 мм с диа-
метром рабочей части 3 мм, а также на ударных об-
разцах типа «Менаже» размерами 5x10x55 мм. Тер-
мообработка образцов проводилась по режиму: нор-
мализация 1050°С, 1 ч + отпуск 720°С, 3 ч.
Первые результаты определения при 20°С крат-
ковременных механических характеристик стали по-
сле облучения приведены в табл.4. Наблюдается ти-
пичная картина воздействия нейтронного облучения
на свойства стали – повышение прочностных харак-
теристик и снижение пластичности, что характерно
и для других 12% Сг сталей [2,4-6].
Таблица 4
Механические свойства при 20°С стали 16Х12В2ФТаР, облученной в реакторе БОР-60
Сталь №
плавки
Условия облучения
Тобл., °С Поврежд.
доза, сна
σв ,МПа
σ02,
МПа
Равномерное
удлинен., %
Общее
удлинен., %
16Х12В2-ФТаР №1 исх. 0 764 653 5,3 19,2
Промышл. №1 325 6,0 1136 1124 0,5 2,3
обл. 330 8,2 1173 1153 0,5 5,3
№2 - 0 829 728 4,6 19,8
исх.
№2 335 8,0 1165 1144 0,5 1,8
обл. 345 5,8 1163 1155 0,5 1,8
Испытания на ударную вязкость показали
(рис.3), что после низкотемпературного облучения
быстрыми нейтронами стали 16Х12В2ФТаР величи-
на сдвига порога хладноломкости составила 80…
90°С, температура хрупко-вязкого перехода прихо-
дится на температуру ~30°С, а абсолютная величина
ударной вязкости при этой температуре составляет
0,40…0,60 МДж/м2.
Рис. 3. Температурная зависимость ударной вязко-
сти стали16Х12В2ФТаР (пл. №1, 2) в исходном со-
стоянии и после облучения в реакторе БОР-60)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработаны состав жаропрочной малоактивиру-
емой 12% хромистой стали 16Х12В2ФТаР с микро-
добавками титана и циркония и технология ее про-
мышленной выплавки, обеспечивающая повышен-
ную чистоту стали по примесным (S, Р, О и др.) и
легкоплавким (Си, Pb, Sn и др.) элементам.
Проведена оценка структурного состояния, крат-
ковременных и длительных механических свойств
новой стали.
Установлено, что по уровню характеристик жа-
ропрочности сталь 16Х12В2ФТаР близка или пре-
восходит другие стали данного типа (ЭП823, ЭП450
и др.).
Получены первые результаты оценки поведения
стали 16Х12В2ФТаР после облучения в реакторе
БОР-60 при температуре 325…345°С и повреждаю-
щей дозе нейтронов 5,8…8,2 сна. Показана удовле-
творительная радиационная стойкость разработан-
ной стали.
ЛИТЕРАТУРА
1. A.G.Ioltukhovsky, V.P.Kondrat'ev, M.V.Leont'eva-
Smimova et. al. Metallurgical aspects of possibility of
9-12% hromium steel application as a structural materi-
al for first wall and blanked of fusion reactors //J. Nucl.
Mater. 1996, v. 233-237, p. 299–304.
2. A.G. Ioltukhovsky, M.V. Leontyeva-Smimova, Y.I.
Kazennov, et. al. Influence of operation Conditions on
Structure and Properties of 12% Cr Steels as Candidate
_______________________________________________________________________________
63 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c. 60-64.
Structural Materials for Fusjon Reactor //J. Nucl. Mater.
1998, v. 258-262, p.1312–1318.
3. Ю.К. Бибилашвили, Ф.Г. Решетников, Е.А. Мед-
ведева и др. Состояние проблемы конструкционных
материалов для реакторов БН. //Сб. докладов VI
Российской конференции по реакторному материа-
ловедению. Т.1. Димитровград, 2000, с. 66–82.
4. А.G. Ioltoukhovski, А.I. Blohin, N.I. Budylkin et.аl.
Material Science and Manufacturing Development of
Fabrication and Modification. of Неаt-Rеsistanсе Ferrit-
ic-Martensitic steels with Reduced Activation for Fu-
sion //J. Nucl. Mater. 2000, v.283-287, p. 652–656.
5. А.Г. Иолтуховский, М.В. Леонтьева-Смирнова,
М.И. Солонин и др. Жаропрочная 12%-ая хромистая
сталь типа 16Cr12W2VTaB с быстрым спадом наве-
денной активности – перспективный конструкцион-
ный материал для ТЯР и реакторов на быстрых ней-
тронах //ICFRM-10, г. Баден-Баден, 2001. В печати.
6. А.Г. Иолтуховский, М.В. Леонтьева-Смирнова,
В.С. Агеев и др. Влияние исходного структурного
состояния на склонность 12%-ых хромистых сталей
к охрупчиванию под облучением //Сб. докладов III
Межотраслевой конференции по реакторному ма-
териаловедению. Т.2, Димитровград, 1994,
с. 56–68.
7. М.В. Леонтьева-Смирнова, А.Г. Иолтуховский,
Г.А. Арупонова и др. Влияние режимов термиче-
ской обработки на структурное состояние 12%-ых
хромистых сталей с быстрым спадом наведенной ак-
тивности //ICFRM-10, г. Баден-Баден, 2001. В печа-
ти.
РОЗРОБКА ЖАРОПРОЧНЇ 12% ХРОМІСТОЇ СТАЛІ 16Х12В2ФТаР НОВОГО ПОКОЛІННЯ З
ШВИДКИМ СПАДОМ НАВЕДЕНОЇ АКТИВНОСТІ ДЛЯ НУЖД АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ РОСІЇ
А.Г. Иолтуховський, М.В. Леонтьєва-Смирнова, В.М.Чернов, В.В. Цвельов, М.И. Солонін,
В.Н. Голованов, В.К. Шамардин
Репрезентована жаротривка 12-% хроміста сталь типу 16Х12В2ФТаР є матеріалом із швидким падінням наведеної
активності, що доведено розрахунком активаційних характеристик для нейтронних спектрів швидких реакторів та
проекту ДЕМО. Склад сталі, що досліджується, відповідає обгрунтованим науково-технічним вимогам ,
сформульованим раніше у постановчих роботах. Наведені результати металургічного освоєння сталі. В роботі
розглянуто структурний стан сталі, наводяться короткочасні механічні властивості після стандартного режиму термічної
обробки (нормалізація та відпуск) до температури випробування 7000С, а також результати досліджень залежності
тривалої міцності та повзучості від вихідного режиму термічної обробки. Наведені радіаційні властивості після
опромінення в реакторі БОР-60.
DEVELOPMENT OF HIGH-TEMPERATURE RESISTANT 12 % CHROMIUM STEEL 16Cr12B2FTaP
NEW GENERATION WITH FAST DROP OF INDUCED
ACTIVITY FOR RUSSIAN NUCLEAR POWER
A.G. Ioltukhovskyi, M.V. Leonytieva-Smirniva, V.M. Tchernov, V.V. Tsvelev, M.I. Solonin,
V.N. Golovanov, V.K. Shamardin
The presented heat-resistant 12 % Chromium steel of the type 16Cr12V2FTaP is the material with high fall of induced activi-
ty; it is demonstrated by the calculation of activation characteristics for the neutron spectra of fast reactor and of the project DE-
MO. The studied steel composition conforms to the science-technical specifications that were cited early. The results of the steel
metallurgical use are presented. The steel structure state is also considered in the paper, the short-term mechanical properties af-
ter the standard thermal treatment (normalizing and tempering) to the test temperature of 700 0 C are presented also as the results
of the long-term strength and creep in dependence on the initial thermal treatment. The radiation properties after the irradiation in
reactor BOR-60 are also presented.
_______________________________________________________________________________
64 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c. 60-64.
|