RU2293788C2 - Corrosion-resistant steel having low hydrogen permeability for in-vessel thermonuclear reactor systems - Google Patents
Corrosion-resistant steel having low hydrogen permeability for in-vessel thermonuclear reactor systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293788C2 RU2293788C2 RU2005114206/02A RU2005114206A RU2293788C2 RU 2293788 C2 RU2293788 C2 RU 2293788C2 RU 2005114206/02 A RU2005114206/02 A RU 2005114206/02A RU 2005114206 A RU2005114206 A RU 2005114206A RU 2293788 C2 RU2293788 C2 RU 2293788C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exceed
- steel
- hydrogen
- nitrogen
- phosphorus
- Prior art date
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 26
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии конструкционных сталей и сплавов, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, и предназначено для использования в атомной, термоядерной и водородной энергетике при производстве оборудования, газовых емкостей и других элементов внутрикорпусных систем реакторных установок.The invention relates to the metallurgy of structural steels and alloys containing iron as a basis with a predetermined ratio of alloying and impurity elements, and is intended for use in nuclear, thermonuclear and hydrogen energy in the production of equipment, gas tanks and other elements of reactor vessel internal systems.
Известны металлические конструкционные материалы, применяемые в машиностроительных отраслях промышленности (например, нержавеющие стали марок 08Х18Н10Т, ОЗХ16Н15МЗ, ОЗХ18Н12), а также другие аналоги, указанные в научно-технической и патентной литературе [1-5]. Однако известные стали не обеспечивают требуемого уровня и стабильности основных физико-механических и служебных характеристик, что снижает работоспособность и эксплуатационную надежность внутрикорпусных элементов, трубопроводов и газовых емкостей технологических систем реакторного оборудования в условиях длительного взаимодействия с коррозионно-активными водородосодержащими рабочими средами.Known metal structural materials used in engineering industries (for example, stainless steel grades 08X18H10T, OZX16H15MZ, OZX18H12), as well as other analogues mentioned in the scientific, technical and patent literature [1-5]. However, the known steels do not provide the required level and stability of the basic physical, mechanical and service characteristics, which reduces the operability and operational reliability of the internal components, pipelines and gas tanks of the technological systems of the reactor equipment under conditions of prolonged interaction with corrosive hydrogen-containing working fluids.
Наиболее близкой к заявляемой композиции по назначению и составу компонентов является хромоникелевая сталь аустенитного класса марки ОЗХ18Н12 по ГОСТ 5632-72 [2], содержащая в своем составе легирующие элементы в следующем соотношении, мас.%:Closest to the claimed composition according to the purpose and composition of the components is austenitic chromium-nickel steel of the OZX18N12 grade according to GOST 5632-72 [2], which contains alloying elements in the following ratio, wt.%:
Данную марку стали в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации рекомендуется использовать в различных отраслях промышленности и народного хозяйства в качестве конструкционного материала при производстве серийного оборудования общетехнического назначения. При этом известная сталь характеризуется весьма низкой водородостойкостью при температурах эксплуатации реакторного оборудования и повышенной чувствительностью металла сварных соединений к коррозионному и водородному растрескиванию под напряжением. Вместе с тем известной композиции свойственен широкий разброс и нестабильность основных физико-механических, технологических и служебных свойств, что не отвечает предъявляемым требованиям, определяющих заданную работоспособность и эксплуатационную надежность материала в условиях длительной эксплуатации внутрикорпусного оборудования при воздействии коррозионно-активных водородосодержащих сред. Согласно требованиям действующих государственных и отраслевых стандартов [1-3] содержание в сталях-аналогах ряда легирующих и примесных элементов, во многом определяющих требуемое структурное состояние металла и уровень его важнейших служебных характеристик, не контролируется и находится в весьма широких концентрационных пределах.It is recommended to use this steel grade in accordance with the requirements of the current regulatory and technical documentation in various industries and the national economy as a structural material in the production of serial equipment for general technical purposes. Moreover, the known steel is characterized by a very low hydrogen resistance at operating temperatures of the reactor equipment and increased sensitivity of the welded metal to stress corrosion and hydrogen cracking. At the same time, the well-known composition is characterized by a wide spread and instability of the main physical, mechanical, technological and service properties, which does not meet the requirements that determine the specified working capacity and operational reliability of the material in the conditions of long-term operation of internal equipment when exposed to corrosive hydrogen-containing environments. According to the requirements of the current state and industry standards [1-3], the content in the analog steels of a number of alloying and impurity elements, which largely determine the required structural state of the metal and the level of its most important service characteristics, is not controlled and is in a very wide concentration range.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание высокотехнологичной стали, обладающей улучшенным комплексом основных физико-механических свойств, меньшей склонностью к водородному охрупчиванию и хрупкому разрушению, а также низким уровнем водородопроницаемости по сравнению с известными материалами, что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и общего ресурса работы внутрикорпусного оборудования реакторных установок термоядерной и водородной энергетики.The technical result of the present invention is the creation of high-tech steel with an improved set of basic physical and mechanical properties, a lower tendency to hydrogen embrittlement and brittle fracture, as well as a low level of hydrogen permeability in comparison with known materials, which improves the operational reliability and overall life of the reactor vessel equipment installations of thermonuclear and hydrogen energy.
Технический результат достигается за счет того, что в состав известной стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, серу, фосфор и железо, дополнительно введены алюминий, иттрий, кальций и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved due to the fact that the composition of the known steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, titanium, sulfur, phosphorus and iron, additionally introduced aluminum, yttrium, calcium and nitrogen in the following ratio of components, wt.%:
При этом введено ограничение суммарного содержания элементов, превышение которого отрицательно влияет на формирование наиболее оптимального структурного состояния и в значительной мере снижает заданный уровень основных прочностных и деформационных характеристик материала, в частности:At the same time, a restriction on the total content of elements was introduced, the excess of which negatively affects the formation of the most optimal structural state and significantly reduces the specified level of the basic strength and deformation characteristics of the material, in particular:
- суммарное содержание алюминия и кремния не должно превышать 0,8%;- the total content of aluminum and silicon should not exceed 0.8%;
- суммарное содержание углерода и азота не должно превышать 0,025%;- the total content of carbon and nitrogen should not exceed 0.025%;
- суммарное содержание серы и фосфора не должно превышать 0,04%.- the total content of sulfur and phosphorus should not exceed 0.04%.
Соотношение указанных легирующих и примесных элементов выбрано таким, чтобы заявляемая композиция обеспечивала требуемый уровень и стабильность важнейших структурно-чувствительных характеристик материала, во многом определяющих высокую работоспособность и эксплуатационную надежность внутрикорпусных систем реакторных установок термоядерной и водородной энергетики.The ratio of these alloying and impurity elements is chosen so that the claimed composition provides the required level and stability of the most important structurally sensitive characteristics of the material, which in many respects determine the high performance and operational reliability of the internal systems of fusion and hydrogen power reactor plants.
Введение в заявляемую сталь микролегирующих и модифицирующих добавок алюминия, иттрия и кальция, как элементов с высокими термодинамическими и особыми физико-химическими свойствами, в указанном соотношении с другими легирующими элементами, и в первую очередь, хромом, никелем и кремнием улучшает ее структурную стабильность при рабочих температурах и, как следствие, весь комплекс основных физико-механических и служебных свойств, положительно влияющих на снижение диффузионной подвижности атомов водорода в кристаллической решетке аустенитной стали, а также повышает работу зарождения и развития дислокационных и межзеренных хрупких трещин при коррозионном и водородном растрескивании в условиях статического и динамического нагружений. При этом, как показали наши исследования [4, 5], происходит более равномерное распределение легирующих элементов и неметаллических включений по всему сечению слитка, крупных поковок и слябов, металл эффективнее очищается от вредных примесей и газов, тоньше и чище становятся границы зерен, увеличивается прочность межкристаллитной связи, что в целом обеспечивает значительное снижение водородопроницаемости как основного металла, так и сварных соединений. Снижается склонность стали к структурной анизотропии и существенно улучшается ее технологичность на стадии металлургического передела, что повышает выход годного при промышленном производстве тонколистового и трубного проката, а также других полуфабрикатов для изготовления сложнопрофильных газовых емкостей и сосудов. Введение алюминия, иттрия и кальция в сочетании с другими элементами вне указанных в формуле изобретения пределов снижает эффективность их положительного влияния и не приводит к заметному улучшению этих структурно-чувствительных характеристик работоспособности материала в условиях одновременного воздействия растягивающих напряжений и коррозионной среды.The introduction into the inventive steel microalloying and modifying additives of aluminum, yttrium and calcium, as elements with high thermodynamic and special physicochemical properties, in the specified ratio with other alloying elements, and primarily chromium, nickel and silicon improves its structural stability during working temperatures and, as a consequence, the whole range of basic physical, mechanical and service properties that positively affect the decrease in the diffusion mobility of hydrogen atoms in the auste crystal lattice itnoy steel, and also enhances the nucleation of dislocation and development work and brittle intergranular cracking in the corrosion cracking and hydrogen under conditions of static and dynamic loadings. At the same time, as our studies have shown [4, 5], a more uniform distribution of alloying elements and non-metallic inclusions occurs over the entire cross section of the ingot, large forgings and slabs, the metal is more effectively cleaned of harmful impurities and gases, grain boundaries become thinner and cleaner, strength increases intergranular bonding, which generally provides a significant reduction in the hydrogen permeability of both the base metal and welded joints. The tendency of steel to structural anisotropy is reduced and its manufacturability at the stage of metallurgical redistribution is significantly improved, which increases the yield of industrial sheets and tubes, as well as other semi-finished products for the manufacture of complex gas tanks and vessels. The introduction of aluminum, yttrium and calcium in combination with other elements outside the limits specified in the claims reduces the effectiveness of their positive influence and does not lead to a noticeable improvement in these structurally sensitive characteristics of the material’s performance under conditions of simultaneous exposure to tensile stresses and a corrosive environment.
Модифицирование стали азотом в указанном соотношении с углеродом и титаном существенно улучшает структурную стабильность металла шва и ЗТВ, способствует формированию при соответствующей термообработке в достаточном количестве мелкодисперсных карбидных и нитридных фаз, термодинамически устойчивых при температурах технологических и сварочных нагревов, что обеспечивает снижение структурной неоднородности в металле и повышает энергию активации диффузионных процессов атомов водорода, т.е. уменьшает его термодинамическую активность в γ-железе. При этом обеспечение требуемого уровня водородопроницаемости и основных физико-механических характеристик стали в условиях длительного воздействия рабочих температур и коррозионно-активных водородосодержащих сред достигается за счет формирования устойчивой дислокационной структуры, определяющей оптимальную плотность активных плотностей скольжения под действием эксплуатационных нагрузок и отражающей важный вклад дислокационной неупругости в процессы внутреннего трения. Вместе с тем следует отметить, что введение азота в указанном соотношении с углеродом и титаном способствует образованию высокодисперсных карбонитридов титана и повышению отпускоустойчивости металла сварного шва и зоны термического влияния при сохранении необходимой коррозионно-механической прочности стали с высокой пластичностью и вязкостью.Modification of steel with nitrogen in the indicated ratio with carbon and titanium significantly improves the structural stability of the weld metal and HAZ, contributes to the formation of a fine amount of finely dispersed carbide and nitride phases thermodynamically stable at temperatures of technological and welding heating, which ensures a decrease in structural heterogeneity in the metal and increases the activation energy of diffusion processes of hydrogen atoms, i.e. reduces its thermodynamic activity in γ-iron. At the same time, the required level of hydrogen permeability and the basic physical and mechanical characteristics of steel under long-term exposure to operating temperatures and corrosive hydrogen-containing media are achieved by forming a stable dislocation structure that determines the optimal density of active slip densities under the influence of operational loads and reflects the important contribution of dislocation inelasticity to processes of internal friction. At the same time, it should be noted that the introduction of nitrogen in the indicated ratio with carbon and titanium promotes the formation of highly dispersed titanium carbonitrides and increases the tempering resistance of the weld metal and the heat affected zone while maintaining the necessary corrosion and mechanical strength of steel with high ductility and viscosity.
Фрактографический анализ поверхности изломов образцов методом сканирования на растровом электронном микроскопе показал [4], что в заявляемой стали доля вязкой составляющей в зоне разрушения после наводороживания металла заметно возрастает по сравнению с известным составом. Увеличение суммарного содержания углерода и азота свыше указанного в формуле изобретения предела снижает дисперсность образующихся фаз внедрения и затрудняет равномерность их распределения по объему зерна, что ослабляет механизм закрепления дислокаций в процессе последующих технологических нагревов и отрицательно влияет на деформационную способность и водородопроницаемость металла в процессе длительной эксплуатации.Fractographic analysis of the surface of the fractures of the samples by scanning electron microscopy [4] showed that in the inventive steel the proportion of the viscous component in the fracture zone after hydrogenation of the metal significantly increases compared with the known composition. An increase in the total carbon and nitrogen content above the limit specified in the claims reduces the dispersion of the formed interstitial phases and makes it difficult to evenly distribute them over the grain volume, which weakens the mechanism of fixation of dislocations during subsequent technological heating and negatively affects the deformation ability and hydrogen permeability of the metal during long-term operation.
Полученный более высокий уровень физико-механических, сварочно-технологических и служебных характеристик стали обеспечивается комплексным легированием заявляемой композиции в указанном соотношении с другими элементами, сбалансированным химическим и фазовым составом, нормированным содержанием вводимых микролегирующих и модифицирующих добавок, а также контролированием чистоты металла по остаточным вредным примесям - сере и фосфору.The obtained higher level of physicomechanical, welding-technological and service characteristics of steel is ensured by complex alloying of the claimed composition in the indicated ratio with other elements, balanced chemical and phase composition, normalized content of introduced microalloying and modifying additives, as well as control of metal purity by residual harmful impurities - sulfur and phosphorus.
В ЦНИИ КМ "Прометей" совместно с другими предприятиями отрасли в соответствии с планом проводимых научно-исследовательских работ и заданий Правительства [6-8] выполнен необходимый комплекс лабораторных, расчетных и опытно-промышленных работ по выплавке, пластической и термической обработкам создаваемой марки стали. Металл выплавлялся в вакуумной плазменно-дуговой печи емкостью 5 т с последующей обработкой давлением на промышленном кузнечно-прессовом и прокатном оборудовании с получением полуфабрикатов требуемого сортамента.In TsNII KM "Prometey", together with other industry enterprises, in accordance with the plan of ongoing research and government tasks [6-8], the necessary set of laboratory, design and experimental-industrial work was carried out on the smelting, plastic and heat treatment of the steel grade being created. The metal was smelted in a vacuum plasma-arc furnace with a capacity of 5 tons, followed by pressure treatment on industrial forging and rolling equipment to obtain semi-finished products of the required range.
Химический состав исследованных материалов, а также результаты определения всего комплекса наиболее важных свойств и характеристик представлены в табл.1 и 2.The chemical composition of the materials studied, as well as the results of determining the entire complex of the most important properties and characteristics, are presented in Tables 1 and 2.
Ожидаемый технико-экономический эффект применения разработанной марки стали в промышленности и народном хозяйстве выразится в повышении работоспособности и эксплуатационных характеристик, а также экологической безопасности использования внутрикорпусных систем, тонкостенных трубопроводов и газовых емкостей реакторных установок термоядерной и водородной энергетики.The expected technical and economic effect of the application of the developed steel grade in industry and the national economy will be expressed in increasing the working capacity and operational characteristics, as well as the environmental safety of the use of internal systems, thin-walled pipelines and gas tanks of fusion and hydrogen power reactor plants.
2. Наводороживание образцов производилось в автоклавах при давлении водорода 10 атм, температуре 350°С и длительностью 500 час.
3. Усталостная прочность образцов определялась в условиях знакопеременного циклического нагружения на базе 5·107 циклов.
4. Измерение внутреннего трения, характеризующего структурное состояние металла, проводилось на установке Д-6М Института проблем прочности АН Украины.
5. Водородопроницаемость образцов исследуемых сталей определялась на газоанализирующей установке ВД-8, работающей на принципе объемно-метрического метода измерения стационарного потока водорода (Тисп.=350°С).Note. 1. The results of mechanical tests are averaged over 3 samples per point.
2. The samples were hydrogenated in autoclaves at a hydrogen pressure of 10 atm, a temperature of 350 ° C, and a duration of 500 hours.
3. The fatigue strength of the samples was determined under conditions of alternating cyclic loading on the basis of 5 · 10 7 cycles.
4. The measurement of internal friction characterizing the structural state of the metal was carried out on a D-6M installation of the Institute of Strength Problems of the Academy of Sciences of Ukraine.
5. The hydrogen permeability steels investigated samples was determined on Detection Products Installation HP-8, operating on the principle of space-metric method of measuring the steady flow of hydrogen (T App. = 350 ° C).
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. В.Н.Журавлев, О.И.Николаева "Машиностроительные стали" - справочник, изд-во "Машиностроение", Москва, 1989, с.254-257.1. V.N.
2. ГОСТ 5632-72 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные" (марки и технические требования), Москва, изд-во "Стандарт", 1977, с.13-20, 30-40 - прототип.2. GOST 5632-72 "High-alloy steels and corrosion-resistant, heat-resistant and heat-resistant alloys" (grades and technical requirements), Moscow, Standard publishing house, 1977, pp. 13-20, 30-40 - prototype.
3. A.M.Паршин, И.А.Повышев и др. Современное состояние и перспективы развития коррозионностойких сталей с особыми физическими свойствами. - Материалы VII-й научно-технической конференции стран СНГ по проблеме "Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов", Белгород, 1997, с.68-70.3. A.M. Parshin, I. A. Povyshev, and others. The current state and development prospects of corrosion-resistant steels with special physical properties. - Materials of the VIIth scientific and technical conference of the CIS countries on the problem of "Radiation damage and performance of structural materials", Belgorod, 1997, p. 68-70.
4. В.В.Рыбин, И.А.Повышев "Физико-химические основы создания водородостойких сталей" - Материалы XVI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, т.2, Москва, 1998, с.461.4. V.V. Rybin, I. A. Povyshev, “Physicochemical Foundations of the Creation of Hydrogen-Resistant Steels” - Materials of the 16th Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry, vol. 2, Moscow, 1998, p. 461.
5. В.В.Васильев, Ю.И.Звездин, И.А.Повышев "Проникновение водорода сквозь аустенитные коррозионностойкие материалы". - Сборник научных трудов "Вопросы судостроения", сер. "Металловедение", №26, Ленинград, 1978, С.55-56.5. VVVasiliev, Yu.I. Zvezdin, I.A. Povyshev "The penetration of hydrogen through austenitic corrosion-resistant materials." - Collection of scientific works "Issues of shipbuilding", ser. "Metallurgy", No. 26, Leningrad, 1978, S. 55-56.
6. Федеральная целевая научно-техническая программа "Разработка и исследование конструкционных материалов термоядерных реакторов (ИТЭР, экспериментальные модули ИТЭР, ДЕМО и др.), а также тритийвоспроизводящих материалов и тритиевой технологии ТЯР (1997-2006 гг.)".6. Federal target scientific and technical program "Development and research of structural materials for thermonuclear reactors (ITER, experimental modules of ITER, DEMO, etc.), as well as tritium-reproducing materials and tritium technology of TNR (1997-2006)."
7. Постановление Правительства РФ от 18 марта 1992 г. №178 "О соглашении между Европейским сообществом по атомной энергии, Правительством Российской Федерации, Правительством Соединенных Штатов Америки и Правительством Японии о сотрудничестве в разработке технического проекта Международного термоядерного экспериментального реактора".7. Decree of the Government of the Russian Federation of March 18, 1992 No. 178 "On the agreement between the European Atomic Energy Community, the Government of the Russian Federation, the Government of the United States of America and the Government of Japan on cooperation in the development of the technical design of the International Thermonuclear Experimental Reactor."
8. Постановление Правительства РФ от 19 сентября 1996 г. №1119 об утверждении федеральной целевой научно-технической программы "Международный термоядерный реактор ИТЭР и научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в его поддержку на 1996-1998 гг.".8. Decree of the Government of the Russian Federation of September 19, 1996 No. 1119 on the approval of the federal target scientific and technical program "The ITER International Thermonuclear Reactor and research and development work in its support for 1996-1998."
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005114206/02A RU2293788C2 (en) | 2005-05-11 | 2005-05-11 | Corrosion-resistant steel having low hydrogen permeability for in-vessel thermonuclear reactor systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005114206/02A RU2293788C2 (en) | 2005-05-11 | 2005-05-11 | Corrosion-resistant steel having low hydrogen permeability for in-vessel thermonuclear reactor systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005114206A RU2005114206A (en) | 2006-11-20 |
| RU2293788C2 true RU2293788C2 (en) | 2007-02-20 |
Family
ID=37501715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005114206/02A RU2293788C2 (en) | 2005-05-11 | 2005-05-11 | Corrosion-resistant steel having low hydrogen permeability for in-vessel thermonuclear reactor systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2293788C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553112C1 (en) * | 2011-06-28 | 2015-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Pipe out of austenite stainless steel |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1668466A1 (en) * | 1989-08-14 | 1991-08-07 | Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко | Hydrogen-resistant steel |
| RU2064521C1 (en) * | 1994-03-14 | 1996-07-27 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Corrosion-resistant alloy for energetic and chemical machine building |
| RU2125110C1 (en) * | 1996-12-17 | 1999-01-20 | Байдуганов Александр Меркурьевич | High-temperature alloy |
-
2005
- 2005-05-11 RU RU2005114206/02A patent/RU2293788C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1668466A1 (en) * | 1989-08-14 | 1991-08-07 | Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко | Hydrogen-resistant steel |
| RU2064521C1 (en) * | 1994-03-14 | 1996-07-27 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Corrosion-resistant alloy for energetic and chemical machine building |
| RU2125110C1 (en) * | 1996-12-17 | 1999-01-20 | Байдуганов Александр Меркурьевич | High-temperature alloy |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЖУРАВЛЕВ В.Н. и др. Машиностроительные стали. - М.: Машиностроение, 1981, с.254-256. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553112C1 (en) * | 2011-06-28 | 2015-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Pipe out of austenite stainless steel |
| US9612008B2 (en) | 2011-06-28 | 2017-04-04 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Austenitic stainless steel tube |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005114206A (en) | 2006-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kurtz et al. | Critical issues and current status of vanadium alloys for fusion energy applications | |
| Zhong et al. | Effects of temperature and pressure on stress corrosion cracking behavior of 310S stainless steel in chloride solution | |
| Rajasekaran et al. | Stress corrosion cracking failure of friction stir welded nuclear grade austenitic stainless steel | |
| Ogawa et al. | The weldability of nitrogen-containing austenitic stainless steel: Part II—Porosity, cracking and creep properties | |
| Cui et al. | The effects of post-weld aging and cryogenic treatment on self-fusion welded austenitic stainless steel | |
| Sun et al. | Effect of cold work level on the crack propagation behaviour of 316LN stainless steel in high-temperature pressurized water | |
| Tian et al. | Influence of precipitate evolution on the impact fracture behavior in Nb-containing 16Cr–25Ni superaustenitic stainless steel weld metal | |
| Dieck et al. | Improvement of the martensitic stainless steel X46Cr13 by Q&P heat treatment | |
| Li et al. | Experimental investigation of fatigue behavior and fracture mechanisms in welded joints of 321 stainless steel | |
| RU2293788C2 (en) | Corrosion-resistant steel having low hydrogen permeability for in-vessel thermonuclear reactor systems | |
| Jung et al. | Enhanced resistance to delayed cracking in deep-drawn lean duplex stainless steel: the role of residual stress | |
| Kass et al. | Stress corrosion cracking of welded type 304 and 304L stainless steel under cyclic loading | |
| RU2273679C1 (en) | Stainless steel for the pipelines and pipe systems of thermonuclear and hydrogen energetics | |
| Zhao et al. | Effect of normalizing on impact and corrosion resistance of low-temperature service seamless steel pipe | |
| Yokogawa et al. | Effect of hydrogen attack on tensile and creep properties of low carbon steel | |
| RU2414522C1 (en) | Heat resistant steel for steam power installations and power units with overcritical parametres of steam | |
| Ostash et al. | Structural microdamageability of steels of the steam pipelines of thermal power plants | |
| CN109504826B (en) | Copper-vanadium-containing high-strength high-corrosion-resistance stainless steel and preparation method thereof | |
| Kumar et al. | Understanding the anomalous mechanical behavior of Monel K500 at cryogenic temperatures: The defining role of twinning | |
| RU2351671C2 (en) | Titanium alloy for pipelines and pipe systems of heat-exchange equipment for nuclear power | |
| Van den Bosch et al. | Compatibility of ferritic–martensitic steel T91 welds with liquid lead–bismuth eutectic: Comparison between TIG and EB welds | |
| RU2385360C1 (en) | Heat resistant alloy for structures of high temperature installations | |
| Qin et al. | Microstructure evolution induced by cathodic charging in low temperature carburized 304 austenitic stainless steel | |
| RU2259419C1 (en) | Cold-resistant steel for load-bearing elements of metal-concrete containers of nuclear-power engineering | |
| RU2851762C1 (en) | Heat-resistant alloy of austenitic structure with intermetallic strengthening |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110512 |