Радиационно – стойкие материалы

Влияние легирующих элементов в ядерных реакторах

Использование хрома и молибдена (независимо от температуры облучения) в КП-40/45 способствует улучшению радиационных свойств. Ванадий не оказывает отрицательных влияний на радиационную стойкость. Молибден подавляет охрупчивание.

Элементы, от которых зависит радиационное охрупчивание: медь, фосфор, никель. На первых реакторах ВВЭР-440 содержание этих элементов нормировалось: меди менее 0,22%, фосфора до 0,048%, никеля менее 0,3%; на втором поколении: меди менее 0,22%, фосфора до 0,027%, никеля менее 0,3%; в ВВЭР-1000 на втором поколении: меди менее 0,08%, фосфора менее 0,012%, никеля до 0,9%.

В настоящее время разработаны технологии по отжигу корпусов реакторов ВВЭР-1000, которые дают возможность практической реализации продления срока службы реакторов.

Четверг, Сентябрь 19, 2013 нет комментариев

Материалы корпусов за рубежом

В США корпуса изготавливают сваркой детали, получаемые штамповкой из листа. Этот метод имеет экономические преимущества, однако, его недостаток – продольные вертикальные сварные швы. В таком случае металл склонен к хрупкому разрушению.

В США изготавливают корпуса из низколегированной стали с невысоким уровнем прочности, но с хорошей свариваемостью. Первоначально использовалась марганцевая сталь (по маркировке тяжело узнать состав, например, А212В). Гарантированный предел текучести при комнатной температуре всего 270 МПа (по сравнению с 440 у КП-40). Также в США используются низколегированные А542 (хромомолибденовая) и А543 (хромоникелемолибденовая) сталь.

В Германии используются стали 22NiMoGr37, которая по механическим свойствам немного превосходит американские аналоги и отличаются более высоким содержанием хрома, никеля и молибдена.

Вторник, Сентябрь 17, 2013 нет комментариев

Материалы корпусов ВВЭР

В России разработана качественная низколегированная сталь, обладающая высокой металлургической технологичностью, свариваемостью в больших толщинах, механическими свойствами, обеспечивающую надежность эксплуатации реакторов. Высокая коррозионная стойкость обеспечивается антикоррозионной наплавкой, наносимой на внутреннюю поверхность.

Наиболее неблагоприятные последствия радиационного воздействия – потеря пластичность и хрупкое разрушение.

Корпуса реакторов изготавливают из цельнокованых цилиндрических ОБЕЧАЕВ (от слова «обечайка»). Обечайку подвергают теплообработке для придания определённых свойств, после подвергают механической обработке, далее наплавляют антикоррозинный слой. Автоматическим способом обечайку приваривают к днищу. В процессе сварки проводят промежуточный отпуск, чтобы снять остаточные напряжения. После сварки проводят контроль сварных швов рентгеновским методом, а также ультразвуковую и цветную дефектоскопию. На заключительной стадии проводят гидроопрессовку готового корпуса давлением, в полтора раза превышающую рабочую. Максимальное давление теплоносителя составляет 10-16 МПа.

Основные требования к корпусной стадии:

1. Высокая металлургическая технологичность

2. Необходимый уровень прочность

3. Равномерность механических свойств

4. Хорошие сварочные свойства для обеспечения сварки до 300 мм.

5. Высокое сопротивление основного металла и сварных швов хрупкому и усталостному разрушению в условиях длительного облучения, высоких температур и меняющегося напряжения.

Материалы отечественных корпусов реакторов:

Для создания корпусных реакторов используется никельсодержащие стали, также содержащие хром (усиливает отпускную хрупкость стали), молибден (для придания большей пластичности). Таким образом, используются хромомолибденовые, хромованадиевые стали.

Марка КП-40, маркировка (0,15% углерода; хром 2%; молибден <1%; Ф — ванадий <1%; А в конце – высококачественная сталь).

Характеристики КП-40 при разных температурах:

температура
		560-760

 

— предел прочности (до разрыва)

Понедельник, Сентябрь 16, 2013 нет комментариев