Новые стали для атомных реакторов с натриевым теплоносителем
Практика показывает, что й области материалов основного оборудования атомных реакторов с натриевым теплоносителем получают распространение стали типа 08Х18Н9 и 08Х16Н13МЗ. При этом сталь с молибденом обладает высокотемпературной трещиноустойчивостью, сопротивлением локальным разрушениям в околошовной зоне, сопротивлением теплосменам и другим нестационарным нагрузкам, в частности при переходных режимах. Кроме того, такая сталь более жаропрочна.
В целях дальнейшего увеличения высокотемпературной трещииоустойчивости корпусных нержавеющих сталей для указанного типа реакторов в ЦНИИТмаше были проведены исследования, позволившие сформулировать основные принципы их легирования на примере стали типа 03Х16Н9М2, а именно:
а) снижение содержания в сталях углерода до 0,03% использование положительного влияния молибдена и бора;
в) ограничение или полное исключение добавки титана.
Последующие исследования показали, что повышение содержания в стали молибдена от 2 до 4 % не увеличивает сопротивления локальным разрушениям в около-шовной зоне сварных соединений при высоких температурах, поэтому необходимо, чтобы содержание
Механические свойства металла лабораторных и промышленных плавок сталей 03Х16Н9М2, 03Х16Н9М2Р молибдена не превышало 2 %. Понижение содержания молибдена позволило снизить содержание никеля с 11 до 9 % в стали 08Х16Н11МЗ.
Было начато освоение на 6,5- и 50-тонных плавках стали 03Х16Н9М2 и стали 03Х16Н9М2Р с дополнительным модифицированием. На всех стадиях металлургического передела эти стали показали высокую технологичность, затруднений при их изготовлении на Ижорском заводе имени А. А. Жданова не возникало, за исключением, получения содержания углерода ^ 0,04 %. Однако этого можно достигнуть, если выплавке стали предшествует несколько плавок аустенитной стали, играющих роль промывных. Лист из этих сталей поставляется в аустенизированном состоянии (аустенизация при температуре 1050 ... 1075 °С).
Механические свойства сталей 03Х16Н9М2 и 03Х16Н9М2Р при разных рабочих температурах (20 ... 700 °С), которые, по предварительным данным, можно гарантировать, представлены в таблице; там же приведены фактические результаты механических испытаний. Ударная вязкость при 20 °С, определенная на продольных образцах, вырезанных из головной и донной частей слитка, была практически одинаковой и составляла более 2,45 МДж/м2. Предел длительной прочности за 10б ч, по предварительным данным, должен составить при температуре 510 °С не менее 137,2... 147,0МПа, при 600 *С— 88,2 ... 107,8 МПа.
Предварительная оценка работоспособности сварных соединений сталей 03Х16Н9М2 и 03Х16Н9М2Р в сопоставлении с соединениями из сталей 08Х18Н9 и 08Х16Н9М2 была проведена путем испытаний на склонность к локальным разрушениям в около-шовной зоне (ЛРОЗ) при помощи технологических проб и испытаний образцов с заранее нанесенным концентратором напряжений (надрезы н трещины усталостной перегрузки) для определения сопротивляемости процессу развития трещин.