сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
О выборе конструкционного материала для парогенератора реакторной установки с натриевым теплоносителем
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2023-114-2-155-165
Аннотация
Рассмотрены стали и сплавы различного структурного класса с позиции обеспечения требуемого уровня служебных характеристик, необходимых для безопасной эксплуатации и изготовления парогенератора реакторной установки с натриевым теплоносителем. На основании проведенного анализа установлено, что оптимальным конструкционным материалом для парогенератора реакторной установки большой мощности с натриевым теплоносителем является нержавеющая сталь мартенситного класса с содержанием хрома 12 мас.%.
Об авторе
А. С. Кудрявцев
НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия
Россия
канд. техн. наук
191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49
Список литературы
1. Блохина А. Н., Лякишев С. Л., Соломатина В. А. Перспективный корпусной парогенератор для энергоблока на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Обеспечение безопасности АЭС. – 2012. – № 31. – С. 5–14.
2. Карзов Г. П., Кудрявцев А. С., Марков В. Г., Гришмановская Р. Н., Трапезников Ю. М., Ананьева М. А. Разработка конструкционных материалов для атомных энергетических установок на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем // Вопросы материаловедения. – 2015. – № 2 (82). – С. 23–33.
3. Yvon P., Carré F. Structural materials challenges for advanced reactor systems // Journal of Nuclear Materials. – 2009. – V. 385. – P. 217–222.
4. Raj B., Rao K. B. S. Building on knowledge base of sodium cooled fast spectrum reactors to develop materials technology for fusion reactors // Journal of Nuclear Materials. – 2009. – V. 386–388. – P. 935–943.
5. Кудрявцев А. С. Исследование взаимодействия сталей с жидкометаллическими теплоносителями в условиях эксплуатации теплообменного оборудования реакторов на быстрых нейтронах // Дис. … канд. техн. наук: 05.16.01. – СПб., 2007. – 119 с.
6. Natarajan S. B., Pujar M. G., Das C. R., Philip J., Kal T., Paneerselvi S., Moitra A., Chandramouli S., Karki V., Kannan S. Microstructure, corrosion and mechanical properties characterization of AISI type 316L(N) stainless steel and modified 9Cr–1Mo steel after 40,000 h of dynamic sodium exposure at 525°C // Journal of Nuclear Materials. – 2019. – V. 516. – P. 84–99.
7. Денисов В. В., Карсонов В. И., Трунов Н. Б. Конструкция, эксплуатация и продление ресурса парогенераторов энергоблока БН-600 // Атомная энергия. – 2005. – № 6. – С. 481–488.
8. Горынин И. В., Карзов Г. П., Марков В. Г., Трапезников Ю. М., Гришманов - ская Р. Н., Ананьева М. А., Бережко Б. И., Терещенк о А. Г. Материалы и технологии, обеспечивающие работоспособность оборудования АЭУ с жидкометаллическими теплоносителями // Вопросы материаловедения. – 1999. – № 3 (20). – С. 85–105.
9. Выбор конструкционного материала для парогенератора по критериям обеспечения коррозионной стойкости в различных условиях эксплуатации натриевого реактора большой мощности / Д. А. Артемьева , Г. П. Карзов , А. С. Кудрявцев и др. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Обеспечение безопасности АЭС. – 2014. – № 34. – С. 53–59.
10. ГОСТ 5632–2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные марки. – М.: Стандартинформ, 2015. – 49 с.
11. Schweitzer P. A. Encyclopedia of Corrosion Technology. – New York: Marcel Dekker, 2004. – 671 p.
12. Богоявленский В. Л. Коррозия сталей на АЭС с водным теплоносителем. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 168 с.
13. Погодин В. П., Богоявленский В. Л., Сентюрев В. П. Межкристаллитная коррозия и коррозионное растрескивание нержавеющих сталей в водных средах. – М: Атомиздат, 1970. – 421 с.
14. Структура и коррозия металлов и сплавов / И. Я. Сокол, Ульянин Е. А., Фельдгандлер Э. Г. и др. – М.: Металлургия, 1989. – 400 с.
15. Улиг Г. Г., Реви Р. У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Под ред. Сухотина А. М. – Л.: Химия, 1989. – 456 с.
16. Гольдштейн М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. – М.: Металлургия, 1985. – 408 с.
17. McGuire M. Stainless steels for design engineers. – ASM International, 2008. – 304 p.
18. Kain V. Stress Corrosion Cracking. Theory and Practice / V.S. Raja, T. Shoji (Ed.) // Woodhead Publishing Series in Metals and Surface Engineering. – 2011. – P. 199–244.
19. Yvon P., Carré F. Structural materials challenges for advanced reactor systems // Journal of Nuclear Materials. – 2009. – V. 385. – P. 217–222.
20. Klueh R. L., Harries D. R. High-Chromium Ferritic and Martensitic Steels for Nuclear Applications // West Conshohocken, PA, ASTM International. – 2001. – 228 p.
21. Hald J. Microstructure and long-term creep properties of 9–12% Cr steels // International Journal of Pressure Vessels and Piping. – 2008. – Is. 1–2, V. 85. – P. 30–37.
22. Gibbons T. B. Recent Advances in Steels for Coal Fired Power Plant: A Review // Transactions of the Indian Institute of Metals. – 2013. – V. 66. – P. 631–640.
23. Fujio A. Research and Development of Heat-Resistant Materials for Advanced USC Power Plants with Steam Temperatures of 700 °C and Above // Engineering. – 2015. – Is. 2, V. 1. – P. 211–224.
24. Kimura K., Sawada K., Kushima H., Toda Y. Influence of Chemical Composition and Heat Treatment on Long-term Creep Strength of Grade 91 Steel // Procedia Engineering 6th International Conference on Creep, Fatigue and Creep-Fatigue Interaction. – 2013. – V. 55. – P. 2–9.
25. Chakraborty, G. K. J., Vasantharaja P., Das C. R., Albert S. K., Laha K. Effect of Delta Ferrite on Microstructure and Mechanical Properties of High-Chromium Martensitic Steel // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2019. – V. 28. – P. 876–885.
26. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86) / Госатомэнергонадзор СССР. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 525 с.
27. Pettersson N., Wessman S., Thuvander M., Hedström P., Odqvist J., Pettersson R. F. A., Hertzman S. Nanostructure evolution and mechanical property changes during aging of a super duplex stainless steel at 300°C // Materials Science and Engineering A. – 2015. – V. 647. – P. 241–248.
28. Tucker J. D, Miller M. K., Youn g G. A. Assessment of thermal embrittlement in duplex stainless steels 2003 and 2205 for nuclear power applications // Acta Materialia. – 2015. – V. 87. – P. 15–24.
29. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд. / А. С. Зубченко, М. М. Колосков , Ю. В. Каширский и др. / Под общей ред. Зубченко А. С. – М.: Машиностроение, 2003. – 784 с.
30. Гудремон Э. А. Специальные стали. Изд. 2-е. – М.: Металлургия. – 1966. – 1274 с.
31. Rohit Sai Krishna A., Vamshi Krishna B., Sashank T., Harshith D., Subbiah R. Influence and assessment of mechanical properties on treated P91 steel with normalizing processes // Materials Today: Proceedings. – 2020. – V. 27, Part 2. – P. 1555–1558.
32. Ланская К. А. Высокохромистые жаропрочные стали. – М.: Металлургия, 1976. – 216 с.
33. Кудрявцев А. С., Артемьева Д. А., Рейнер П. Я. Влияние фазового состава на деформационную способность стали марки 07Х12НМФБ при высоких температурах // Вопросы материаловедения. – 2014. – № 3 (79). – C. 34–40.
34. Нестеренко Е. К., Кудрявцев А. С., Аскинази А. Ю., Громова Н. Б., Дроздова Н. Ф. О температуре полиморфного фазового превращения аустенита в δ-феррит 12 %-ной хромистой стали // Письма о материалах. – 2020. – Т. 10, № 3. – C. 237–242.
35. Cabet C., Dalle F., Gaganidze E., Henry J., Tanigawa H. Ferritic-martensitic steels for fission and fusion application // Journal of Nuclear Materials. – 2019. – V. 523. – P. 510–537.
36. Титова Т. И., Ратушев Д. В., Ш к ляев С. Э., Черняховский С. А., Батов Ю. М., Афанасьев С. Ю., Уткин А. А., Баландин С. Ю. Разработка технологии изготовления высококачественных заготовок для роторов из высокохромистых сталей // Электрометаллургия. – 2012. – № 5. – С. 2–7.
37. Скоробогатых В. Н, Щенкова И. А. Разработка и освоение материалов для тепловых блоков на суперсверхкритические параметры // Энергонадзор и энергобезопасность. – 2008. – № 1. – C. 46–49.
38. Козлов Р. А. Сварка теплоустойчивых сталей. – Л.: Машиностроение, 1986. – 160 с.
39. David S. A., Siefert J. A., Feng Z. Welding and weldability of candidate ferritic alloys for future advanced ultrasupercritical fossil power plants // Science and Technology of Welding and Joining. – 2013. – V. 18, Is. 8. – P. 631–651.
40. Липпольд Д., Котеки Д. Металлургия сварки и свариваемость нержавеющих cталей / Под ред. Н. А. Соснина, А. М. Левченко. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. – 2011. – 467 с.
41. Кудрявцев А. С., Охапкин К. А., Михайлов М. С., Скутин В. С., Зубова Г. Е., Федотов Б. В. Анализ причин ускоренного разрушения при ползучести сварных соединений жаропрочной коррозионно-стойкой 12%-ной хромистой стали // Физика металлов и металловедение. – 2016. – Т. 117, № 6. – С. 623–631.
42. Liu C., Shen T., Yao C., Chang H., Wei K., Niu L., M a Z., Wang Z. Corrosion behavior of ferritic–martensitic steels SIMP and T91 in fast-flowing steam // Corrosion Science. – 2021. – V. 187.
43. Fry A., Osgerby S., Wright M. Oxidation of Alloys in Steam Environments: A Review. – NPL Report MATC (A) 90, 2002. – 39 p.
44. Wright I. G., Dooley R. B. A review of the oxidation behaviour of structural alloys in steam // International Materials Reviews. – 2010. – V. 55, N 3. – P. 129–167.
Рецензия
Для цитирования:
Кудрявцев А.С. О выборе конструкционного материала для парогенератора реакторной установки с натриевым теплоносителем. Вопросы материаловедения. 2023;(2(114)):155-165. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2023-114-2-155-165
For citation:
Kudriavtsev A.S. Structural materials selection for the sodium-cooled reactor plant steam generator. Voprosy Materialovedeniya. 2023;(2(114)):155-165. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2023-114-2-155-165
Просмотров:
208
Послать статью по эл. почте 