Структура, прочность и пластичность перспективных мкалоактивируемых реакторных сталей бейнитного класса

Abstract

Наведені дані по структурі, фазовому складу та механічним властивостям у початковому стані, після тривалих теплових витримок і нейтронного опромінення основного металу та металу зварних сполучень радіаційно-стійкої сталі бейнітного класу марки 15Х2В2ФА-А, володіющою швидким спадом наведеної активності. Представлені термокінетичні діаграми структурних перетворень при безперервному охолодженні металу від температур 1000, 1050 та 1200°С у диапозоні швидкостей 0,03…25° С/сек, мікроструктура та твердість для різних швидкостей охолодження. Показана висока стійкість розроблених матеріалів до теплового та радіаційного окрихчення. Після досліджених теплових витримок (при 400°С–3000 г, 450°С–260 г –для сталі 15Х2В2ФА-А и 300°С–1000 г – для металу зварного шву) не відзначено змін їх короткочасних механічних властивостей. Після опромінення різним флюєнсом нейтронів аж до 1.5⋅10²⁰ н/см² (Е≥0.5 МеВ) при теммпературі 270…290°С радіаційне зміцнення та зміщення температури в’язко-крихкого переходу в малоактивованій сталі 15Х2В2ФА-А нижче, ніж у застосовуємої для корпусів ядерних реакторів типу ВВЕР сталі марки 15Х2МФА-А. По сукупності властивостей сталь марки 15Х2В2ФА-А представляється дуже перспективною для майбутніх ядерних реакторів збілшеного терміну служби.

Приведены данные по структуре, фазовому составу и механическим свойствам в исходном состоянии, после дли- тельных тепловых выдержек и нейтронного облучения основного металла и металла сварных соединений радиационно- стойкой стали бейнитного класса марки 15Х2В2ФА-А, обладающей быстрым спадом наведенной активности. Представлены термокинетические диаграммы структурных превращений при непрерывном охлаждении металла от температур 1000, 1050 и 1200°С в диапазоне скоростей 0,03…25° С/сек, микроструктура и твердость для различных скоростей охлаждения. Показана высокая устойчивость разработанных материалов к тепловому и радиационному охрупчиванию. После исследованных тепловых выдержек (при 400°С–3000 ч, 450°С–260 ч –для стали 15Х2В2ФА-А и 300°С–1000 ч –для металла сварного шва) не отмечено изменений их кратковременных механических свойств. После облучения различным флюенсом нейтронов вплоть до 1.5⋅10²⁰ н/см² (Е≥0.5 МэВ) при температуре 270…290°С радиационное упрочнение и смещение температуры вязко-хрупкого перехода у малоактивируемой стали 15Х2В2ФА-А ниже, чем у применяемой для корпусов ядерных реакторов типа ВВЭР стали марки 15Х2МФА-А. По совокупности свойств сталь марки 15Х2В2ФА-А представляется весьма перспективной для будущих ядерных реакторов повышенной экологической безопасности и увеличенного срока службы.

The paper gives data on the structure, phase composition and mechanical properties in initial state, after long-duration holding at heat and neutron irradiation of the base metal and the metal of welded joints of a bainitic 15X2В2ФА steel showing a rapid decay of induced activity. CCT diagrams at cooling from 1000, 1050 and 1200° C in the range of rates from 0.03 to 25° C/s , microstructure and hardness for various cooling rates are presented. High resistance of developed the materials to thermall and irradiation embrittlement is demonstrated. The examination of materials after holding at heat (at 400° C for 3000 hrs, at 450° C for 260 hrs - for 15X2В2ФА steel, and 300° C for 1000 hrs - for the weld metal) has shown that no changes in their mechanical properties were observed. The low-activated 15X2В2ФА steel irradiated to various neutron fluence up to 1.5⋅10²⁰ n/cm² (E≥0.5 MeV) at a temperature of 270-290° C is characterized by lower radiation strengthening and shift in DBTT temperature as compared to a 15X2В2ФА steel used for WWER vessels . On combination of properties the low-activated 15X2В2ФА-A steel is represented rather perspective for the future nuclear reactors of increased ecological safety and increased service life.