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        核反應堆用特殊不銹鋼管工藝性能要求
        發布者:不銹鋼管廠(www.modeleweddings.com) 發布時間:2021/7/5 閱讀:229

          日本的發電用核反應堆,在1998年已經運轉了52臺,但因為其主體是輕水冷卻的沸騰水型反應堆和加壓水型反應堆(PWR、23臺),而且兩者都處理高溫水,所以利用奧氏體系不銹鋼管和鎳合金管的耐腐蝕性,用于制造反應堆內構造物、配管和各種機器。因為對水質的管理很嚴格,所以雖然對于不銹鋼管來說是嚴酷的環境,但實用反應堆過去曾出現過應力腐蝕性斷裂這種現象,而且這個問題的解決是不銹鋼的最大課題。現在,從材料和施工兩方面采取對策,這個問題幾乎得到了解決。

        1. 中子吸收不銹鋼

          在日本,有關核能的研究開發是從1955年成立的財團法人原子力研究所開始的,而且為了獲得日本獨自的數據,還進行了有關材料的研究。作為耐腐蝕性之外的不銹鋼的材料作為爐心用時,要求盡量減少熱中子吸收斷面積大的元素;在美國,1955年規定了對AISI347不銹鋼中的鉭含量加以限制的AISI348鋼,而且1957年規定了對鈷和鉭加以限制的AISI349鋼。鈷從鎳原料中、鉭從添加到347鋼的鈮原料中引入,而且因為不銹鋼管中一般包含的錳的熱中子吸收斷面積很大,所以在日本國內由川畑(1960年)和渡邊等(1962年)試驗了對錳的限制。因為錳是與鋼中的硫相結合生成硫化錳,所以對于提高熱加工性來說是必要元素;但低錳不銹鋼,通過添加鈦或鋯、對硫加以固定,由此改善了熱加工性。但是,因為不銹鋼比鋯合金的熱中子吸收斷面積大,所以不能作為發電用輕水爐的燃料被覆管材料。


        2.含硼不銹鋼管

          因為控制材料使用的是添加了中子吸收斷面積非常大的硼的不銹鋼管,所以在日本國內也進行了研制。只是,據三好等(1958年)的研究,如果硼的添加量變較多時,熱加工性會有所退化,但如果硼的添加量不超過2%,則可以制造。此外,還進行了為改善熱加工性的研究。西間(1962年)研究了在18Cr-15Ni中添加了不超過2.35%B的鋼的各種性質,如果添加硼,就會生成(Fe、Cr)2B,熱加工性和韌性就會退化;但通過添加鈦,這種現象就會得到改善。

          其后,對含硼的不銹鋼管并沒有特別的研究,但進入1980年以后,由于核能發電所的增設和使用完的核燃料的再處理能力不足,使用完的核燃料的產生量有所增加,所以為了提高使用完核燃料儲藏池的填充率,要求由中子吸收斷面積大、可以薄壁化的含硼不銹鋼管代替304不銹鋼管。含硼不銹鋼管作為使用完核燃料的運輸和儲藏材料,因為使用了用板材和含硼不銹鋼制造的四角管,所以進行了板、帶材的制造研究。因為硼含有量高時,會生成鐵和沸騰的低熔點共晶,對熱加工性會起到阻礙作用,所以特別進行了帶材的熱加工性的改善研究,其結果是可以制造以SUS304L不銹鋼為基本成分、硼含量為0.5%~0.7%的不銹鋼帶。現在日本國內正在制造含1.3%B的管不銹鋼。

          而且,如果添加1%左右的硼,晶間腐蝕的敏感性就會有所提高,即使把碳減少到0.004%,敏感性也不能完全消失;但是若在750~850℃下進行熱處理,敏感性會有所下降,而且據泊里等(1984年)的試驗,證明了鉬的添加對于防止晶間腐蝕很有效。

         
         

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