[發(fā)明專利]一種核電站堆內構件用馬氏體不銹鋼

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210429700.3
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102925815A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 王立民;劉正東;楊鋼;包漢生;李密
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32;C22C38/22
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發(fā)明屬于核電用材技術領域，特別是涉及一種核反應堆堆內構件用馬氏體不銹鋼，主要適用于能源、冶金、機械、化工等領域。?

背景技術

不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質中具有一定化學穩(wěn)定性的鋼的總稱。不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能是由于在鐵碳合金中加入了鉻所致。盡管其他元素，如銅、鋁、以及硅、鎳、鉬等也能提高鋼的耐腐蝕性能，但沒有鉻的存在這些元素的作用就受到限制。不銹鋼的種類很多，按照我國國家標準GB/T13304-1991《鋼分類》以及國際上通用的分類方法是按鋼的金相組織劃分，分為5類，即奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型雙相不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。此外，按照鋼中的合金元素又可分為鉻系不銹鋼、鉻鎳系不銹鋼、鉻鎳鉬系不銹鋼、鉻錳鎳（氮）系不銹鋼，以及低碳不銹鋼、超低碳不銹鋼和高純不銹鋼等。奧氏體不銹鋼的化學成分特性是以鉻、鎳為基礎添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。由于其組織為面心立方結構，因而在高溫下有高的強度和蠕變性能；雙相不銹鋼由奧氏體和鐵素體兩相組成，鉻和鎳是雙相不銹鋼中兩種重要的合金元素，鎳在α+γ雙相不銹鋼中能擴大γ相區(qū)，當鋼中的鉻含量為5%時，鋼的屈服強度及達到最高值，當鎳含量為10%時，鋼的強度達到最大值；鐵素體型不銹鋼的化學成分特征是含11%~30%的鉻，其中添加鈮和鈦。當鉻含量小于25%時鐵素體組織會抑制馬氏體組織的形成，因而隨鉻含量的增加其強度下降。鉻含量高于25%時由于合金的固溶強化作用，強度略有提高；沉淀硬化不銹鋼是一類具有超高強度的不銹鋼，按其組織形態(tài)可分為三類，沉淀硬化馬氏體不銹鋼，沉淀硬化半奧氏體不銹鋼，沉淀硬化奧氏體不銹鋼。也有的把第一類歸到馬氏體不銹鋼，第二類、第三類歸到奧氏體不銹鋼。?馬氏體時效不銹鋼是固溶處理后，冷至室溫時總是以馬氏體組織存在，由固溶態(tài)再進行時效處理產生析了相而強化。奧氏體沉淀硬化不銹鋼，其組織為穩(wěn)定奧氏體組織，熱處理是不能改變組織，為此，只能通過加入析出強化元素，通過時效處理而強化；馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實現硬化的特性，因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大范圍的不同的力學性能。馬氏體型不銹鋼可以分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。馬氏體鉻系不銹鋼在淬火-回火條件下，增加鉻含量可使鐵素體含量增加，會降低硬度和抗拉強度。由于鉻的添加可提高鐵碳合金的淬透性，因而在需要進行淬火的鋼中得到廣泛的應用。馬氏體型不銹鋼一般以13%Cr鋼為代表，該鋼焊接性能不好，焊前需要預熱，焊接熱影響區(qū)的組織通常又硬又脆，只有通過焊后熱處理使其韌性和塑性得到恢復。?

隨著人類社會的不斷發(fā)展，對能源的需求也越來越高。由于煤炭、石油等化石類?原料不斷消耗以及使用這些原料造成的對環(huán)境的日益破壞，迫使人們不斷尋找清潔、綠色的能源。核電站是利用核分裂或核融合反應所釋放的的能量產生電能的發(fā)電廠。目前商業(yè)運轉中的核能發(fā)電廠都是利用核分裂反應而發(fā)電。根據反應堆的類型，核電站可以分為壓水堆核電站、沸水堆核電站、重水堆核電站和快中子增殖反應堆，目前世界上和國內應用最多的是壓水堆核電站。壓水型核電站反應堆的結構基本由以下幾個部分組成，反應堆堆芯、堆內構件、反應堆壓力容器和頂蓋以及控制棒驅動機構。其中的堆內構件在整個核電站的運行過程中起著很重要的作用，如起著支承和固定堆芯組件作用，并使驅動線對中，控制棒運動導向，同時又是冷卻劑通道，對流量進行合理分配，減少無效流量，為壓力容器提供熱屏蔽，減少中子γ射線照射，還能為堆內測量提供安裝和固定條件，為壓力容器用材輻照監(jiān)督試驗提供存放試樣場所。堆內構件在結構上由堆芯下部支承構件和堆芯上部支承構件組成，堆芯下部支承構件又由吊籃、堆芯支承板、圍板和輻板組件、堆芯下柵格板、熱屏蔽、輻照樣品管以及二次支承組件組成。堆芯上部支承構件由導向筒支承板、堆芯上柵格板、控制棒導向筒、支承柱、熱電偶和壓緊彈簧組成。其中的壓緊彈簧位于吊籃法蘭和導向筒支撐板之間，是一個馬氏體不銹鋼的環(huán)形鍛件，它將下部和上部堆內構件壓緊在壓力容器支承臺上。壓緊彈簧可以補償法蘭的加工誤差并提供足夠壓緊力，同時也能補償堆內構件受壓變形及產生的熱膨脹量。當壓力容器頂蓋安裝后，壓緊彈簧被壓縮用以限制上部和下部堆芯支撐組裝件的軸向位移，因此壓緊彈簧是堆內構件中一個重要的部件。?