[發(fā)明專利]一種6mm厚核電安全殼用鋼及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010240015.0
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN111270153B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 奚艷紅;吳俊平;方磊;姜金星;靳星;于生;姜在偉;張儀杰;劉心陽;王思聰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C33/04;B21B1/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳秋明

本發(fā)明公開了一種6mm厚核電安全殼用鋼及其制造方法，其采用低C、Mn成分系列設(shè)計，不另外添加合金成分，在確保屈服強度穩(wěn)定性的同時兼顧輻照效應。該制造方法對坯料料型的優(yōu)化實現(xiàn)了軋制過程中軋件長度的有效控制，避免了軋件過長帶來的溫度波動較大。采用超高溫加熱制度保證了坯料在軋制時獲得較高的溫度，確保軋制完成后，鋼板具有較高的終軋溫度。對軋制工序的控制減少了過程中溫降，確保軋件頭尾溫差波動較小。優(yōu)化軋件放尺長度并切除板型較差區(qū)域，保證了取樣位置的性能均勻性。利用該方法生產(chǎn)的6mm核電用鋼，屈服強度控制穩(wěn)定，得到的性能強韌性匹配優(yōu)異，完全滿足性能要求。生產(chǎn)的性能合格率達到94％，完全適應工業(yè)批量化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核電安全殼用鋼，具體涉及一種6mm厚核電安全殼用鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

核電站反應堆安全殼結(jié)構(gòu)在核電站的建設(shè)當中是十分重要的，它被稱作是最后一道核安全的屏障。安全殼按材料可分成鋼質(zhì)、鋼筋混凝土及預應力混凝土三種。我國建造的二代或二代改進型核電站及法國標準的壓水堆核電站大都采用鋼筋混凝土安全殼，即帶有薄的碳鋼襯里的鋼筋混凝土單層安全殼，它由內(nèi)徑超過30米的圓筒殼和半球頂組成。代表鋼種主要為20HR、P265GH、Q265HR等，強度級別為較低的265級別，由于它比較經(jīng)濟，目前有些核電站仍在采用。6mm碳鋼鋼板形成整個封閉的殼內(nèi)環(huán)境,承受堆內(nèi)壓力和環(huán)境的溫度變化帶來的應力。不僅要求屈服強度≥265MPa，還要求同一批次的屈服強度平均值≤353Mpa。由于上下限不足100MPa，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：1、薄規(guī)格在軋制過程中，溫降較快，導致軋件頭尾溫差較大，性能波動較大。2、在批量生產(chǎn)時，技術(shù)條件中屈服強度≥265MPa的要求一般可以滿足，但是平均值往往穩(wěn)定性較差，容易超出上限值，導致鋼板改判，造成生產(chǎn)成本上升。因此，開發(fā)一種能夠穩(wěn)定薄規(guī)格核電鋼屈服強度的生產(chǎn)工藝很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種6mm厚核電安全殼用鋼，該鋼的性能強韌性匹配優(yōu)異，且屈服強度控制穩(wěn)定。

本發(fā)明的另一目的是提供一種上述6mm厚核電安全殼用鋼的制造方法，該方法能夠穩(wěn)定該規(guī)格核電用鋼的屈服強度。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種6mm厚核電安全殼用鋼，由以下質(zhì)量百分比的成分組成：C：0.09～0.14％、Mn：0.6～1.0％、Si：0.20～0.50％、P：≤0.020％、S：≤0.010％，余量為Fe和雜質(zhì)。

其合金成分設(shè)計機理如下：

核電設(shè)備用鋼在使用環(huán)境上有其特殊性，要承受反應堆堆芯極強的輻照，從而引起輻照脆化。影響輻照脆化的因素很多，主要分為外部環(huán)境和材料本身。外部環(huán)境指輻照溫度、中子注入量等，該因素很難進行改變。材料本身主要受鋼質(zhì)的影響，特別是鋼中的合金元素和殘余元素含量的影響，這些可以通過冶煉技術(shù)和工藝技術(shù)的提高而改善。因此，嚴格控制化學成分對核電設(shè)備用鋼來說至關(guān)重要。

在合金元素設(shè)計時，考慮到合金元素或多或少地增大鋼的輻照脆化趨勢，但合金元素是細化晶粒、提高淬透性以及保證綜合性能所必需的，即不可缺少的。故只能根據(jù)輻照規(guī)律對鋼中元素提出合理的限制。同時，還考慮到鋼板同批次屈服強度需≤353Mpa的性能要求，因此，除基礎(chǔ)的C、Si、Mn、P、S之外，本發(fā)明不另外添加合金元素。

具體的，C是提高鋼材強度最有效的元素，隨著w(C)的增加，鋼中Fe3C增加，淬硬性也增加，鋼的抗拉強度和屈服強度提高。鋼材的伸長率和沖擊韌性下降，尤其是低溫韌性下降的幅度更大。并且，鋼材的焊接熱影響區(qū)還會出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，導致焊接冷裂紋的產(chǎn)生。因此，核電設(shè)備用鋼中w(C)應控制在0.20％以內(nèi)，以便獲得優(yōu)良的綜合性能，本發(fā)明的C控制在0.09～0.14wt.％。