[發明專利]一種用于高溫或超高溫氣冷堆蒸汽發生器的合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202111364638.X
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114318061A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 田洪志;伍龍燕;汪景新;肖三平;孟劍;張進;周振德;周勤;羅寶軍;張振魯;許杰;孫惠敏
• 申請（專利權）人: 華能核能技術研究院有限公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C30/02;C22C1/02;C22F1/10;C21D9/08;B21B1/16;B21J5/00;F22B1/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙迪

本發明涉及一種用于高溫或超高溫氣冷堆蒸汽發生器的合金及其制備方法，該合金成分及其重量百分比為：C：0.06～0.10％，P≤0.02％，S≤0.012％，Cr：20.5～23.0％，Ni≥47.5％，Mo：8.5～9.5％，W：0.3～1.0％，Al≤0.15％，Ti≤0.10％，Fe：17.0～20.0％，B：0.001～0.002％，Co≤1.40％，余量為不可避免的雜質。本發明通過優化合金配比，大大提高了鍛件、熱軋棒材的組織的均勻性，達到高溫氣冷堆、超高溫氣冷堆對高溫材料的高綜合性能指標的要求。

技術領域

本發明屬于Ni-Cr-Mo高溫合金冶煉加工技術領域，具體涉及一種高溫氣冷堆、超高溫氣冷堆蒸汽發生器用高溫合金及其鍛件、熱軋棒材制造工藝。

背景技術

核電屬于先進的清潔能源，是國家能源戰略重要的組成部分，是實現國家節能減排“雙碳”目標的最重要舉措之一。高溫氣冷堆核電站具有安全性高、系統簡單、發電效率較高、用途廣泛、經濟競爭性較強等特點，是未來能源市場需要的第四代先進核反應堆堆型之一。

高溫氣冷堆核電站中的蒸汽發生器的入口氦氣溫度高達750℃，使蒸汽發生器入口腔室以及換熱組件中零部件的長時工作溫度也達到570℃，超高溫氣冷堆核電站中的蒸汽發生器的入口氦氣溫度高達950℃，使蒸汽發生器入口腔室以及換熱組件中零部件的長時工作溫度則達到650℃。

要生產滿足高溫氣冷堆、超高溫氣冷堆設計要求的鍛件或熱軋棒材產品，對鍛件或熱軋棒材料的室溫性能、950℃甚至以上瞬時性能、950℃持久性能、組織穩定性、腐蝕性能等提出了苛刻的要求，普通的奧氏體不銹鋼及鎳基合金已不能滿足該使用要求。

GH3536鎳－鉻－鉬耐蝕合金(美國牌號：Hastelloy X)是高溫氣冷堆蒸汽發生器制造的主要候選材料之一，它是一種Mo含量較高的Ni-Cr-Mo固溶強化型鎳基耐蝕合金，不僅含有較高的Cr、Ni元素，而且有較高的Mo和W元素，使得GH3536合金化程度較高。GH3536的化學成分為：C：0.05～0.15％，Cr：20.5～23.0％，Ni：余量，Co：0.50-2.50％，W：0.2～1.00％，Mo：8.0～10.0％，Al≤0.5％，Ti≤0.15％，Fe：17.0～20.0％，B≤0.010％，Cu≤0.50％，Mn≤1.00％，Si≤1.00％，P≤0.025％，S≤0.015％。

GH3536鎳－鉻－鉬耐蝕合金若采用常規的鍛造、熱軋加工方法，從合金的冶煉、熱加工和熱處理的工藝角度考慮，具有相當大的難度，特別是要制造出滿足高溫氣冷堆蒸汽發生器、超高溫氣冷堆蒸汽發生器的制造要求的GH3536合金鍛件或熱軋棒材產品難度更大。

發明內容

針對高溫氣冷堆、超高溫氣冷堆蒸汽發生器對合金高溫性能的要求，本發明從成分優化的角度來改善合金的純凈度及熱加工性能從而能生產出符合高溫氣冷堆、超高溫氣冷堆設計要求的鍛件和熱軋棒材產品。

本發明采用的技術方案為：

一種用于高溫氣冷堆或超高溫氣冷堆蒸汽發生器的合金，其成分及其重量百分比為：C：0.06～0.10％，P≤0.02％，S≤0.012％，Cr：20.5～23.0％，Ni≥47.5％，Mo：8.5～9.5％，W：0.3～1.0％，Al≤0.15％，Ti≤0.10％，Fe：17.0～20.0％，B：0.001～0.002％，Co≤1.40％，余量為不可避免的雜質。

在一些實施例中，該合金的成分中還含有：0＜Si≤0.3％，0＜Mn≤0.4％，0＜Cu≤0.3％中的至少一種，所述百分比為重量百分比。

在一些實施例中，Al+Ti≤0.1％。

本發明還提供了上述合金在制備高溫氣冷堆、超高溫氣冷堆蒸汽發生器用合金鍛件或熱軋棒材中的用途。尤其是在制備超高溫氣冷堆蒸汽發生器用合金鍛件或熱軋棒材中的用途。