[發明專利]一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法

在審

• 申請號: 202210210884.8
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114574778A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 徐海濤;嚴偉;燕春光;史顯波;莊毅;單以銀;秦博;戎利建;楊紅義;李依依
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院;中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/42;C22C38/58;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/34;C21D8/06
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于金屬腐蝕防護領域，具體為一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法。按重量百分比計，C：0.03～0.15％；Si：1.0～4.0％；Mn：0～2.0％；S：0～0.005％；P：0～0.01％；Cr：12.0～18.0％；Ni：7.0～15.0％；Cu：0～2.0％；Nb：8×100C～1.0％；O：0～0.003％；N：0～0.03％；Fe余量。在上述化學成分基礎上加入抗氧化能力強的Si、Mo、W、Nb中的一種或幾種元素，在材料表面形成氧化物屏障，阻礙液態鉛鉍的進入。本發明可以突破現有緊固件用奧氏體不銹鋼材料不具備耐液態鉛鉍腐蝕性能的技術壁壘，實現并提高鉛基堆用緊固件的耐液態鉛鉍腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于金屬腐蝕防護領域，具體涉及一種提高鉛基堆用高性能緊固件奧氏體不銹鋼材料耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法。

背景技術

鉛(鉛鉍)冷卻核反應堆，簡稱鉛基堆，是第四代核反應堆六種堆型之一。鉛基堆能很好地滿足安全性、經濟性、持續性和核不擴散的目標要求，是國際上重點發展的堆型之一。由于鉛基堆內環境惡劣，結構材料在服役過程中除了承受高溫、應力、輻照環境外，還面臨著液態金屬的強烈腐蝕，現有常規材料無法直接使用滿足長期服役要求。因此，耐鉛鉍腐蝕結構材料的開發是鉛基堆技術發展和應用的關鍵。

緊固件是鉛基堆內的結構部件之一，擔負著極為關鍵的連接作用，關乎堆內構件的安全運行。鑒于鉛基堆內的惡劣服役環境，緊固件材料要求同時具備較高的高溫強度、良好的長時組織穩定性、良好的持久抗力、優異的抗應力松弛性能。最關鍵的是，必須具備優異的耐液態鉛鉍腐蝕性能，而難點在于國內外沒有可供借鑒和參考的鋼種。因此，如何實現并提高鉛基堆用緊固件材料自身優異的耐液態鉛鉍腐蝕性能是首要考慮的材料問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，突破現有緊固件用奧氏體不銹鋼材料不具備耐液態鉛鉍腐蝕性能的技術壁壘，實現并提高鉛基堆用緊固件的耐液態鉛鉍腐蝕性能。

本發明的技術方案是：

一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，緊固件材料的組織為單一奧氏體，按重量百分比計，該緊固件材料的化學成分如下：

C：0.03～0.15％；Si：1.0～4.0％；Mn：0～2.0％；S：0～0.005％；P：0～0.01％；Cr：12.0～18.0％；Ni：7.0～15.0％；Cu：0～2.0％；Nb：8×100C～1.0％；O：0～0.003％；N：0～0.03％；Fe余量。

一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，緊固件材料的組織為單一奧氏體，按重量百分比計，該緊固件材料的化學成分如下：

C：0.06～0.12％；Si：2.0～3.0％；Mn：0～1.5％；S：0～0.005％；P：0～0.01％；Cr：13.0～17.0％；Ni：8.0～14.0％；Cu：0～1.0％；Mo：0.5～2.0％；Nb：8×100C～1.0％；O：0～0.003％；N：0～0.03％；Fe余量。

一種提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，緊固件材料的組織為單一奧氏體，按重量百分比計，該緊固件材料的化學成分如下：

C：0.09～0.12％；Si：2.2～3.0％；Mn：0～1.0％；S：0～0.005％；P：0～0.01％；Cr：14.0～16.0％；Ni：9.0～12.0％；Cu：0～1.0％；Mo：0.5～1.5％；W：1.3～1.8；Nb：8×100C～1.0％；O：0～0.003％；N：0～0.03％；Fe余量。

所述的提高鉛基堆用高性能緊固件耐液態鉛鉍腐蝕性能的合金化方法，緊固件合金成分需滿足：Cr當量20；Ni當量14；

鉻當量按式(1)計算：