Thermal resistance of steels with increased strength properties for pressure vessels of advanced WWER reactors of various designs
Creators
- 1. Kurchatov Institute NRC, Moscow, MEPhI, Moscow (Russian Federation)
- 2. Kurchatov Institute NRC, Moscow (Russian Federation)
- 3. MEPhI, Moscow (Russian Federation)
Description
The paper considers the results of structural studies and mechanical tests after a long-term thermal exposure of laboratory heats of the metallurgically improved 15Kh2NMFA steel and steel with an increased content of nickel viewed as materials for the pressure vessels of advanced WWER -type reactors of various designs. It has been shown that, both for the improved 15Kh2NMFA steel and the high-nickel steel, there are no signs of grain boundary embrittlement after a thermal treatment that provokes embrittlement. This is explained by the extremely low grain boundary segregation of phosphorus in the initial state caused by a high degree of the structure dispersion as well as by rather a low content of impurities. Besides, no changes have been found in the yield strength value for the improved 15Kh2NMFA steel, which agrees with the structure investigation results. For the high-nickel steel, a tendency has been revealed towards a minor yield strength decrease by 5 to 10% and a regular reduction in the critical brittle temperature. A decrease in the mechanical performance has been caused by a relatively low temperature of the high-nickel steel temper and, accordingly, by the potential occurrence of the structure after-temper processes during long-term thermal exposure, as evidenced by results of an X-ray diffraction analysis. Despite the after-temper processes in the high-nickel steel in the course of the long-term heat exposure, the basic strengthening carbide phases remain stable. Due to this, the yield strength value remains at a relatively high level that exceeds the values for the currently employed WWER-type vessel steels, even in the case of a thermal exposure much in excess of the expected operating conditions of advanced WWER reactors. And the critical brittle temperature decrease in the course of the heat exposure just contributes to an increase in the steel resistance to brittle fracture in the process of service.
Abstract (Russian)
Рассмотрены результаты структурных исследований и механических испытаний после длительного теплового воздействия лабораторных плавок металлургически усовершенствованной стали 15Х2НМФА и стали с повышенным содержанием никеля, рассматриваемых в качестве материалов корпусов перспективных реакторов ВВЭР различных проектов. Показано, что как для усовершенствованной стали 15Х2НМФА, так и для высоконикелевой стали отсутствуют признаки зернограничного охрупчивания после проведения термообработки, провоцирующей охрупчивание, что связано с очень низкой зернограничной сегрегацией фосфора в исходном состоянии, обусловленной повышенной дисперсностью структуры, а также достаточно низким содержанием примесей. Кроме того, для усовершенствованной стали 15Х2НМФА не выявлено изменения предела текучести, что согласуется с результатами структурных исследований. Для высоконикелевой стали в результате длительного теплового воздействия выявлена тенденция к небольшому снижению предела текучести на 5 – 10% и закономерному снижению критической температуры хрупкости. Снижение механических характеристик связано с относительно низкой температурой высокого отпуска высоконикелевой стали и, соответственно, возможным протеканием процессов доотпуска структуры при длительном тепловом воздействии, о чем свидетельствуют результаты рентгеноструктурных исследований. Несмотря на протекание процессов доотпуска в высоконикелевой стали при длительном тепловом воздействии сохраняется стабильность основных упрочняющих карбидных фаз, за счет чего предел текучести остается на достаточно высоком уровне, превышающем значения для используемых сталей корпусов реакторов ВВЭР даже при тепловом воздействии с параметрами, значительно превосходящими предполагаемые условия эксплуатации корпусов перспективных ВВЭР. При этом снижение критической температуры хрупкости при тепловом воздействии лишь способствует повышению стойкости стали против хрупкого разрушения при эксплуатации.Additional details
Additional titles
- Original title (Russian)
- Термическая стойкость сталей с повышенными характеристиками прочности для корпусов перспективных реакторов ВВЭР различных проектов
Publishing Information
- Journal Title
- Izvestiya Wysshikh Uchebnykh Zawedeniy, Yadernaya Energetika
- Journal Issue
- no.2
- Journal Page Range
- p. 93-106
- ISSN
- 0204-3327
INIS
- Country of Publication
- Russian Federation
- Country of Input or Organization
- Russian Federation
- INIS RN
- 55106148
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Descriptors DEI
- BRITTLENESS; CHROMIUM-NICKEL STEELS; REACTOR VESSELS; WWER TYPE REACTORS; YIELD STRENGTH
- Descriptors DEC
- ALLOYS; CARBON ADDITIONS; CHROMIUM ALLOYS; CONTAINERS; ENRICHED URANIUM REACTORS; HIGH ALLOY STEELS; IRON ALLOYS; IRON BASE ALLOYS; MECHANICAL PROPERTIES; NICKEL ALLOYS; POWER REACTORS; PWR TYPE REACTORS; REACTORS; STAINLESS STEELS; STEELS; THERMAL REACTORS; TRANSITION ELEMENT ALLOYS; WATER COOLED REACTORS; WATER MODERATED REACTORS
Optional Information
- Notes
- 20 refs., 2 fig., 5 tab.