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金屬所助力四代核電鈉冷示范快堆用不銹鋼國產化

拓普思實驗室系統 2020-10-04

近期,中科院金屬所特殊環境材料研究部特種合金課題組在中國原子能科學研究院的委托和支持下,聯合太鋼不銹鋼股份有限公司實現四代鈉冷示范快堆容器及堆內構件用不銹鋼國產化。 四代核電鈉冷示范快堆工程的啟動,標志著我國成為第六個掌握快堆技術的國家,是國家核能發展戰略的關鍵一步。鈉冷快堆的服役工況苛刻,長期處于高溫、腐蝕、輻照等苛刻環境,國內尚無此工況使用的材料標準,前期實驗堆中的結構材料依賴國外進口。為了實現示范快堆的自主化建設,亟需建立關鍵設備用鋼板的技術標準,以滿足可靠性和可靠性要求。 鈉冷快堆用不銹鋼在高溫下長期服役,要求高的持久及蠕變性能、疲勞性能、組織均勻性,特別是在中碳含量的情況下要具有抗晶間腐蝕性能,對厚度在40~90mm、單重大于12噸的厚板,生產難度很大。金屬研究所科研人員經過三年多的攻關,將國外快堆選用的四種材料統型為一種316KD不銹鋼,通過合金元素和微觀組織的控制,優化工藝,保證材料兼顧強韌性、腐蝕性能、疲勞性能和持久性能等,以滿足工程設計對材料的性能指標要求,制定出鈉冷快堆用316KD板材的技術標準(初版)。基于實驗室研究提出的制備工藝參數,聯合中國原子能院、太鋼不銹鋼股份有限公司進行了316KD的工業化試制。揭示了厚大鑄坯中鐵素體的形成機制并提出去除對策,實現鐵素體含量小于1%的316KD鑄坯制備;提出了中碳含量316KD不銹鋼具有抗晶間腐蝕能力的處理工藝;解決了晶粒度均勻的厚鋼板加工的工藝問題,實現鋼板全厚度方向晶粒度級差不超過2級的控制。 目前,已在太鋼不銹鋼股份有限公司實現了四代核電鈉冷示范快堆用316KD不銹鋼鋼板的生產,國產化鋼板的組織均勻性和性能均優于國外同類鋼板,太鋼不銹鋼股份有限公司是40mm以上厚度316KD鋼板的合格供貨商,生產的鋼板已提供給中國一重(大連)用于示范快堆的自主化建造。
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