[发明专利]钠冷快堆用不锈钢无缝管以及制备方法

说明书

本发明公开了一种钠冷快堆用不锈钢无缝管，基于316H不锈钢基材进行微合金化成分细调，成分组成以质量％计含有：C:0.04‑0.05%，Si:≤0.6%，Mn:1.00‑2.00%，P:≤0.030%，S:≤0.003%，Cr:17.0‑18.0%，Ni:11.5‑12.5%，Mo:2.50‑2.70%，Cu:≤0.10%，N:0.05‑0.07%，B:≤0.0015%，O:≤30ppm，H≤5.0ppm，其余为Fe和杂质，控制铁素体含量≤1％。一种钠冷快堆用不锈钢无缝管通过高纯度冶炼工艺、微合金化成分细调、不锈钢铸造工艺、热穿孔处理工艺和成品冷加工制造而成。通过上述方式，本发明钠冷快堆用不锈钢无缝管以及制备方法，能够满足核安全高温纳管道使用标准，具有强韧性、耐腐蚀性、持久性。

技术领域

本发明涉及不锈钢无缝管领域，特别是涉及一种钠冷快堆用不锈钢无缝管以及制备方法。

背景技术

随着世界各国经济发展和环境恶化压力，建造核电、利用和发展核能已成为未来能源发展的重点之一。我国在核电开发、建设方面已取得了重大进展，三代核电技术达到世界先进水平，四代核电技术达到国际领先水平。四代核电中钠冷快中子反应堆，由于高安全和可靠性，增殖能力强，可使铀资源利用率提高到60%以上，从而使核废料产生量得到最大程度的降低，实现放射性废物最小化等方面而受世界各国的重视。是世界上第四代先进核能系统的首选堆型之一，代表了第四代先进核电建设的发展方向。也是我国四代核电在钠冷快堆方面从实验堆向示范堆技术突破走出的关键一步。

作为四代核电的钠冷示范快堆，对其安全性提出了极为严格的要求，核安全级高温钠管道采用的是304、316和321等不锈钢无缝管，其中316不锈钢无缝管是核安全钠冷管道的主要钢种。需要长期在高温下长期服役。因此，与常规316奥氏体不锈钢无缝管有着极大的区别，对铁素体含量、金属成分、非金属夹杂物、室温力学性能、短时高温拉伸性能、晶粒度及级差、晶间腐蚀等要求方面，几乎近于苛刻。

钠冷快堆为钠--钠--水三回路传热系统，核安全级二、三级高温钠管道用316H不锈钢无缝管，因反应堆冷却剂出口温度为530～550℃，较三代核电站温度高，压力相对小。需要材料有较高的耐高温性能，而316H不锈钢无缝管因成分中有Mo、Cr、Si等铁素体形成元素，不可避免地存在一定的铁素体含量，当316H不锈钢无缝管中含铁素体会发生475℃脆化现象，增加材料脆性断裂倾向。因此，为保证核电在服役期内安全运行，钠冷管道用316H不锈钢无缝管铁素体含量小于1％，可有效地延长核电站使用寿命，提高安全性。同时，钢中过高铁素体会影响到奥氏体不锈钢无缝管热加工性能，这是由体心立方晶体结构的铁素体延展性差的特性所决定的。

钠冷快堆316H不锈钢无缝管长期处于高温、腐蚀、辐射等环境中运行，还被要求较高的室温拉伸性能和短时高温拉伸性能，同时还要兼顾强韧性、晶间腐蚀性、持久性能。具体而言，高温钠冷管道要长期在在高温环境中运行，要有抗高温蠕变性能，要有足够持久强度，管材本身还要有极好塑性硬度又要较低，而316H含碳量较高，能提高高温力学性能，要兼顾强韧性、抗晶间腐蚀性能，需要通过添加微合金元素和微观组织控制，满足工程设计对材料的性能指标要求。

参照钠冷快堆技术条件，需要澄清不锈钢管坯中铁素体的形成机制并提出消除对策，实现铁素体含量小于1%的制备。为保证纳冷管道用不锈钢无缝管组织性能，优化冷轧加工及固溶工艺，实现不锈钢无缝管晶粒度为5级并更细，全厚度方向晶粒度级差不超过2级的控制，需要从冷轧加工的晶粒尺寸加以控制。耐晶间腐蚀性能，需要从提高抗液态金属腐蚀性能，通过细小碳化物的弥散分布控制，来保证细晶结构的稳定性和提高高温力学性能和耐腐蚀性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种钠冷快堆用不锈钢无缝管以及制备方法，能够满足核安全高温纳管道使用标准，具有强韧性、耐腐蚀性、持久性。