Сто лет для корпуса ВВЭР

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 10.02.2011

Сталь, которую предлагает петербуржский институт "Прометей", позволит увеличить проектный срок службы корпуса ВВЭР до 100 лет или, при сохранении проектного срока службы корпуса реактора в 60-80 лет, повысить его мощность на 30-40%.

В конце января ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей" распространил пресс-релиз, в котором сообщил о своей разработке. "Испытания, проведенные… совместно с Курчатовским институтом и Группой предприятий "ОМЗ", подтвердили уникальные эксплуатационные свойства новой стали", - говорится в заявлении.

"Сталь и технологии изготовления из неё крупногабаритных заготовок обеспечат производство стационарных атомных энергетических установок большой и средней мощности, плавучих АЭС, энергетических установок для ледоколов с принципиально новыми эксплуатационными характеристиками и длительным сроком эксплуатации", - добавил генеральный директор института Алексей Орыщенко.

В пресс-службе ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей" подтвердили электронному изданию AtomInfo.Ru, что речь идёт о стали с пониженным содержанием никеля 15Х2МФА-А, модификация А.

Корпусные стали

Численные данные и графики здесь и далее приводятся в соответствии с докладом Г.П.Карзова "Обеспечение радиационной прочности корпусов и ВКУ атомных реакторов АЭС с ВВЭР" // МНТК-2010. Примечание (данные 2009 года) относится к данным из доклада "Стали для корпусов реакторов нового поколения", подготовленного в ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей" в 2009 году.

Базисом для нового реакторного материала можно считать известную сталь 15Х2МФА. В ней содержится 0,12% C, 2,8% Cr, 0,8% Mo и 0,2% V. Из этой стали с категорией прочности КП-40 были изготовлены 32 корпуса ВВЭР-440, порядка 300 корпусов реакторов для флота и 18 - для атомных ледоколов.

Сталь обеспечивала проектный флюенс в пределах (2-2,4)×10²⁰ н/см². Температура эксплуатации составляла 270°C. Датой начала применения стали 15Х2МФА считается 1958 год.

Для ВВЭР-1000 требования были другими, и корпуса этих реакторов изготавливались из стали 15Х2НМФА (дата первого применения - 1973 год). В отличие от меньших реакторов, в корпусную сталь для ВВЭР-1000 добавлялся никель в количестве от 1 до 1,5%.

У стали для тысячников была другая категория прочности КП-45, более высокая эксплуатационная температура 290°C, но пониженный по сравнению со сталями для ВВЭР-440 проектный флюенс (4-6)×10¹⁹ н/см².

Работы по совершенствованию корпусных сталей в нашей стране велись практически непрерывно. За счёт снижения содержания вредных примесей, из стали 15Х2МФА была получена сталь 15Х2МФА-А. Следующим шагом стало появление марок 15Х2МФА-А модификаций А и Б.

Сталь модификации А - ту самую, о которой сообщил в январе "Прометей" - можно смело называть сталью 15Х2МФА-А, у которой откорректирован марочный химический состав. В него был введён никель, но в меньших количествах, чем в сталь для тысячников - от 0,2 до 0,4%. Несколько большее содержание никеля - от 0,6 до 0,8% - отличает сталь 15Х2МФА-А модификации Б.

Никель, когда его много, становится опасным врагом эксплуатационщиков. Достаточно вспомнить историю об американском сплаве 600 - неудачном выборе высоконикелевого сплава для целого ряда ключевых узлов первого контура.

Но в тех количествах, в которых никель присутствует в российских сталях, он не приводит к заметному увеличению темпов радиационного охрупчивания. Кроме этого, ввод никеля в состав стали 15Х2МФА-А сопровождался снижением вредных примесей, что не замедлило дать свои плоды.

Темп радиационного охрупчивания определяется коэффициентом радиационного охрупчивания AF. Для стали 15Х2МФА он равен 15. Для стали 15Х2НМФА - от 29 до 30. А для стали 15Х2МФА-А коэффициент равен 12.

Роль никеля

Всё-таки, с какой же целью в корпусную сталь для ВВЭР-440 начали добавлять никель? Добавка никеля вместе с корректировкой хрома позволила обеспечить хорошую прокаливаемость стали в больших сечениях, а также поднять уровень прочности до КП-45.

Важный практический результат из сказанного - проектанты РУ получают теперь возможность существенно увеличивать толщину стенок корпуса. Для сравнения. Исходные советские марки сталей 15Х2МФА и 15Х2НМФА позволяли максимальную толщину стенок 400 мм, в то время как требования к сталям для корпусов нового поколения реакторов, озвученные в 2007 году, говорили о толщинах до 560 мм.

Механические свойства стали в составе поковок промышленного производства 15Х2МФА-А модификации А выдерживают заданный уровень прочностных характеристик в толщине сечения до 450 мм. Для модификации Б речь идёт о 540 мм (данные 2009 года).

Следующая принципиально важная характеристика - исходная критическая температура хрупкости T_К0. Для стали 15Х2МФА она составляла ≤0°C. Значение для стали 15Х2НМФА равнялось ≤-25°C, а для сталей 15Х2МФА-А модификаций А и Б снизилось до ≤-35°C - иными словами, в точности выполнив требования к реакторам нового поколения.

И, естественно, флюенс. Обе новые модификации корпусной стали обладают высокой радиационной стойкостью при флюенсах до 3×10²⁰ н/см², что с запасом удовлетворяет современным требованиям (данные 2009 года).

Сто лет службы

В 2009 году корпоративная газета ОМЗ "Объединённая машиностроительная газета" сообщила, что в кузнечно-прессовом цехе №47 "Спецстали" впервые в практике предприятия была откована опытно-штатная обечайка зоны патрубков для реактора ВВЭР-1000 из стали 15Х2МФА-А, модификация А.

Опытно-штатная обечайка прошла этап механической обработки, в ней были просверлены отверстия под патрубки, а затем в кузнечно-прессовом цехе она подверглась операции выштамповки патрубков. Полный цикл изготовления занял несколько месяцев, после чего обечайку отдали в распоряжение учёных и инженеров для комплекса материаловедческих исследований.

В феврале 2010 года группа ОМЗ сообщила об успешном завершении испытаний обечайки.

"Сталь данного химического состава до настоящего времени применялась для изготовления реакторов типа ВВЭР-440 и двигательных установок атомных подводных лодок и ледоколов. Она хорошо изучена с точки зрения характеристик её радиационного охрупчивания, что позволяет сразу после удовлетворительного завершения технологических работ и дополнительных исследований рекомендовать её для использования при изготовлении корпусов реакторов типа ВВЭР-1200 нового поколения атомных энергетических установок", - говорилось в сообщении группы.

"Проведенные в НИЦ сдаточные испытания показали, что сталь марки 15Х2МФА-А мод.А обладает превосходным комплексом механических и технологических свойств, что достигнуто за счёт применения разработанных ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей" прецизионных технологий выплавки, пластической и термической обработки, а также микролегирования. Сталь гарантированно обеспечивает уровень прочности, соответствующий категории прочности КП-45, в сочетании с высокой пластичностью, вязкостью и отпускоустойчивостью", - гласило выданное заключение.

Конечно, одной только обечайкой работы по внедрению новой стали для ВВЭР-1000, а теперь уже и ВВЭР-1200, не ограничиваются. Кроме обечайки, специальная программа испытаний была создана и для других заготовок, в том числе, фланца корпуса. А окончательное решение по судьбе стали остаётся за ОКБ "Гидропресс".

Важным результатом от внедрения разработки питерцев станет продление сроков службы корпуса до 100 лет и более. Именно в течение такого срока стали 15Х2МФА-А модификаций А и Б будут удовлетворять жёстким европейским требованиям EUR по критической температуре хрупкости.

Сопоставление радиационного охрупчивания сталей 15Х2НМФА-А и 15Х2МФА-А модификаций А и Б при условиях работы реактора АЭС-2006

Ключевые слова: Атомное машиностроение, Россия

---

Другие новости:

Болгарская реакция на сообщения о возможном выходе АСЭ из проекта Белене

Министр Трайков считает, что российская сторона не выйдет из проекта.

АЭС подписал с Энергоатомом контракт на проектирование реакторов для Х3/Х4

Соглашение подписали в Киеве Юрий Недашковский и Александр Дыбов.

Японцы проектируют устройство для подъёма сорвавшейся в Монджу трубы

Снятие крышки реактора грозит пожаром.

---

---

---

---

Поиск по сайту: