Sanicro® 30 Холоднодеформированный — Сплав на основе никеля для высокотемпературных ядерных применений

Общие сведения

Sanicro® 30 — это низкоуглеродистая версия сплава 800 (аустенитный никелево-железо-хромовый сплав). Материал применяется для труб парогенераторов на атомных станциях (ВВЭР) и других теплообменниках при температурах до ~550°C (1020°F), где требуется хорошая стойкость к коррозионному растрескиванию (SCC) и межкристаллитной коррозии.

Подробная техническая информация, диаграммы и графики по коррозионным, механическим и физическим свойствам представлены в разделах ниже.

Дата обновления спецификации: 19.09.2019 (заменяет все предыдущие издания)

Свойства

Общие физические свойства

Свойство	Температура	Значение
Плотность	23,0 °C	8,0 г/см³

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Модуль упругости	20,0 °C	200 ГПа
	400,0 °C	175 ГПа
	600,0 °C	160 ГПа
Удлинение A2	23,0 °C	30 %	мин.
Твердость по Виккерсу	23,0 °C	170 HV
Предел прочности при растяжении	23,0 °C	570–700 МПа
Предел текучести Rp0.1	20,0 °C	335 МПа	мин.
	100,0 °C	335 МПа	мин.
	200,0 °C	320 МПа	мин.
	300,0 °C	310 МПа	мин.
	400,0 °C	300 МПа	мин.
	500,0 °C	290 МПа	мин.
	600,0 °C	285 МПа	мин.
Предел текучести Rp0.2	20,0 °C	335 МПа	мин.
	100,0 °C	325 МПа	мин.
	200,0 °C	310 МПа	мин.
	300,0 °C	300 МПа	мин.
	400,0 °C	290 МПа	мин.
	500,0 °C	280 МПа	мин.
	600,0 °C	275 МПа	мин.

Тепловые свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент линейного теплового расширения	100,0 °C	1,6×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 20°C – указанной температуры
	200,0 °C	1,6×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 20°C – указанной температуры
	300,0 °C	1,6×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 20°C – указанной температуры
	400,0 °C	1,65×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 20°C – указанной температуры
	500,0 °C	1,65×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 20°C – указанной температуры
	600,0 °C	1,7×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 20°C – указанной температуры
Удельная теплоемкость	20,0 °C	475 Дж/(кг·К)
	100,0 °C	500 Дж/(кг·К)
	200,0 °C	515 Дж/(кг·К)
	300,0 °C	525 Дж/(кг·К)
	400,0 °C	525 Дж/(кг·К)
	500,0 °C	535 Дж/(кг·К)
	600,0 °C	585 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	20,0 °C	12 Вт/(м·К)
	100,0 °C	14 Вт/(м·К)
	200,0 °C	16 Вт/(м·К)
	300,0 °C	17 Вт/(м·К)
	400,0 °C	18 Вт/(м·К)
	500,0 °C	20 Вт/(м·К)
	600,0 °C	23 Вт/(м·К)

Электрические свойства

Свойство	Температура	Значение
Удельное электрическое сопротивление	20,0 °C	9,9×10⁻⁷ Ω·м
	100,0 °C	1,01×10⁻⁶ Ω·м
	200,0 °C	1,03×10⁻⁶ Ω·м
	300,0 °C	1,05×10⁻⁶ Ω·м
	400,0 °C	1,08×10⁻⁶ Ω·м
	500,0 °C	1,12×10⁻⁶ Ω·м
	600,0 °C	1,18×10⁻⁶ Ω·м

Химический состав (масс.%)

Элемент	Содержание	Примечание
Алюминий	0,3 %
Углерод	0,03 %	макс.
Хром	20 %
Кобальт	0,1 %	Меньшие содержания могут быть согласованы
Медь	0,1 %	макс.
Железо	Остаток
Марганец	0,6 %
Никель	32 %
Фосфор	0,02 %	макс.
Кремний	0,5 %
Сера	0,015 %	макс.
Титан	0,5 %

Технологические свойства

Сертификация

Утверждено для использования согласно ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section III, Division 1 и Section VIII, Division 1 и 2.

Холодная деформация

Тепловая обработка после холодного гибания обычно не требуется, однако этот вопрос должен решаться с учетом степени гибания и эксплуатационных условий. При необходимости тепловая обработка должна представлять собой снятие напряжений или закалку в твердом растворе.

Коррозионные свойства

Общая коррозия: Sanicro® 30 обладает примерно той же стойкостью к органическим и неорганическим кислотам, что и сталь типа ASTM TP 304. Стойкость к гидроксиду натрия очень хороша, за исключением очень высоких концентраций и температур.

Точечная коррозия: Материал имеет несколько лучшую стойкость к точечной коррозии, чем сталь типа ASTM TP 304.

Межкристаллитная коррозия и коррозионное растрескивание: По сравнению со стандартным сплавом 800, Sanicro® 30 обладает улучшенной стойкостью как к межкристаллитной коррозии, так и к межкристаллитному коррозионному растрескиванию. Это достигается высокой степенью стабилизации и производственной последовательностью, дающей мелкозернистую структуру. Стойкость к транскристаллитному коррозионному растрескиванию очень хороша, как и для всех высоконикелевых сплавов.

Газовая коррозия: В общем, данная марка не применяется при температурах, достаточно высоких для возникновения газовой коррозии. Для таких случаев подходящим материалом является Sanicro® 31HT. Однако по сравнению с Sanicro® 31HT, Sanicro® 30 обладает примерно той же стойкостью к газовой коррозии.

Тепловая обработка

Трубы поставляются в термически обработанном состоянии. Если требуется другая обработка после дальнейшей обработки, рекомендуется следующее:

Снятие напряжений: 800–875°C (1470–1605°F), 10–15 минут, охлаждение в воздухе.

Запекание в твердом растворе: 950–1050°C (1740–1920°F), 1–10 минут, быстрое охлаждение в воде или воздухе.

Горячая деформация

Горячий гиб осуществляется при 1050–850°C (1920–1560°F) и должен сопровождаться последующим закалкой в твердом растворе.

Формы поставки

Трубы и трубопроводы поставляются горяче- или холоднодеформированными, запеченными в твердом растворе и бело-маринованными или ярко закаленными. Основной размерный ряд можно увидеть на рисунке справа, однако определенные размеры могут быть поставлены по запросу.

Сварка

Сваропригодность Sanicro® 30 хороша. Подходящими методами плавления являются ручная дуговая сварка (MMA/SMAW) и дуговая сварка в защитных газах, причем метод TIG/GTAW является первым выбором.

Поскольку материал обладает низкой теплопроводностью и высоким тепловым расширением, планы сварки должны тщательно выбираться заранее, чтобы минимизировать деформации сварного шва. Если остаточные напряжения вызывают опасения, после сварки можно выполнить закалку в твердом растворе.

Для Sanicro® 30 рекомендуется тепловой ввод <1,0 кДж/мм и межпроходная температура <100°C (210°F). Следует использовать технологию наплавки шнуровым швом.

Рекомендуемые наплавка материалы:

• TIG/GTAW или MIG/GMAW сварка:
  • ISO 18274 S Ni 6082 / AWS A5.14 ERNiCr-3 (например, Exaton Ni72HP)
• MMA/SMAW сварка:
  • ISO 14172 E Ni 6182 / AWS A5.11 ENiCrFe-3 (например, Exaton Ni71)