Sanicro® 69 — премиальный аустенитный сплав для парогенераторов АЭС

Общие сведения

Sanicro® 69 — это аустенитный никель-хромисто-जаркий сплав, используемый преимущественно для парогенераторов на атомных электростанциях с водо-водяными реакторами (ВВЭР/PWR). Для данного применения материал поставляется в состоянии «термически обработанном». Эта обработка приводит к выделению хромистых карбидов на границах зерен, но без значительного обеднения хромом. Сплав обладает хорошей структурной стабильностью и сварностью.

Ключевые характеристики для парогенераторов

• Экстремально высокая устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) в условиях первичного контура ВВЭР
• Повышенная стойкость к ямной коррозии в растворах с хлоридами по сравнению со сплавом 600

Дополнительные преимущества

• Хорошая коррозионная стойкость в щелочных средах
• Отличная производительность в растворах азотной кислоты

Для применения в парогенераторах Sanicro® 69 поставляется в соответствии с самыми строгими индивидуальными спецификациями для обеспечения максимально надежной работы на АЭС.

Физические и общие свойства

Свойство	Температура	Значение
Плотность	23,0 °C	8,12 г/см³

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Модуль упругости	20,0 °C	210 ГПа
	100,0 °C	206 ГПа
	200,0 °C	201 ГПа
	300,0 °C	195 ГПа
	400,0 °C	189 ГПа
	500,0 °C	182 ГПа
	600,0 °C	174 ГПа
Относительное удлинение	23,0 °C	30 %	мин.
Твердость по Виккерсу	23,0 °C	160 HV
Предел прочности при растяжении	20,0 °C	585 МПа	мин.
	100,0 °C	550 МПа	мин.
	200,0 °C	510 МПа	мин.
	300,0 °C	495 МПа	мин.
	400,0 °C	490 МПа	мин.
	500,0 °C	480 МПа	мин.
	600,0 °C	440 МПа	мин.
	700,0 °C	340 МПа	мин.
	Предел текучести Rp0,2	20,0 °C	240 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
100,0 °C		220 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
200,0 °C		190 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
300,0 °C		187 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
400,0 °C		184 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
500,0 °C		180 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
600,0 °C		175 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
700,0 °C		150 МПа	для труб парогенераторов в термически обработанном состоянии можно достичь более высоких значений (280 МПа при 20 °C)
Ударная вязкость (Charpy)		Поскольку Sanicro® 69 — полностью аустенитный сплав, он обладает хорошей вязкостью до -196 °C (-320 °F)

Тепловые свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент линейного теплового расширения	100,0 °C	1,35×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	200,0 °C	1,40×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	300,0 °C	1,45×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	400,0 °C	1,50×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	500,0 °C	1,55×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
	600,0 °C	1,55×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30 °C — указанная температура
Удельная теплоемкость	23,0 °C	460 Дж/(кг·К)
	100,0 °C	480 Дж/(кг·К)
	200,0 °C	495 Дж/(кг·К)
	300,0 °C	505 Дж/(кг·К)
	400,0 °C	510 Дж/(кг·К)
	500,0 °C	520 Дж/(кг·К)
	600,0 °C	580 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	23,0 °C	11 Вт/(м·К)
	100,0 °C	13 Вт/(м·К)
	200,0 °C	14 Вт/(м·К)
	300,0 °C	16 Вт/(м·К)
	400,0 °C	18 Вт/(м·К)
	500,0 °C	19 Вт/(м·К)
	600,0 °C	23 Вт/(м·К)

Электрические свойства

Свойство	Температура	Значение
Электрическое сопротивление	20,0 °C	1,11×10⁻⁶ Ом·м
	100,0 °C	1,14×10⁻⁶ Ом·м
	200,0 °C	1,18×10⁻⁶ Ом·м
	300,0 °C	1,22×10⁻⁶ Ом·м
	400,0 °C	1,24×10⁻⁶ Ом·м

Химический состав (масс. %)

Элемент	Содержание	Примечание
Алюминий (Al)	10 %
Углерод (C)	0,02 %
Хром (Cr)	30 %
Кобальт (Co)	0,05 %	По согласованию могут быть указаны более низкие значения
Железо (Fe)	Остаток
Марганец (Mn)	0,5 %	макс.
Никель (Ni)	60 %
Фосфор (P)	0,02 %	макс.
Кремний (Si)	0,5 %	макс.
Сера (S)	0,015 %	макс.

Технологические свойства и применение

Области применения

• Парогенераторы на атомных электростанциях
• Узлы, контактирующие с азотной кислотой при повышенных температурах
• Оборудование, требующее высокой устойчивости к оксидации, цементации и нитрированию
• Узлы, экспонируемые щелочным растворам при высокой температуре

Сертификация и стандарты

• ASME Boiler and Pressure Vessel Code Case N-20 и N-474
• AFCEN RCCM M4105

Холодная деформация

Отличная штамповочность Sanicro® 69 позволяет производить холодный гнут с очень малыми радиусами изгиба. Отжиг после холодного гибки обычно не требуется благодаря высокой устойчивости Sanicro® 69 к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Коррозионные свойства

Коррозионное растрескивание под напряжением

Термически обработанное состояние Sanicro® 69 разработано специально для устойчивости к коррозионному растрескиванию в среде парогенераторов на АЭС. Это подтверждено лабораторными испытаниями на SCC в чистой воде (менее 5 ppm кислорода, добавлено 4–5 ppm водорода) при 365 °C (690 °F).

В Sanicro® 69 коррозионное растрескивание не развивалось в течение всего периода испытаний в 33 000 часов. Сплав 600 начал растрескиваться уже через 200 часов.

Межкристаллитная коррозия

Sanicro® 69 обладает хорошей устойчивостью к межкристаллитной коррозии как в термически обработанном, так и в закаленном с выведением в твердое растворение состоянии. Типичные скорости коррозии в тесте Хьюи (65% HNO₃, 5 × 48 ч, ASTM A262 Practice C) составляют 0,06 мм/год (2,4 mpy).

На рисунке справа показана TTS-диаграмма для плавки Sanicro® 69 с 0,03% углерода, испытанной по тесту Хьюи. Исходный материал отжигали при 1040 °C (1900 °F), 20 мин/охлаждение в воде. Как видно, существует очень узкая область, где Sanicro® 69 проявляет некоторую склонность к сенсибилизации.

Общая коррозия

Sanicro® 69 и сплав C-276 испытывали на коррозию в 20% HNO₃ + 4% HF при 65 °C (150 °F). Sanicro® 69 показал скорость коррозии 0,625 мм/год (24,6 mpy), в то время как сплав C-276 пострадал от коррозии со скоростью 23,7 мм/год (933 mpy).

Расширение в трубоплиты

Sanicro® 69 расширяется в трубоплиты так же, как стандартные аустенитные нержавеющие стали.

Тепловая обработка

Для применения в парогенераторах трубы поставляются в термически обработанном состоянии. Это означает выдержку при около 720 °C (1330 °F) в течение обычно 10 часов. Перед термической обработкой трубы закаливаются с выведением в твердое растворение при примерно 1100 °C (2010 °F) в течение нескольких минут.

Для других применений трубы поставляются в закаленном с выведением в твердое растворение состоянии. Если после дополнительной обработки необходима дополнительная закалка с выведением в твердое растворение, рекомендуется следующая процедура:

• 1050–1150 °C (1920–2100 °F), 1–10 минут, быстрое охлаждение в воздухе или воде.

Формы поставки

Бесшовные трубы и трубопроводы поставляются в диапазоне размеров от 1/4" наружного диаметра (6,35 мм) до 4" наружного диаметра (101,6 мм) с толщиной стенки от 0,030" (0,9 мм) до 1" (25,4 мм).

Трубы и трубопроводы поставляются в закаленном с выведением в твердое растворение и декисленном состоянии.

Трубы парогенераторов ВВЭР поставляются в яркоотожженном и термически обработанном состоянии. Термическая обработка включает обработку в вакуумной печи при около 720 °C (1330 °F) в течение обычно 10 часов.

Сварка

Сварность Sanicro® 69 хорошая. Подходящие методы плавления — ручная дуговая сварка (MMA/SMAW) и дуговая сварка в защитном газе, при этом метод TIG/GTAW является первым выбором.

Для Sanicro® 69 рекомендуется тепловой вклад < 1,0 кДж/мм и межпроходная температура < 100 °C (210 °F). Следует использовать технику наплавки швом-на-шов (string bead).

Рекомендуемые наплавные материалы:

• Сварка TIG/GTAW или MIG/GMAW:
  • ISO 18274 S Ni 6052 / AWS A5.14 ERNiCrFe-7 (например, Exaton Ni68HP)
• Сварка MMA/SMAW:
  • ISO 14172 E Ni 6152 / AWS A5.11 ENiCrFe-7 (например, Exaton Ni69)

Наплавка (overlay welding):

• ISO 18274 S Ni 6043 / AWS A5.14 ERNiCrFe-14 (например, Exaton Ni69HPQ) ленточный электрод рекомендуется для наплавки трубоплит и высоконапорных сосудов в случаях, когда требуется коррозионная стойкость, равная Sanicro® 69.

Дата обновления спецификации: 07.05.2020 (заменяет все предыдущие издания)