[发明专利]用于高放废料玻璃固化容器的核级不锈钢

说明书

本发明涉及用于高放废料玻璃固化容器的核级不锈钢，该不锈钢各组分的重量分含量为：Cr：20.5～23.5％、Ni：10.5～13.5％、Si：0.5～2.5％、Mn：0.5～2.0％、C：0.05‑0.15％、N：0.05～0.20％、Ce：0.04～0.08％、Co：≤0.05％、B：≤0.002％、Cu：≤0.05％、V：≤0.05％、S：≤0.01％、P：≤0.015％、Fe：余量。所述不锈钢具有良好的力学性能以及耐高温、耐腐蚀、抗氧化等性能，同时具有优异的热冷加工性能、焊接性能和机加工性能，在核废料处理领域具有广泛的推广应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种用于高放废料玻璃固化容器的核级不锈钢。

背景技术

核能的利用包括发电或者提供核动力(核电站，艇载、舰载或者星载核反应堆)、活化分析(分析物质组成)、放射性侦察、检测和探伤、医学上杀死或者消除癌细胞、农业上改良新品种、海水淡化、核武器(原子弹、氢弹)制造等，在国民经济和国防安全方面具有重要地位和作用。在整个核能开发、利用的工业过程中，会产生大量不再需要(至少现阶段人类无法有效利用)的并具有放射性的废料。核废料包括中低放射性核废料和高放射性核废料两类，前者主要指核电站在发电过程中产生的具有放射性的废液、废物，占到了所有核废料的99％，后者大多产生于军事装备的制造以及核电站乏燃料(即经受过辐射照射、使用过的核燃料)的后处理，因其具有高度放射性，被称为高放废料。

高放废物中含有镎、钚、镅、锝、碘、锶、铯等放射性核素，其主要特点是放射水平高、半衰周期长、核素毒性大和发热性等。高放废物(液体废物)的放射性比活度达3.7×10⁹Bq/L。镎-237、钚-239等半衰期均超过10万年，尚不能用普通的物理、化学或生物方法使其降解或消除，只能靠自身的放射性衰变慢慢减轻其危害。高放废物要达到无害化需要数千年、上万年甚至更长的时间。这些放射性核素一旦进入生物圈，危害极大，因此高放废料的处理处置已成为世界性关注的问题。高放废料处理作为我国百大工程项目之一，已经提高到了国家高度。我国对高放废料治理的工艺路线将采用“玻璃固化－地质处置”，高放废料玻璃固化容器是第一道安全屏障。高放废料玻璃固化容器的制造，可以填补国内空白，对我国核废料处理工程的发展具有重要意义。

根据高放废液玻璃固化的技术要求，玻璃固化容器要选用具有较高强度、韧塑性、耐蚀、耐热的金属材料来制造，不锈钢是最佳选择之一。但不锈钢的种类很多，其中按基体微观组织类型分，包括奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等，其中奥氏体不锈钢是从18Cr-8Ni发展而来的铬镍型铁基合金，是牌号最多、用途最广、用量最大的一类不锈钢，典型的不锈钢牌号有304、309、310、316L、321等；按用途分，包括耐蚀不锈钢、耐热不锈钢、超硬不锈钢等。针对不同的应用需求，要选择不同的不锈钢，或进行不同的合金设计。尽管现有铬镍型不锈钢在强度、韧塑性、耐蚀、耐热等方面已有较高的性能，但在综合平衡合金成本与性能要求，尤其是微量元素设计、有害元素控制等方面，尚不能完全满足高放废料处理的高技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高放废料玻璃固化容器的核级不锈钢，所述不锈钢具有良好的力学性能以及耐高温、耐腐蚀、抗氧化等性能，同时具有优异的热冷加工性能、焊接性能和机加工性能，特别是在平衡合金成本与性能要求、微量元素优化、有害元素控制等方面进行了独特设计，在核废料处理领域具有广泛的推广应用前景。

本发明的技术方案是：

用于高放废料玻璃固化容器的核级不锈钢，该不锈钢的各组分的重量分含量为：

Cr：20.5～23.5％、Ni：10.5～13.5％、Si：0.5～2.5％、Mn：0.5～2.0％、C：0.05-0.15％、N：0.05～0.20％、Ce：0.04～0.08％、Co：≤0.05％、B：≤0.002％、Cu：≤0.05％、V：≤0.05％、S：≤0.01％、P：≤0.015％、Fe：余量。