[发明专利]一种先进核电机组定位用宽厚钢板及其制造方法

说明书

本发明提供了一种先进核电机组定位用宽厚钢板及其制造方法，该钢板的成分按重量百分比计如下：C 0.13％～0.16％、Si 0.20％～0.30％、Mn 0.30％～0.60％、P≤0.006％、S≤0.002％、Cr 2.55％～2.85％、Mo 0.80％～1.20％、Ni 1.20％～1.50％、Nb 0.04％～0.08％、V 0.10％～0.20％、Ti≤0.03％、Alt≤0.02％、Ca 0.001％～0.004％、N 0.01％～0.03％、Sn≤0.001％、H≤0.0001％、O≤0.0020％，余量为Fe及不可避免夹杂，抗高温回火脆化系数J＝(Si+Mn)×(P+Sn)×10⁴≤50；制造方法，包括冶炼、连铸、电渣重熔、控制轧制、控制冷却、热处理；本发明钢板规格为(100～130)mm×(4500～5100)mm×Lmm，性能满足四代核电站定位用板的制造及使用要求。

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种先进核电机组定位用宽厚钢板及其制造方法。

背景技术

核能作为世界上清洁高效的能源之一，已经被人类利用了70余年。进入二十一世纪以来，人类频繁的活动和全球经济的发展与能源短缺和极端气候的矛盾日益凸显，在这样全球一体化的背景下，核能的优势显得更加突出。因此和平发展更先进核能仍是时代所趋。目前，核能技术在经历了第一代试验性原型堆、第二代压水堆、第三代先进轻水堆的发展后，包含钠液冷却快堆、气冷快堆、铅液冷却快堆、超高温气冷堆、熔盐反应堆和超临界水冷堆等第四代先进核技术被全球核能专家提出，成为未来核电技术的发展方向。

第四代核能技术的主要特点是安全性更好、经济性更好、核废物量少，同时能有效防止核扩散。因此对核技术和核设备提出了非常高的要求，例如核级部位的定位用结构钢材，不仅处于高温和氢环境，同时受到强烈的快中子辐照，基体脆化和分解水致氢腐蚀的风险是前几代核电技术的数倍，而且装备尺寸大，对大尺度钢材的开发提出了巨大挑战。因此开发满足第四代先进核电站需求的关键核设备、关键核材料已成为当今世界核能大国迫切需要解决的核心难题。

公开的发明专利“一种超宽特厚钢质安全壳核电用钢淬火热处理制造方法”(公开号CN201811165268.5)，从公开的专利信息来看，该专利的最大厚度为101mm，最大宽度4600mm，无法覆盖四代核电所需的厚度和宽度规格，热处理方式也只介绍了淬火工艺。

发明专利“一种宽厚板轧机生产超薄超宽极限规格核电用钢的方法”(公开号CN202010240194.8)，从公开的专利信息来看，该专利的最大厚度为6mm，最大宽度4700mm，其主要用于制造核电安全壳，无法满足堆芯定位板的要求。

发明专利“一种宽、厚规格核电用钢板及制造方法”(公开号CN201910725047.7)，从公开的成分、生产方法和有益效果来看，该专利虽然能够开发宽厚规格核电用钢，实施例中最大厚度101mm、最大宽度4300mm，涉及的力学性能仅能保证150℃工作环境温度下的使用要求，对于更高使用温度无说明或保障，并且明确说明该专利是用于三代核电安全壳用钢SA738Gr.B的制造。

上述公开的发明专利主要涉及第三代核电设备所需的金属材料，相对于第四代核电技术所需的关键材料，其特点为高温使用温度相对低、接触环境无氢，焊后热处理时间短、材料力学性能指标相对单一。制造定位板的钢材需要均质化程度高、高温耐断裂韧度、较低的NDT温度、优异的抗氢致开裂性能等。另外，为了提高大参数机组的运行安全，需要大尺度板材通过免焊接一次成型工艺制造关键设备，因此板材的设计规格达到了(100～130)mm×(4500～5100)mm×Lmm，同时要求700℃×20h焊后热处理后的高温性能与性能态相同，上述严苛技术指标要求的材料暂无相关发明公开报道。

发明内容