Potrubí z nerezové oceli A31128 jaderné třídy 316LN: Složení a vlastnosti

Identita stupně a standardní základ

A31128 je označení používané na tomto webu pro nízkouhlíkové, dusíkem řízené trubky z austenitické nerezové oceli dodávané pro službu primárního okruhu jaderného zařízení. Ve francouzském jaderném kódu je materiál zapsán jako Z2CND18-12N, zatímco v systému ASTM a ASME je to jakost známá jako 316LN, UNS S31653. Je to austenitická nerezová ocel s molybdenem, ne duplexní jakost: rovnováha chrómu, niklu a molybdenu poskytuje odolnost vůči obecné a lokální korozi ve vysokoteplotní vodě a kontrolované přidávání dusíku zvyšuje pevnost nad pevnost obyčejné nízkouhlíkové třídy 316L bez nutnosti práce za studena.

Výrobky jsou vyráběny podle příslušné produktové specifikace pro bezešvé nebo svařované trubky z austenitické nerezové oceli, s dodatečnými požadavky jaderného zákona, které uplatňuje kupující. Tyto dodatečné požadavky obvykle zahrnují chemickou analýzu teplo za teplem, přísnější limity zbytkových prvků, čistotu během výroby a dokumentovaný program nedestruktivního zkoušení.

Chemické složení

Austenitická struktura je stabilizována obsahem niklu a dusíku, takže pro základní kov není specifikována žádná feritová rovnováha. Specifikace nákupu jader uplatňují další omezení, zejména na zbytkové prvky, jako je kobalt, a chemická analýza každého tepla je uvedena v plném rozsahu. Dusík je prvek, který odděluje tuto třídu od 316L: je zadržován v kontrolovaném okně, takže zpevňuje ocel a zpomaluje srážení karbidů chrómu, přičemž zůstává dostatečně nízký, aby se zabránilo poréznosti dusíku během svařování.

Mechanické vlastnosti

Typ se běžně dodává ve stavu žíhaném rozpouštěcím žíháním a konstrukční povolené hodnoty při zvýšené teplotě jsou převzaty ze stavebního předpisu, kterým se řídí závod, a nikoli extrapolovány z údajů o pokojové teplotě. Opracování za studena zvyšuje pevnost, ale také snižuje rezervu pro další tváření, takže ohyby a dilatace jsou plánovány tak, aby hotová součást splnila požadavek na pevnost na požadovaném místě. Mezní hodnoty tvrdosti a případně mezní hodnoty delta feritu na svarovém kovu platí v několika jaderných aplikacích.

Koroze a provozní chování

Molybden je prvek odpovědný za odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi ve vodě obsahující chloridy a nízký obsah uhlíku zabraňuje vysrážení karbidů chrómu na hranicích zrn během svařování, díky čemuž je svarový spoj stejně odolný jako základní kov vůči mezikrystalovému napadení. Dusík dále zpožďuje senzibilizaci a přispívá k odolnosti proti důlkové korozi. Odolnost proti mezikrystalové korozi je ověřena korozním testem požadovaným v objednávce a stav povrchu hotové trubky je důležitý stejně jako chemie: čistý, mořený a pasivovaný povrch odolává důlkové korozi mnohem lépe než povrch kontaminovaný zapuštěným železem nebo tepelným odstínem.

Ve vysokoteplotní vodě je materiál vybírán spíše pro svou kombinaci odolnosti proti korozi, houževnatosti a předvídatelného dlouhodobého chování než pro maximální pevnost. Zbytková napětí z tváření a svařování jsou řízena kvalifikovanými postupy a tam, kde to návrh vyžaduje, tepelným zpracováním, protože zbytkové napětí v tahu je jednou ze tří podmínek potřebných pro vznik korozního praskání pod napětím.

Výroba, svařování a kontrola

Potrubí je dodáváno roztokově žíhané a zbavené okují, s konci připravenými pro svařování. Svařování se provádí s odpovídajícím nízkouhlíkovým austenitickým přídavným kovem za použití řízeného tepelného příkonu a interpass teploty, aby se obsah feritu svarového kovu a tepelně ovlivněná zóna udržely v příznivém rozsahu. U austenitické nerezové oceli není nutné tepelné zpracování po svařování; místo toho je kladen důraz na kvalifikaci postupu, na čisté pracovní postupy a na zamezení kontaminace nástroji z uhlíkové oceli. Operace ohýbání, rozšiřování a obrábění by se měly řídit postupy kvalifikovanými pro danou třídu a obrobená nebo obroušená místa by měla být před servisem obnovena na čistý povrch.

Kontrola zakázek v jaderné kvalitě obvykle zahrnuje ověřování rozměrů, hydrostatické nebo pneumatické testování, radiografické nebo ultrazvukové zkoumání svarů, pronikání barviva na hotové povrchy, pozitivní identifikaci materiálu každé součásti a dokumentovaný program čistoty. Dodávku doprovázejí protokoly o zkouškách mlýnů zahrnující tepelné číslo, chemickou analýzu, tepelné zpracování, mechanické vlastnosti a výsledky nedestruktivních zkoušek.

Aplikace

Potrubí chladicí kapaliny reaktoru a primární smyčky

Potrubí tlakového a bezpečnostního vstřikovacího systému

Pomocné okruhy a okruhy odvodu zbytkového tepla

Bazén vyhořelého paliva a servisní potrubí jaderného ostrova

Vysoce čisté chemické a farmaceutické potrubí mimo jaderný sektor

FAQ

Otázka: Je A31128 duplexní nerezová ocel?
Ne. Třída je plně austenitická. Jedná se o nízkouhlíkový, dusík obsahující 18-12 chrom-nikl-molybdenový typ známý jako 316LN, UNS S31653, a pro základní kov není specifikována žádná feritová rovnováha.

Otázka: Proč se do oceli přidává dusík?
Dusík zpevňuje austenitickou matrici a zpomaluje precipitaci karbidů chrómu, což zlepšuje odolnost proti mezikrystalové korozi po svařování.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi touto třídou a 316L?
Limit uhlíku je stejný, ale kontrolované přidávání dusíku poskytuje vyšší pevnost a lepší odolnost vůči senzibilizaci, což je důležité u silnostěnných jaderných potrubí.

Otázka: Je nutné tepelné zpracování po svařování?
Ne. Austenitické třídy nejsou po svařování zbaveny pnutí. Kontroly je dosaženo prostřednictvím kvalifikovaných svařovacích postupů, čisté výrobní praxe a obnovy povrchu.

Otázka: Jak se ověřuje odolnost proti mezikrystalové korozi?
Chemickou analýzou tepla k potvrzení obsahu uhlíku, chrómu, niklu a dusíku a korozním testem uvedeným v objednávce pro hotový výrobek nebo oblast svaru.

Otázka: Jaký stav povrchu se očekává při dodání?
Potrubí se dodává v rozpouštěcím žíhaném, mořeném a pasivovaném stavu s čistými konci, protože kontaminace, jako je zapuštěné železo nebo tepelný odstín, snižuje odolnost proti důlkové korozi v provozu.