работа 14 страниц, 8 рисунков, 2 таблиц, 7 источников (стр. 1 из 3)
МИНИСТЕРСТВО ИНДУСТРИИ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РК
Республиканское государственное предприятие
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР РК (РГП НЯЦ РК)
Дочернее государственное предприятие
УДК 539.21:539.12.04:669.3
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МИКРОСТРУКТУРА СВАРНОГО ШВА СТАЛИ ХНС-2, ОБЛУЧЕННОЙ В РЕАКТОРЕ БН-350
Работа, представленная на конференцию - конкурс НИОКР
молодых ученых и специалистов
Национального ядерного центра Республики Казахстан
(Фундаментальные исследования)
Курчатов 2011
АВТОР
Мережко Михаил Сергеевич
Инженер, ДГП ИЯФ РГП НЯЦ РК
03.11.1987,
образование высшее (КазНТУ им. К.Сатпаева),
специальность – Техническая физика,
квалификация по диплому – бакалавр,
работает с 2009г. в лаб. радиационного материаловедения ИЯФ НЯЦ РК,
общий стаж работы – 2 года.
МЕРЕЖКО МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МИКРОСТРУКТУРА СВАРНОГО ШВА СТАЛИ ХНС-2, ОБЛУЧЕННОЙ В РЕАКТОРЕ БН-350
Работа, представленная на конференцию - конкурс НИОКР молодых ученых и специалистов Национального ядерного центра Республики Казахстан
Дочернее государственное предприятие «Институт ядерной физики» Республиканского государственного предприятия «Национальный ядерный центр Республики Казахстан» (ДГП ИЯФ РГП НЯЦ РК).
050032, г. Алматы, Ибрагимова 1, тел. (727)386-68-00, (727)386-68-01 (доб 371),
факс.(727) 386-65-60, E_mail: merezhko.mihail@gmail.com
Работа 14 страниц, 8 рисунков, 2 таблиц, 7 источников.
Объект исследования: Образец сварного шва стали ХНС-2 (12Х18Н10Т+Sc), облученной в реакторе БН-350 до повреждающей дозы 0,5 сна.
Актуальность: Исследование изменений механических свойств сварных швов в отработавших тепловыделяющих сборках реактора БН-350 с целью определения безопасности их длительного хранения.
Цель работы: Исследовать изменение механических свойств и микроструктуры сварного шва в образце стали ХНС-2 после длительного облучения быстрыми нейтронами в реакторе БН-350.
Задачи исследований: Разработать методику определения механических характеристик миниатюрных высокорадиоактивных образцов, содержащих сварной шов, исследование микроструктуры, анализ полученных результатов.
Методика исследований: Новая методика индентирования (Instron 1195), методика измерения твердости (ПМТ-3), методика получения металлографических снимков (Neophot-2).
Результаты работы: Разработана новая методика по определению механических характеристик облученных материалов из результатов вдавливания сферического микро-индентора. С её использованием получены инженерные и «истинные» кривые деформационного упрочнения, аналогичные кривым, получаемым из экспериментов на растяжение, а также, значения равномерной деформации, пределов текучести и прочности, работы до предела прочности. Проведен анализ результатов. Проанализирована микроструктура различных зон сварного шва и распределение микротвердости.
Научная новизна: Впервые проведены исследования образца сварного шва стали ХНС-2 после облучения быстрыми нейтронами. В рамках работы разработана методика по определению механических характеристик сверхминиатюрных (до 1,5х1,5х1мм) облученных образцов.
Личный вклад автора: Проведение экспериментов, обработка и анализ полученных результатов, написание работы.
Публикации: 8.
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ
P – нагрузка, кг;
h – глубина невосстановленной лунки, мм;
d – диаметр невосстановленной лунки, мм;
hВ – глубина восстановленной лунки, мм;
dВ – диаметр восстановленной лунки, мм;
D – диаметр сферического индентора, мм;
δл – деформация в невосстановленной лунке, усл. ед.;
HB – напряжения в невосстановленной лунке определенные по методу Бринелля, МПа;
σусл – условные напряжения при растяжении образца, МПа;
δусл – условные деформации при растяжении образца, усл. ед;
σист – «истинные» напряжения при растяжении образца, МПа;
εист – «истинные» деформации при растяжении образца, усл.ед;
d0 – диаметр круга на поверхности образца из которого выдавливается шаровой сегмент образующий лунку (по М.П. Марковцу), мм.
k – безразмерный коэффициент связывающий HB и σусл;
Mf – мартенситная α'-фаза, %об;
a – коэффициент связывающий k и Mf, %об-1;
b – безразмерный коэффициент связывающий k и Mf;
δH – безразмерный коэффициент связывающий σист, P и dВ;
σТ – предел текучести материала, МПа;
А – параметр материала, МПа;
βm – безразмерный коэффициент связывающий σТ и А;
m – постоянная Мейера;
n – показатель деформационного упрочнения;
σB – предел прочности материала, МПа;
Hμ – микротвердость определённая по методу Виккерса, кг/мм2;
δравн – равномерная деформация, усл. ед.
Исследуемый материал, форма и размеры образцов 6
Методика механических испытаний «на индентирование»_ 6
Экспериментальные результаты и их обсуждение 9
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ_ 13
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МИКРОСТРУКТУРА СВАРНОГО ШВА СТАЛИ ХНС-2, ОБЛУЧЕННОЙ В РЕАКТОРЕ БН-350
Мережко М.С., Максимкин О.П., Турубарова Л.Г.
Институт ядерной физики НЯЦ РК, Алматы, Казахстан
В современных ядерных и термоядерных реакторах одним из основополагающих факторов определяющих ресурс реактора является хорошая радиационная стойкость сварных соединений чехлов ТВС, конструкций и т.п. [1]. Безопасность постэксплуатационных работ с ТВС, особенно в процессе их длительного (50 лет) хранения, напрямую зависит от коррозионной стойкости сварных швов, способности сохранения их механических характеристик в течение длительного хранения. В этой связи, исследование сварных швов чехлов отработавших ТВС с реактора БН-350 является важной материаловедческой задачей.
Задача усложняется тем, что сварные швы представляют собой комплекс из нескольких зон (зона сплавления, зона шва, зона термического влияния, базовый материал) с уникальными микроструктурой и механическими свойствами. Это делает невозможным проведение простых испытаний на растяжение образца. Кроме того, в нашем случае малые размеры граней ТВС не позволяют использовать ГОСТ Р ИСО 4136–2009, специально разработанный для исследования сварных швов при помощи испытаний на растяжение. Для решения данной проблемы была разработана методика, основанная на работах [2, 3], позволяющая получать механические свойства облученных материалов из результатов индентирования сферическим индентором.
Исследуемый материал, форма и размеры образцов
Исследовали нержавеющую хромоникелевую сталь аустенитного класса 12Х18Н10Т легированную скандием (ХНС-2), облученную до дозы 0,5 сна в реакторе БН-350 при температуре T~400°C. Термообработка сварного шва – стабилизирующий отжиг в вакууме при Т=800±20°С 1 час с последующим отпуском при Т=600±20°С 1 час. Размеры исследуемого образца – 11х6х2мм. Форма образца схематически показана на рисунке 1:
Обозначения на рисунке: Отметка «0» - Зона сплавления материалов. Серым цветом выделена зона шва. Стрелками показаны места, куда проводилось вдавливание.
Рисунок 1 – Фотография (а) и схема (б) образца на индентирование сварного шва стали ХНС-2.
Для разработки методики применяли пятикратные образцы цилиндрической формы с размером рабочей части 10 мм стали 12Х18Н10Т необлученной и облученной до флюенсов 1,4х1019 и 1,3х1020н/см2 в реакторе ВВР‑К. Термообработка – 1050°С 30 минут, температура облучения – не выше 80°С, Eобл<МэВ.
Методика механических испытаний «на индентирование»
Как было отмечено выше, проведение механических испытаний на растяжение шва чехла ТВС не представляется возможным. Из-за этого, в рамках данной работы, была разработана методика «Восстановления механических характеристик из результатов вдавливания сферического индентора» на основе работ [2 и 3]. Вдавливание сферического индентора, диаметром 1мм из карбида титана в поверхность образца проводилось на установке «Instron 1195» со скоростью 0,5 мм/мин. Схема образца после испытания показана на рисунке 2:
Обозначения: h, d – глубина и диаметр невосстановленной лунки; hВ, dВ – глубина и диаметр восстановленной лунки.