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核二三事 | 核电站设备主要金属材料 —— 碳(锰)钢

核二三事 | 核电站设备主要金属材料 —— 碳(锰)钢 武昌造船
2020-05-22
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导读:核二三事


核安全是新时代国家安全的重要组成部分,核安全文化是核能与核技术利用实践经验的总结,是核安全大厦的基石,培育和建立核安全文化则是发展核事业的必然要求。

本期向大家介绍:核电站设备主要金属材料 —— 碳(锰)钢




本章所述材料为碳锰钢种,主要引用了欧洲标准的一些材料来介绍,如P355GH、P265GH、P280GH、S235JO/S275JO/S355JO等,均为欧洲(EN)标准中的碳(锰)钢,有不同的型式产品如板、管、锻件、型材。在我国的锅炉、容器或用钢标准GB713-2008和结构件用钢标准(GB700-2006、GB/T1591-2008)等标准中有对应或相近的材料。








01
简   介



1.1 P355GH


此材料系ENI0028-2(压力用途用板第二部具有规定高温特性合金钢和非合金钢)标准中的钢号,RCC-M(法国《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》)中的M1131(钢板)、M1132(冲压件)将其列入。


RCC-M提出的补充技术要求主要有:

(1)热处理规定为正火,或淬火+回火;

(2)对P和S元素含量有严格限制;

(3根据技术规格书和设备级别不同,规定了短时高温强度、-20℃或-44℃冲击功;

(4)室温弯曲试验;

(5)超声波检查(3级设备用钢板除外)。


该钢具有良好的综合力学性能,其在500℃下的高温力学性能优于碳钢,还具有良好的可焊性以及冷热加工等工艺性能。相近牌号有中国的GB713-2008中的Q345R(原GB71-1997中的19Mng、16Mng)美国SA299、日本的SB49和俄罗斯的16ГC等。


1.2 P265GH


此钢种系ENI0028-2(压力用途用钢板第二部分:具有规定高温特性的合金钢和非合金钢)标准和EN10216-2(压力用途用钢管第二部分:有规定高温特性的合金钢和非合金钢)中的钢号,但是Mn含量要比P355GH的要低一些。RCC-M中的M1131(钢板)、M1132(冲压件)将其列入。


RCC-M提出的补充技术要求主要有:

(1)热处理规定为正火,或淬火+回火;

(2)有P和S元素有严格限制;

(3)根据技术规格书和设备级别不同,规定了短时高温强度、-20℃或-44℃冲击功;

(4)室温弯曲试验;

(5)超声波检查(3级设备用钢板除外)。


该钢具有良好的综合力学性能,具有良好的可焊性以及冷热加工等工艺性能。此钢种与GB713-2008中的Q245R相近,也与我国“核电站用无缝钢管第1部分碳素钢无缝钢管”中的HD245、HD245Cr、HD265、HD265Cr类似。


1.3 P280GH


此钢种系EN10222-2(压力用途用钢制锻件第二部分:具有高温特性的铁素体和马氏体钢)标准中的钢号,Mn含量介于P355GH和P265GH之间;RCC-M1124(模锻弯头)、1125(轧/锻件)、1144、1152(管)将其列入(对其成分和性能进行了一定调整)。


RCC-M调整的内容有:


(1)成分进行了小的调整;

(2)明确了锻造比;

(3)细化了热处理;

(4)明确规定了短时高温屈服与抗拉强度、0℃的冲击功;

(5)模拟热处理后的性能试验;

(6)表面(目视与内部质量检查(UT)。


与国内JB4726(压力容器用碳素钢和低合金钢锻件)标准中的16Mn类似,从成分性能上看,也与我国“核电站用无缝钢管第1部分碳素钢无缝钢管”中的HD280、HD280Cr类似。


1.4 S235JO/S275JO/S355JO


此钢种系EN10025-2:2004(热轧结构钢制品第二部分:非合金结构钢的交货技术条件)标准中的钢号,有各种产品型式(空心材除外)。在法国RCC-M1134中引用了这种材料。


RCC-M 提出的补充技术要求主要有:


(1须选用NFEN10025标准中规定的FN(镇静钢)、FF(完全镇静钢)脱氧型牌号,若用于吊杆则须选用质级别为J2和K2;

(2对J2、K2级别,应进行特殊检查,并提供3.1.B(EN10204)的验收证书,若是钢板,应正火态交货;

(3)钢板的表面目视与内部质量检查(UT,与级别、厚度有关)。


S235JO/275JO分别与GB/T700-2006的Q235C和Q275C接近,而S355JO与GB1591-2008中的Q345C接近。




02
用   途



2.1 P355GH


在常规产品上,它主要用于制作锅炉、石油化工设备中的高压容器和其它焊接结构件,如反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐和汽罐等。


在核电设备中,主要是1、2、3级设备用,而又未在专用零件采购技术规范上规定的碳钢钢板,以及制造某些2级设备体壳体及容器内结构件,如硼注射器中的上、下封头,简体等。


2.2 P265GH


在常规产品上,钢板主要用于制作锅炉、石油化工设备中的高压容器和其它焊接结构件,如反应器、换热器、分离器、球罐、油罐和液化汽罐等。


在核电设备中,也主要用于1、2、3级设备,而又未在专用件采购技术规范上规定的碳钢钢板,以及制造某些2级设备壳体及容器内结构件,如硼注射器中的裙座筒体、稳压器中电极板、蒸汽发生器的板式分离器、蒸汽发生器干燥器。


2.3 P280GH


此钢锻件在国内应用不多,但根据其与16Mn锻件相近的性能特点,其用途应与其相同,如管壳式换热器碳钢管板、法兰等。


在核电部件中主要用作为蒸汽发生器主蒸汽系统、给水控流系统、辅助给水系统的轧制管件或锻制管件(M1124),或蒸汽发生器主蒸汽系统的锻造或模锻弯头。


2.4 S235JO/275JO/S355JO


在常规产品上它主要用于重要程度并不高的一些结构件。

在核电设备中,也要用于通用结构用的、而又未在专用零件采购技术规范上规的、有一定量要求的S1、S2钢板梁和商品级棒材等。如各种重型支撑锚固件、反应堆压力容器顶盖总装的附件,如法兰、简节、筋板等。



供稿:军工二部

文图:刘   畅

编辑:姚   轩

校审:谢金谷

审核:姚胜华杨芳吴继东龚伟陈铁伟




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