DE1909144U - Hohlkoerper, insbesondere fuer natriumgekuehlte reaktoren. - Google Patents

Description

RA.855 721 *~5.12.

Phoenix-Rheinrohr AG

bereinigte Hütten- und Röhrenwerke

Düsseldorf

Hohlkörper, insbesondere für natriumgekühlte Reaktoren

Werkstoffe mit unterschiedlicher Kohlenstoffaktivität, wie beispielsweise austenitische und ferritische Stähle, neigen zur Auf- bzw. Entkohlung durch Kohlenstoffdiffusion, wenn sie über kohlenstofftransportfähige Medien, wie Hp-CH₂, oder CO-COp-Gasgemische oder Metallschmelzen, z.B. flüssiges Natrium, miteinander in Verbindung stehen. Daher war bisher in Kreisläufen von natriumgekühlten Kernreaktoren, in denen an bestimmten Stellen (z.B. Brennelementhüllen) austenitische Stähle eingesetzt werden, eine Verwendung ferritischer Stähle wegen der Aufkohlungsgefahr des austenitischen Werkstoffes nicht möglich. Andererseits ist aber wegen des geringeren Preises und aus technologischen Gründen der Einsatz ferritischer Stähle an vielen Stellen anzustreben.

Zur Vermeidung des Kohlenstofftransportes ist bereits versucht worden, den Kohlenstoff in ferritischen Stählen an das stark karbidbildende Element Niob zu binden. Im Stahlwerk ist es kaum möglich, gerade den stöchiometrisch notwendigen Niobgehalt (= etwa dem Achtfachen des vorhandenen Kohlenstoffgehaltes) zur vollständigen Abbindung des Kohlenstoffes zu erzielen, es ergibt sich vielmehr die Gefahr, daß zu wenig Niob im Stahl vorliegt. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, eine Überstabilisierung (Niob = etwa lo-fach Kohlenstoff und mehr) vorzunehmen. In diesem Fall nimmt die Zähigkeit des Stahles jedoch sehr stark ab. Dies ist wahrscheinlich auf Niobidausscheidungen zurückzuführen. Bei dieser Sachlage schejin . zunächst keine Möglichkeit gegeben, die Überdosierung an Niob und gute Zähigkeit praktisch zu vereinen.

Fl/Tn. - 2 -

Es Ist dies aber überraschenderweise doch möglich durch einen geringen Nickelgehalt bis etwa 1,0$ im Stahl.

Gegenstand der Neuerung sind daher Hohlkörper für kohlenstofftransportfähige Medien, insbesondere in natriumgekühlten Kernreaktoren, die aus einer Stahllegierung mit etwa

0,7 bis 3 $ Chrom,

0,4 bis 2 °/o Molybdän,

max. 1,5 % Mangan,

max. 0,7 % Silizium,

0,3 bis 1,0 & Nickel,

max. 0,1 % Kohlenstoff,

einem Niobgehalt, der größer als der zehnfache Kohlenstoffgehalt ist,

Rest Eisen und

übliche Begleitelemente und Verunreinigungen, bestehen.

Als besonders geeignet haben sich Hohlkörper aus einer Legierung folgender Zusammensetzung erwiesen:

2,0 bis 2,5 % Chrom,

0,9 bis 1,1 % Molybdän,

0,4 bis 0,8 fo Mangan,

max. 0,7 % Silizium,

0,4 bis 0,8 % Nickel,

0,04 bis 0,08 % Kohlenstoff,

Niob mindestens 10 χ % C,

Rest Eisen und

übliche Begleitelemente und Verunreinigungen.

Derartige Hohlkörper haben bei Raumtemperatur eine Zugfestig-

keit von 45 - 60 kp/mm , eine Streckgrenze von mindestens kp/mm , eine Dehnung (L =5^d) von mindestens 20 fo und eine

ο P

Kerbschlagzähigkeit (DVM quer-Probe) von mindestens 4 mkp/cm .

Es ist weiter zweckmäßig, den Niobgehalt nach oben zu begrenzen, und zwar soll er max. 10 χ % C + 0,4 % betragen.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuerungsgemäßen Hohlkörpers dargestellt. Der Reaktorbehälter 1 ist durch Rohre 2 mit dem Wärmeaustauscher 5 verbunden; diese Teile sind mit den zugehörigen Armaturen, wie Blenden, Flansche etc. ausgestattet. Der Behälter, die Rohrleitungen, die Wärmeaustauscherrohre und Armaturen, die von dem Natrium durchflossen werden, bestehen aus folgender Stahllegierung:

0,073 % C; 0,24 % Si, 0,72 fo Mn; 1,01 % Mo, 2,31 % Cr; 0,61 fo Ni; 1,05 % Nb; 0,005 f> N
Rest Fe und übliche Begleitelemente.

Dieser Hohlkörper hat bei Raumtemperatur eine Zugfestigkeit von

ρ p

51,0 kp/mm , eine Streckgrenze von 29,6 kp/mm , eine Dehnung (L =5d) von ^O fo und eine Kerbschlagzähigkeit von 10 mkp/cm^£ (Raumtemperaturwerte).

Das Niob kann ganz oder teilweise durch Tantal ersetzt werden, wobei jedoch ein Gewichtsteil Niob zwei Teilen Tantal äquivalent ist. Falls der Stahl mehr als etwa 0,01 fo Stickstoff enthält ist es vorteilhaft, höhere als die oben angegebenen Niobgehalte vorzusehen, um trotz der Abbindung von Niob durch Stickstoff mit Sicherheit eine vollständige Abbindung des Kohlenstoffes zu gewährleisten.

Der neuerungsgemäße Hohlkörper hat den Vorteil, daß eine Kohlenstoffdiffusion in einen anderen Werkstoff, beispielsweise einen austenitischen Stahl, verhindert wird, und daß er gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur und bei höheren Temperaturen besitzt. Er ist besonders für die Verwendung in natriumgekühlten Kernreaktoren geeignet.

Schutzansprüche:

Claims (1)

1. _ 4 Schutzansprüche:

   1. Hohlkörper für kohlenstofftransportfähige Medien, insbesondere in natriumgekühlten Kernreaktoren, aus ferritischem niobhaltigem Chrom-Molybdän-Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Stahllegierung mit etwa

   0,7 bis 5 fo Chrom,
   0,4 bis 2 fo Molybdän,
   max. 1,5 % Mangan,
   max. 0,7 fo Silizium,
   0,5 bis 1,0 fo Nickel,
   max. 0,1 fo Kohlenstoff,

   einem Niobgehalt, der größer als der zehnfache Kohlenstoffgehalt ist, Rest Eisen und
   übliche Begleitelemente und Verunreinigungen

   besteht.

   2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Stahllegierung mit

   2,0 bis 2,5 % Chrom,

   0,9 bis 1,1 fo Molybdän,

   0,4 bis 0,8 fo Mangan,

   max. 0,7 f° Silizium,

   0,4 bis 0,8 % Nickel,

   0,04 bis 0,08 fo Kohlenstoff,

   einem Niobgehalt, der größer als der

   zehnfache Kohlenstoffgehalt ist,

   Rest Eisen und

   übliche Begleitelemente und Verunreinigungen

   besteht.

   J5. Hohlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Niobgehalt höchstens 10 χ % C + 0,4 fo beträgt.

   4. Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Stahllegierung besteht, welche außer Niob die in den Ansprüchen genannten Gehalte an den Elementen enthält&a·, während das Niob durch Tantal, teilweise oder ganz, im Verhältnis : 2, ersetzt ist.