Особенности эволюции структуры и свойств материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000 при проектном и запроектном сроке службы
Диссертация
Эксплуатация материалов КР в условиях повышенных температур и нейтронного облучения приводит к деградации их свойств. Основной наиболее широко используемой характеристикой при обосновании хрупкой прочности КР является критическая температура хрупкости (Тк). Эта характеристика в ряде случаев значительно изменяется в результате воздействия на материал потока быстрых нейтронов и высокой температуры… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ТРАНСФОРМАЦИЯКТУРЫ И ДЕГРАДАЦИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ КОРПУСОВ РЕАКТОРОВ ВВЭР-1000 ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
- 1. 1. Склонность сталей корпусов реакторов ВВЭР-1 ООО к хрупкому разрушению
- 1. 2. Механизмы охрупчивания сталей КР ВВЭР-1 ООО
- 1. 2. 1. Упрочняющие механизмы охрупчивания сталей корпусов реакторов ВВЭР
- 1. 2. 2. Неупрочняющие механизмы охрупчивания сталей корпусов. реакторов ВВЭР
- 1. 3. Методы исследования радиационного охрупчивания
- 1. 3. 1. Механические испытания
- 1. 3. 2. Структурные исследования
Список литературы
- Н. Н. Алексеенко, А. Д. Амаев, И. В. Горынин, В. А. Николаев- под общей редакцией И. В. Горынина. Радиационные повреждения сталей корпусов реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1981. 192 с.
- М.А. Скундин, А. А. Чернобаева, Д. А. Журко, Е. А. Красиков, К. И. Медведев. Исследование распределения свойств в обечайках корпуса реактора АЭС в необлученном состоянии. Деформация и разрушение материалов, 2011, № 10.
- Korolev Yu.N., Shtrombakh Ya.I., Nikolaev Yu.A. e.a. Application of the reconstituted subsize specimens for assessment of irradiation embrittlement of RPV steels. In: Small Specimen Test Techniques, ASTM STP 1418. 2002, p. 151−178.
- B.A.Gurovich, E.A.Kuleshova, Yu.A.Nikolaev, Ya.I.Shtrombakh. Assessment of relative contributions from different mechanisms to radiation embrittlement of reactor pressure vessel steels. J. Nucl. Mat., 246 (1997), p. 91−120.
- Материалы ядерной техники: Учебник для вузов по специальности «Атомные электростанции и установки» / В. В. Герасимов, А. С. Монахов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоиздат, 1982. — 288 с.
- М.Томсон. Дефекты и радиационные повреждения в металлах. М.: Мир, 1971, 367 с.
- Nikolaeva A.V., Nikolaev Yu.A. Mechanism of the drop in the dependence of yield stress on neutron irradiation dose for low-alloy steel. Mater. Sci. Eng. A, 1997, v. 234−236, p. 915−917.
- Николаев Ю.А., Королев Ю. Н., Крюков A.M., Левит В. И., Николаева А. В., Чернобаева А. А., Вишкарев О. М. и Носов С.И. Радиационная стойкость материалов корпусов ядерных реакторов, легированных никелем. Атомная энергия, 1996, т. 80, № 1, с. 33−36.
- A.M. Kryukov, Yu.A. Nikolaev, A.V. Nikolaeva. Behavior of mechanical properties of nickel-alloyed reactor pressure vessel steel under neutron irradiation and post-irradiation annealing. Nucl. Eng. Des., 1998, v. 186, p. 353−359.
- Y.A. Nikolaev, A.V. Nikolaeva, Y.I. Shtrombakh. Radiation embrittlement of low-alloy steels. Intern. J. Pressure Vessel Piping, 2002, v. 79, N 8−10, p. 619−636.
- Nikolaev Yu.A., Nikolaeva A.V., Kryukov A.M., Levit V.I., Korolev Yu.N. Radiation embrittlement and thermal annealing behavior of Cr-Ni-Mo reactor pressure vessel materials. J. Nucl. Mater., 1995, v. 226, p. 144−155.
- Фрактография и атлас фрактограмм. Справочник. Перевод с английского под ред. M.JI. Берштейна. М.: Металлургия, 1982. 489 с.
- JI.M. Утевский, Е. Е. Гликман, Г. С. Карк. Обратимая отпускная хрупкость в сталях и сплавах железа. Москва: Металлургия, 1987. 222стр.
- М.А.Салтыков, О. О. Забусов, Б. А. Гурович, М. Артамонов, А. П. Дементьев, Е. А. Кулешова, С. В. Федотова, Д. А. Журко. Особенности микроструктуры поверхности разрушения материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000. ВАНТ, 2013, № 2(84), с. 75−81.
- Астафьев А. А, Юханов В. А., Шур А. Д. Исследование кинетики термического старения его влияние на склонность к хрупкому разрушению корпусных сталей//МиТОМ. 1988. — № 2. — с. 13−15.
- Ядерная энергетика. 2012, № 4, с. 110−121.143
- S.-H. Song, J. Wu, L.-Q.Weng, Z.-X. Yuan Fractographic changes caused by phosphorus grain boundary segregation for a low alloy structural steelMaterials Science and Engineering A 497 (2008) 524−527.
- Николаева A.B., Николаев Ю. А., Кеворкян Ю. Р. Экспериментально-статистический анализ радиационного охрупчивания материалов корпусов ВВЭР-440 // Атомная энергия. 2001. т. 90. вып. 4. С. 260−267.
- Николаева А.В., Николаев Ю. А., Кеворкян Ю. Р. Радиационное охруп-чивание материалов корпусов ВВЭР-1000 // Атомная энергия. 2001. т. 90. вып. 5. С. 359−366.
- Николаева А.В., Николаев Ю. А., Кеворкян Ю. Р. и др. Охрупчивание низколегированной конструкционной стали под действием нейтронного облучения // Атомная энергия. 2000. т. 88. вып. 4. С. 271−276.
- В.A. Gurovich, Е.А. Kuleshova, D.Yu. Eralc, A.A. Chernobaeva, О.О. Zabusov. Fine structure behaviour of VVER-1000 RPV materials under irradiation // J. Nucl. Mater. 2009. v. 389. p. 490−496.
- A.D. Amaev, A.M. Kryukov, V.I. Levit and M.A. Sokolov // Radiation Embrittlement of Nuclear Reactor Pressure Vessel Steels, ed. L.E. Steele, ASTM STP 1170, Philadelphia, 1993, p.9
- В.М.Горицкий, Г. Р. Шнейдеров, А. Д. Шур, В. А. Юханов. Структурный механизм развития отпускной хрупкости в сталях со структурой бейнита. Металловедение и термическая обработка металлов, 1992, № 1, с. 2−6.
- В.А.Юханов. Влияние длительных тепловых воздействий на структуру и свойства корпусной перлитной стали // Труды ЦНИИТМАШ. 1980. № 155. С. 57−60.
- Зеленский В.Ф., Неклюдов И. М. Радиационное повреждение в металлах и сплавах при облучении нейтронами, ионами и электронами. Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, Вып. 1 (29), с. 46−73.
- Дамаск К.А., Дине Дж. Точечные дефекты в металлах: Пер. с англ. М.: Мир, 1965, 291с.
- Вагин СП., Ибрагимов Ш. Ш., Локтионов A.JI. Влияние кластерно-петлевой структуры на радиационное упрочнение молибдена. Радиационное материаловедение, Харьков, 1990. с. 73−80.
- L.Malerba. Molecular dynamics simulation of displacement cascades in a-Fe: A critical review//J. Nucl. Mater. 2006. v. 351. P. 28−38.
- D.Terentyev, C. Lagerstedt, P. Olsson et al. Effect of the interatomic potential on the features of displacement cascades in a -Fe: A molecular dynamics study // J.Nucl.Mater. 2006. v. 351. 65−77.
- К.С. Russell, L.M. Brown. Dispersion strenthening in iron-copper system // Acta Metal. 1972. V. 20. P. 969−974.
- E.A. Kuleshova, B.A. Gurovich, Ya.I. Shtrombakh, D.Yu. Erak, O.V. Lavrenchuk. Comparison of microstructural features of radiation embrittlement of VVER-440 and VVER-1000 reactor pressure vessel steels // J. Nucl. Mater. 2002. v. 300, P 127−140.
- Gurovich B.A., Kuleshova E.A., Lavrenchuk O.V. Comparative study of fracture in pressure vessel steels A533B and A508 // J. Nucl. Mater. 1996. V. 228. P. 330−337.
- Miller M.K., Russell K.F., Kocik J., Keilova E. Atom probe tomography of 15Kh2MFA Cr-Mo-V steel surveillance specimens // Micron. 2001. v. 32. No. 8. P.749−755.
- Integrity of reactor pressure vessels in nuclear power plants: assessment of irradiation embrittlement effects in reactor pressure vessel steels, IAEA nuclear energy series, ISSN 1995−7807- no. NP-T-3.11, Vienna, 2009.
- P. Pareige, K.F. Russell, R.E. Stoller, M.K. Miller. Influence of long-term thermal ageing on the microstructural evolution of nuclear reactor pressure vessel materials: an atom probe study // J. Nucl. Mater. 1997. v. 250. P. 176−183.
- S.G. Druce, G. Cage, G.R. Jordan. Effect of ageing on mechanical properties of pressure vessel steel // Acta Metall. 1986. v. 34 (4). P. 641−657.
- G.R. Jordan, C.P. Hippsley, S.G. Druce. Thermal ageing effects in a PWR pressure vessel test weld // AEA Technology Internal Report. AEA-TRS-4020. 1990, 21 p.
- M. Lambrecht et al. J. Nucl. Mater. 406 (2010) 84−89.
- B.A. Gurovich, E.A. Kuleshova, D.Yu. Erak, A.A. Chernobaeva, O.O. Zabusov. Fine structure behaviour of VVER-1000 RPV materials under irradiation // J. Nucl. Mater. 2009. v. 389. p. 490−496.
- M.K.Miller, M.A.Sokolov, R.K.Nanstad, K.F.Rassel. APT characterization of high nickel RPV steel // J. Nucl. Mater. 2006. v.351. p. 187−196.
- Viswanathan, R. Influence of Microstructure on the Temper Embrittlement of Some Low Alloy Steels. -STP 672, ASTM, 1979, Philadelphia, pp. 169−183.
- M.K. Miller, M.G. Burke. Fine scale microstructural characterization of pressure vessel steels and related materials using APFIM. In: Effect of Radiation on Materials, ASTM STP 1046, PA, 1990, p. 107−126.
- M.K. Miller, K.F. Russell, J. Kocik, E. Keilova. Embrittlement of low copper VVER 440 surveillance samples neutron-irradiated to high fluences. J. Nucl. Mater., 2000, v. 282 p.83−88.
- G. R. Odette and G. E. Lucas. The Effect of Nickel on Irradiation Hardening of Pressure Vessel Steels. In: Effects of Radiation on Materials: 14th International Symposium (Volume II), ASTM STP-1046, Philadelphia, 1990, p. 323 347.
- Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок, ПНАЭ Г-7−003−86 М.: Энергоатомиздат, 1989
- Дуб А.В., Юханов В. А. Оценка срока службы действующих реакторных установок ВВЭР-1000 // Тяжелое машиностроение. 2009. — № 12. — ISSN 0131−1336.
- В.А.Юханов, А. Д. Шур. Исследование термического старения корпусных сталей для атомных энергетических установок с целью обоснования ресурса оборудования на срок до 60 лет// Металловедение и термическая обработка. 2006. — № 7. — ISSN 0026−0819
- Materials Reliability Program. A Review of Thermal Aging Embrittlement in Pressurized Water Reactors (MRP-80) // Final Report EPRI № 1 003 523 from May 2003, www.epri.com.
- A.A. Chernobaeva, Е.А. Kuleshova, M.A. Skundin, D.A. Malsev, L.I. Chyrko, V.N. Revka., Revision of data base of vver-1000 thermal aging survielance specimens., SMiRT-22, San Francisco, California, USA August 18−23, 2013, Division IX.
- Hall E. O. The deformation and agein of mild steel // Proc. Phys. Soc. -1951. -Vol.64, № 9. -P.747−753.
- Petch N. J. The cleavage strength of polycrystalline // J. Iron and Steel Inst-1953. -Vol. 173. -P. 25−28.
- Николаева А.В., Николаев Ю. А., Шур Д.М., Чернобаева А. А. Прогнозирование склонности Cr-Ni-Mo стали к отпускной хрупкости. ФММ, 1993, т.76, с.163−170.
- Николаев В.А. О роли меди в радиационном повреждении низколегированной стали и сплавов железа. Атомная энергия, 1983, т.55, вып.2, 114.
- Кеворкян Ю.Р. О физических механизмах радиационного охрупчива-ния материалов корпусов реакторов АЭС. Препринт ИАЭ-5318/11, Москва, 1991.-25 с
- Николаев Ю.А., Николаева А. В., Забусов О. О., Гурович Б. А., Кулешова Е. А., Чернобаева А. А. Радиационно- и термически индуцированная адсорбция фосфора на границах зерен в низколегированной стали. ФММ, 1996, т. 81, вып. 1, с. 120−128.
- М.К. Miller, P. Pareige, M.G. Burke. Understanding Pressure Vessel Steels: An Atom Probe Perspective. Mater. Charact., 2000, v. 44, p. 235−254.
- N.N. Alekseenko, A.D. Amaev, I.V. Gorynin, V.A. Nikolaev. Radiation damage of nuclear power plant pressure vessel steels. Illinois USA: La Grange Park, (1997).
- G.R. Odette and G.E. Lucas, Radiation Embrittlement of Nuclear Reactor Pressure Vessel Steels, ed. L.E. Steele, ASTM-STP 909 (American Society for Testing and Materials, Philadelphia, (1986), p. 206.
- J.R. Hawthorne. Further observations of A-533 steel plate tailored for improved radiation embrittlement resistance. J. Pressure Vessel Techn. (ASME), (1976), pp. 111−117.
- B. Giannet, D. Houssin, D. Braseur. Radiation embrittlement of PWR reactor vessel weld metals- Nickel and Copper Synergism Effects. Special Technical Publication 782 AST and Materials (1982).
- A.M. Kryukov, Yu.A. Nikolaev, T. Planman, P.A. Platonov. Basic results of the Russian WWER-1000 surveillance program. Nuclear Engineering and Design 173 (1997), pp. 333−339.
- A.D. Amaev, D.Yu. Erak, A.M. Kryukov. Radiation Embrittlement of WWER-1000 Pressure Vessel Materials Irradiation Embrittlement and Mitigation. Proceedings of the IAEA Specialists Meeting, Madrid, Spain, (1999), pp. 374 — 385.
- Yu. Nikolaev Radiation Embrittlement of Cr-Ni-Mo and Cr-Mo RPV steels, Journal of ASTM International, Vol.4, № 8, paper ID JAI 100 695, (2007).
- A. Kryukov, D. Erak et al., Extended analysis of VVER-1000 surveillance data, International Journal of Pressure Vessels and Piping 79, (2002), pp.661−664.
- М. Lambrecht et al. Influence of different chemical elements on irradiation-induced hardening embrittlement of RPV steels // J. Nucl. Mater. 2008. V. 378. P. 282−290.
- M. Lambrecht et al. On the correlation between irradiation-induced microstructural features and the hardening of reactor pressure vessel steels // J. Nucl. Mater. 2010. V. 406. P. 84−89.
- K. Fujii, K. Fukuya, T. Ohmubo, К. Hono, T. Yoshiie, Y. Nagai and M. Hasegawa. Hardening and microstructural evolution in A533B steels under neutron and electron irradiations // Proceeding of IGRDM 12 meeting. 2005. Arcachaon. France
- E. Stoller. The influence of damage rate and irradiation temperature on radiation induced embrittlement in pressure vessel steels // Effect of radiation on materials. ASTM STP 1175. ASTM international. West Conshohocken. PA. 1993. P. 394−426.
- T. Williams, D. Ellis, W. O’Connell. Dose Rate Effects in High and Low Nickel welds // Conference Proceedings «Workshop on Dose Rate Effects in Reactor Pressure Vessel Materials. Olympic Valley. CA. 2001
- G.R. Odett, Т. Yamamoto And D. Klingensmith. On the effect of dose rate on irradiation hardening of RPV steels. Philosophical Magazine, Vol. 85, Nos. 4−7, 01 February-01 March 2005, 779−797
- M.K. Miller, K.F. Russell. Embrittlement of RPV steels: An atom probe tomography perspective // J. Nucl. Mater. 2007. v. 371. p. 145−160.
- J.M. Hyde, G. Sha, E.A.Marquis, A. Morley, K.B.Wilford, TJ.Williams. A comparison of the structure of solute clusters formed during thermal ageing and irradiation // Ultramicroscopy. 2011. v. 111, p. 664−671.
- D.Erak, B. Gurovich, Ya. Shtrombakh, D.Zhurko. Degradation and recovery of mechanical properties of VVER-1000 pressure vessel materials. In: Proceedings of the International Symposium Fontevraud 7, 2010, A096-T01.
- P.Petrequin., A Review of Formulas for prediction Irradiation Embrittlement of Reactor Vessel Materials., AMES Report No 6 EUR 16 455 EN 1996.
- K. Dochi, N. Soneda, T. Onchi, S. Ishino, G. Odette and G. Lucas., Dose Rate Effect in Low Copper Steels Irradiated in FNR., Conference Proceedings «Workshop on Dose Rate Effects in Reactor Pressure Vessel Materials, Olympic Valley, CA, 2001.
- Williams Т., Ellis D., O’Connell W. Dore Rate Effects in High and Low Nickel welds // Conference Proceedings «Workshop on Dose Rate Effects in Reactor Pressure Vessel Materials», Olympic Valley, CA, 2001.
- Штромбах Я.И., Николаев Ю. А. и Платонов П.А., Радиационный ресурс металла корпусов действующих реакторов ВВЭР, Атомная энергия, т. 98, вып.6, 2005, (460−471).
- Д. Мак Лин. Границы зёрен в металлах. М.: Металлургиздат. 1960.322 с.
- Карк Г. С., Астафьев А. А. Отпускная хрупкость низколегировнных Сг-Ni-Mo сталей. В Металловедение и термическая обработка сталей для оборудования энергоустановок. Труды ЦНИИТМАШ № 177, Москва, 1983. 97 с.
- Николаев Ю.А. и др. Зернограничная концентрация фосфора в низколегированной стали. Атомная энергия 2001, т.91, вып. 1, с 20−27.
- H. Nalcata, K. Fujii, R. Kasada, A. Kimura. Grain boundary phosphorus segregation in thermally aged low alloy steels // J. Nucl. Sci. Technol. 2006. v 43. N 7. p. 785−793.
- J. Kamedaa, Y. Nishiyama. Combined effects of phosphorus segregation and partial intergranular fracture on the ductile-brittle transition temperature in structural alloy steels // Mater. Sci. Engin. A. 2011. v. 528. p. 3705−3713.
- G. Smith, A.G. Crocker, P.E.J. Flewitt, and R. Moslcovic, Damage and Failure of Interface. Ed. H.K. Rossmanith. Balkema. 1997. P. 229
- C. Naudin, J.M. Frund and A. Pineau. Intergranular fracture stress and phosphorus grain boundary segregation of a Mn-Ni-Mo steel // Scripta Mater. 1999. vol. 40, No. 9. P. 1013−1019.
- M.A. Islam, J.F.Knott, P.Bowen. Critical level of intergranular fracture to affect the toughness of embrittled 2,25Cr-lMo steels // J. Mater. Engin. Perform. 2004. v. 13(5). p.600−606.
- Анализ поверхности методами Оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, под редакцией Д. Бриггса и М. П. Сиха. -М: Мир 1987 -600 с.
- A.I.Rizo, T.P.Vashilo. Effect of chromium on the susceptibility of low-carbon steel to reversible temper brittleness. Translated from MiTOM, 1969, v.4 p. 66−69.
- Грузин П.JI., Мураль В. В. Механизм влияния молибдена на процессы обратимой отпускной хрупкости стали. МиТОМ, 1969, № 3, с. 70−72.
- А.О. Зотова, И. В. Теплухина. Исследование влияния термического старения на склонность к хрупкому разрушению корпусной стали с содержанием никеля 0,6−08%. Вопросы материаловедения, 2009 № 2(58) с 24−32
- А.В. Николаева, Ю. А. Николаев, Ю. Р. Кеворкян. Зернограничная сегрегация фосфора в низколегированной стали. Атомная энергия, 2001, т.91, вып. 1, с. 20−27.
- М.К. Miller, R. Jayaram, K.F. Russell. Characterization of phosphorus segregation in neutron-irradiated Russian pressure vessel steel weld. J. Nucl. Mater., 1995, v. 225, p. 215−224.
- Б.А.Гурович. Аналитическая электронная микроскопия, Учебное пособие. М.: МИФИ, 1992. 57с.
- Williams D., Carter A. Electron microscopy. New York.: Springer, 2009,760 p.
- M.K. Miller, M.G. Hetherington, M.G. Burke. Atom probe field-ion microscopy: A technique for microstructural characterization of irradiated materials on the atomic scale. Metall. Trans, v. 20A, 1989, p. 2651−2661.
- P. Pareige, Etude a la sonde atomique de l’evolution microstructurale sous irradiation d’alliages ferritiques Fe-Cu et d’aciers de cuve de reacteurs nucleaires, Universite de Rouen, Rouen, 1994.
- M.K. Miller, K.F. Russell, R.E. Stoller, P. Pareige. Atom probe tomography characterization of the solute distribution in a neutron-irradiated and annealed pressure vessel steel weld. Rep. NUREG/CR-6629, ORNL/TM-13 768, Oak Ridge, TN, 1999.
- M. Eldrup and B. N. Singh. Studies of defects and defect agglomerates by positron annihilation spectroscopy. J. Nucl. Mater., 1997, v. 251, p. 132−138.
- M. Grosse, V. Denner, J. Bohmert, M.-H. Mathon. Irradiation-induced structural changes in surveillance material of VVER 440-type weld metal. J. Nucl. Mater, 2000, v. 277, p. 280−287.
- С.А.Салтыков. Стереометрическая металлография, Металлургия, Москва, 1976, 271 с.
- B.Gurovich, E. Kuleshova, O. Zabusov, S. Fedotova, A. Frolov, M. Saltykov, D.Maltsev. Influence of structural parameters on the tendency of VVER-1000 reactor pressure vessel steel to temper embrittlement. J. Nucl. Mat., 435, (2013), p.25−31.
- Б.А.Гурович, Е. А. Кулешова, Д. А. Мальцев, С. В. Федотова, А. С. Фролов. Связь служебных характеристик сталей корпусов реакторов с эволюцией их наноструктуры под действием рабочих температур и облучения. ВАНТ, 2013, № 2(84), с. 3−10.
- Отчет по этапу 2.2.1.13 Договор № 351/ИРМТ/2 061 от 24.08.2010 г. Исследование эффектов температурного старения в 2012 г., НИЦ «Курчатовский институт»
- Отчет по этапу 2.2.1.12 Договор № 351/ИРМТ/2 061 от 24.08.2010 г. Исследование эффектов температурного старения в 2011 г., НИЦ «Курчатовский институт»