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项目年度编号
2300170743
中图分类号
TG142.71
成果公布年份
2023
成果简介
先进核能技术是“双碳”战略行动计划重点攻关的关键技术之一。具有高铀利用率和低放射性废物排放率的快中子增殖反应堆(简称快堆)被认为是唯一实现商业化的第四代反应堆，其严苛的堆内环境对液钠管道和堆内屏蔽棒等关键部位的选材提出了更高要求。
316H系列奥氏体不锈钢因其优良的高温、抗辐照性能及与液钠良好的相容性而作为液钠管道、堆内屏蔽棒等部件的优选材料。然而，组织中存在的杂质元素、偏析及晶粒异常生长会极大地降低抗中子辐照肿胀能力，导致材料出现严重的辐照损伤甚至失效。因此，杂质元素、非金属夹杂物的控制与偏析的抑制及晶粒尺寸的调控是堆用不锈钢性能提升的关键。
该项目通过冶炼工艺对氧、氢、碳、氮和非金属夹杂物含量影响的热力学模型构建，铁素体形成及析出规律、热模拟及热加工本构关系的拟合，不同变形比、终锻温度对形变储能与晶粒长大的影响与演变规律的研究，开发出具有自主知识产权的“超洁净、低杂质元素与成分精确控制”、“超低铁素体含量控制”和“晶粒尺寸与均匀化调控”的全流程技术体系。该项目攻克了杂质元素、非金属夹杂物控制、超低铁素体含量及晶粒尺寸均匀化调控等关键技术难题，解决了“卡脖子”问题，填补了国内空白，开发出第四代核反应堆用超洁净高均匀不锈钢。
该项目已授权国家发明专利4项，发表核心及以上期刊论文3篇。该项成果经鉴定达到了国际先进水平，主要技术经济指标如下：
(1)实现超洁净、低杂质元素和成分的精确控制，超过现有标准水平。
1)杂质元素：As＜0.004%(标准≤0.01%)、Sb＜0.001%(标准≤0.002%)、Bi＜0.00001%(标准无要求)、Sn＜0.005%(标准≤0.005%)、Pb＜0.0001%(标准≤0.001%)、五害元素(As+Sb+Bi+Sn+Pb)＜0.01%(标准≤0.015%)；Se＜0.01%(标准≤0.015%)、Zn＜0.005%(标准≤0.01%)、Co＜0.03%(标准≤0.06%)，B＜0.0005%(标准≤0.0015%)。
2)气体：H≤2ppm(标准≤5ppm)，O≤15ppm(标准要求≤30ppm)；
3)非金属夹杂物：①细系，D类0.5级，其余均为0(标准≤1.0级)。②粗系，A、B、C、D均为0级(标准≤1.0级)。③Ds 0级(标准≤1.0级)。
(2)实现不锈钢组织中超低铁素体含量控制。通过理论计算研究铁素体形成及析出规律，热模拟及热加工本构关系的拟合，实现不锈钢超低铁素体含量的控制(实测结果为0)。
(3)实现晶粒尺寸与均匀化调控。建立了多规格晶粒尺寸高均匀奥氏体不锈钢热加工关键技术体系。规模化生产各种尺寸的棒材(φ80～450mm)，平均晶粒度达到4-5级，且全截面晶粒度级差不超过1级。
(4)取得了良好的经济效益并推广应用。产品已用于霞浦快堆1号项目，截止2022年12月累计完成供货800余吨，销售收入6000余万元，利润610余万元。霞浦快堆2号项目330余吨正在生产，价值2300余万。项目的发明专利等技术成果也可推广应用到其它超纯不锈钢的生产研发。
完成人
黄志永 徐轶 何建国 朱小阳 肖磊 朱星桦 宋志刚 邵新中
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