Analysis of resistance of T91 steel under load in liquid PbBi

Abstract

ÚVODStudovaná feriticko-martenzitická ocel je navržena jako konstrukční materiál pro reaktory IV Generace, zejména pro rychlé reaktory chlazené těžkými tekutými kovy. Interakce konstrukčního materiálu s chladicí kapalinou v úzce definovaných podmínkách je kritická otázka pro bezpečný provoz jaderných zařízení. Kontakt oceli s tekutým PbBi v kombinaci s mechanickým zatížením může způsobit trhliny nebo praskání. Tento jev se označuje jako Liquid Metal Embrittlement (LME) [1]. Bylo publikováno mnoho studií, které se týkají LME oceli T91 [např. 2, 3, 4]. Vysokou rychlost růstu LME trhliny pravděpodobně vyvolává adsorpce tekutého kovu na povrchu, která jako jediná je schopná nastat v tak krát-kém čase [5]. Klíčovou podmínkou je teplota systému a obsah kyslíku. S rostoucí teplotou se náchylnost k LME snižuje, zřejmě v důsledku relaxace napětí na potenciálně vhodných místech pro iniciaci trhliny, ke které dochází snáze při vyšší teplotě. Obsah kyslíku v PbBi ovlivňuje tvorbu a rozpouštění oxidické vrstvy na povrchu. Obecně jsou materiály nejvíce citlivé na LME v rozsahu teplot blízkých teplotě tání tekutého kovu [5].Cílem této studie bylo ukázat vliv nízké konstantní zátěže při dlouhodobé expozice v tekutém PbBi v přesně určených podmínkách (konstantní zatížení, teplota, O 2 ), které měly za cíl simulovat předpokládané reální provozní podmínky. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST MateriálMateriál použitý pro experimenty byla feritickomartenzitická ocel T91, vyrobená Industeel, Arcelor Mittal group. V Tab. 1 je uvedené chemické složení dané oceli deklarované výrobcem. Materiál byl normalizován po dobu 15 min při teplotě 1150 °C s následným vodným chlazením k pokojové teplotě. Poté byl materiál žíhán při teplotě 770 °C po dobu 45 min s následným chlazením na vzduchu. Tímto tepelným zpracováním a postupem se získala mikrostruktura temperovaného martenzitu (viz Obr. 1).