Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка технологии продления срока службы теплостойких сталей, эксплуатируемых длительное время в экстремальных условиях в составе ответственных конструкций, на основе усовершенствования комплексной методики аттестации эксплуатационных свойств, обусловленных формированием и трансформацией наноструктуры в процессе облучения

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.523.12.3012
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
145 млн
Внебюджетные средства
64,29 млн

Разработка методов определения срока службы эксплуатируемых атомных энергоблоков сверх назначенного срока на основе усовершенствования комплексной методики аттестации эксплуатационных свойств материалов корпусов реакторов, обусловленных формированием и трансформацией наноструктуры в процессе их длительной эксплуатации, а также восстановительных отжигов.

Соисполнители

Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС

Этапы проекта

1
15.08.2007 - 30.11.2007
В работе проведен анализ научно-технической литературы и технической документации. Рассмотрены вопросы, относящиеся к изготовлению малоразмерных образцов из корпусных сталей для механических испытаний, проведению испытаний на ударный изгиб и вязкость разрушения. Кроме того, рассмотрены результаты испытаний и проведено обоснование использования малоразмерных образцов для определения критической температуры хрупкости материалов корпусов атомных реакторов.
  Рассмотрены методические аспекты исследования и аттестации наноструктуры материалов, включая исследования эволюции наноструктуры материалов под воздействием облучения. Обсуждены возможности и показана перспективность использования имеющихся уникальных экспериментальных установок синхротронного источника и исследовательского реактора для исследования и аттестации радиационно-индуцированной эволюции наноструктуры корпусных сталей.
  Проанализированы имеющиеся экспериментальные данные и существующие литературные источники, относящиеся к возможности проведения восстановительных отжигов и сделаны выводы о перспективности проведения восстановительных отжигов для продления ресурса проблемных корпусов реакторов ВВЭР- 1000 с повышенным содержанием никеля в материале сварных швов. При этом показано, что восстановительные отжиги способствуют снижению темпа радиационного охрупчивания при повторном после отжига облучении, что свидетельствует о том, что ресурс корпусов реакторов ВВЭР-1000 при повторном облучении может превысить их ресурс при первичном облучении. Это утверждение должно быть проверено в ходе выполнения работ по Проекту.
  Сделан анализ обеспечения необходимых условий для использования облучательных устройств с целью проведения представительных ускоренных испытаний образцов корпусных сталей для оценки их поведения в результате повторного облучения после восстановительных отжигов. Проведено расчетное определения параметров нейтронного поля в ячейках отражателя реактора ИР-8, который в дальнейшем будет использоваться для реализации повторного ускоренного облучения. Определены направления и возможности усовершенствования метода повторного облучения с контролируемыми параметрами для воспроизведения длительного облучения материалов корпусов реакторов.
Развернуть
2
01.12.2007 - 31.12.2007
В работе проведено изучение закономерности изменения склонности к охрупчиванию конструкционной стали типа 15Х2НМФА-А, в т.ч в сварных швах, вследствие длительных термических воздействий (в интервале температур обратимой отпускной хрупкости) на основе развитых средств и методов наблюдения и измерения разрушения.
В рамках данного этапа работы отработана методика термических воздействий на образцы, обеспечивающая имитацию условий эксплуатации с учётом требований Заказчика. Проведена термическая выдержка образцов основного металла и сварного шва по выбранным режимам. Отлажена методика измерения геометрии ударных образцов с целью последующего накопления статистики данных, необходимых для объективного сопоставления неоднородности геометрии образцов и вязкости. В соответствии с требованиями нормативных документов (РД ЭО 0598-2004) проведены пробные сериальные ударные испытания на образцах типа Шарпи и оценены все необходимые характеристики. Изучено строение изломов ударных макро образцов (на дне макрохрупкого квадрата). Проведены патентные исследования
На данном этапе проведены также работы по подготовке КЦСИиНТ к проведению исследований по выполняемому Государственному контракту
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
2.1.Отрабона методика рентгеноструктурных и адсорбционных измерений на модельных образцах корпусной стали на источнике синхротронного излучения.
2.2. Проведен анализ возможностей существующих на реакторе ИР-8 экспериментальных дифракционных и малоугловых установок ДИСК и СТОИК для определения характеристик наноразмерных выделений в сталях на монохроматическом и фильтрованном нейтронном излучении.
2.3. Проведены механических испытаний и проведен анализ результатов образцов-свидетелей.
2.4. Изготовлены малоразмерные образцы облученных корпусных сталей для механических испытаний. Проведены испытания на ударный изгиб и вязкость разрушения образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов. Проведен анализ результатов испытаний на ударный изгиб и вязкость разрушения образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов
2.5. Подготовлены образцы, проведены восстановительные отжиги образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов. Проведен комплекс механических испытаний стали после различных режимов восстановительного отжига.
Обоснована устойчивость восстановления свойств при использовании выбранного режима отжига при изменении температуры и продолжительности отжига в технически допустимых пределах
2.6. Усовершенствованы методы ускоренного облучения с контролируемыми параметрами для воспроизведения условий длительного облучения
2.7. Изготовлены и аттестованы облучательные устройства (2 шт.) для повторного облучения образцов
2.8. Изготовлены и исследованы изменения свойств экспериментальных образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений (1-е облучательное устройство) при облучении и после восстановительного отжига потоком быстрых нейтронов с плотностью на порядок ниже, чем по пункту 1.3 до флюенса быстрых нейтронов, позволяющего обосновать продление проектного срока службы на 15-30 лет
2.9. Проведено расчетно-экспериментальное определение параметров нейтронного поля в ячейках отражателя реактора
2.10. Исследована температурная зависимость отпускной хрупкости низколегированных сталей
2.11. Исследованы изменения характеристик наноструктуры облученных и отожженных материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.12.2008
1.Разработаны физически обоснованные модели радиационного охрупчивания материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000.
2. Исследованы изменения свойств экспериментальных образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений при облучении и после восстановительного отжига потоком быстрых нейтронов с «высокой» плотностью до флюенса быстрых нейтронов, позволяющего обосновать продление проектного срока службы на 15-30 лет.
3.Извлечено 2-ое облучательное устройство и установлено в бассейн - хранилище для выдержки.
Исследовано изменение свойств экспериментальных образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений при облучении и после восстановительного отжига потоком быстрых нейтронов с пониженной плотностью до флюенса быстрых нейтронов, позволяющего обосновать продление проектного срока службы на 15-30 лет.
4. Изготовлены малоразмерные образцы облученных корпусных сталей для механических испытаний. Проведены испытания на ударный изгиб образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов с «высокой» плотностью потока быстрых нейтронов.
5. Исследовано изменений характеристик наноструктуры отожженных и повторно ускоренно облученных с «высокой» плотностью потока быстрых нейтронов материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000.
6. Разработаны методы повышения контраста для обнаружения медных выделений в сталях с помощью установки малоуглового рассеяния нейтронов. Созданы новые измерительные моды и проведены тестовые эксперименты на этой установке.
7. Исследованы изменения свойств образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений путем проведения измерений в широком диапазоне на источнике синхротронного излучения с использованием методик, чувствительных к наличию радиационных дефектов (преципитатов и др.) на образцах исходной, облученной, отожженной и повторно облученной стали.
8. Разработаны РТД на технологию продления срока службы теплостойких сталей.
9. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
10. Составлен промежуточный отчет.
Развернуть
5
01.01.2009 - 31.07.2009
Изготовлены опытные малоразмерные образцы облученной стали 15Х2НМФАА для предварительных испытаний. Проведены предварительные испытания малоразмерных образцов облученных стали 15Х2НМФАА. Проведено исследование изменений характеристик наноструктуры отожженных и повторно ускоренно облученных с различной плотностью потока быстрых нейтронов материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000, проведены измерения на источнике синхротронного излучения с использованием методик, чувствительных к наличию радиационных дефектов (преципитатов и др.) на образцах исходной, облученной, отожженной и повторно облученной стали с блоков Балаковской и Калининской АЭС, а так же проведен анализ температурной зависимости отпускной хрупкости низколегированных сталей, обработка образцов на отпускную хрупкость. Определена эффективность восстановительного отжига для материала сварных швов и основного металла блока 1 Балаковской и блока 1 Калининской АЭС по результатам комплексной аттестации материалов.
Развернуть
6
01.08.2009 - 31.10.2009
Проведен анализ результатов исследований образцов-свидетелей. Разработана методика комплексной аттестации состояния материалов образцов-свидетелей и образцов-свидетелей, подвергнутых восстановительным отжигам и повторно облученных с использованием источника нейтронов. Изготовлены опытные малоразмерные образцы облученных стали 15Х2НМФАА для приёмочных испытаний. Проведены приёмочные испытания малоразмерных образцов облученных стали 15Х2НМФАА.Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96. Подготовлена и подана заявка на выдачу патента на изобретение № 2009136468 от 2 октября 2009г. «Способ восстановления физико-механических свойств металла корпусов реакторов ВВЭР-1000». Составлен заключительный научно-технический отчет.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.3 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области индустрии наносистем
Тема
Разработка методов наноструктурной диагностики срока службы теплостойких сталей, эксплуатируемых длительное время в экстремальных условиях в составе ответственных конструкций.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 24 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологий, высокоинформативных систем и средств диагностики для оценки технического состояния объектов ответственного назначения с целью предупреждения техногенных катастроф.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 13 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка и исследование Cr-Mo-V сталей усовершенствованных составов, обладающих одновременно высоким уровнем прочности, вязкости и сопротивления тепловому и радиационному охрупчиванию, для проектирования и строительства перспективных атомных энергетических реакторов повышенной безопасности и ресурса.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание комплектов аттестованных стандартных образцов (СО), методик их аттестации и методик выполнения измерений (МВИ) для метрологического обеспечения контроля состава, структуры и свойств наноструктурированных композиционных материалов.
Продолжительность работ
2008 - 2010, 24 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
1
Тема
Атомные процессы и технологии изготовления твердотельных полупроводниковых наноструктур.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1