改进型YUS701钢用于高放废玻璃固化体罐的试验研究

doi:10.20057/j.1003-8620.2024-00153

特殊钢 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (1): 44-47.DOI: 10.20057/j.1003-8620.2024-00153

改进型YUS701钢用于高放废玻璃固化体罐的试验研究

于明明^1，2，敬仕煜^1，2，高淼淼^1，2

1 东方锅炉股份有限公司，自贡 643001；
2 机械工业高温高压材料与焊接重点实验室，自贡 643001

收稿日期:2024-06-11 出版日期:2025-02-01 发布日期:2025-01-16
基金资助:
钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院自主投入研发专项基金（所22T61240）

Experimental Study on Improved YUS701 Steel Used for High Level Waste Storage Tanks

Yu　Mingming^1，2， Jing　Shiyu^1，2， Gao　miaomiao^1，2

1 Dongfang Boiler Co.， Ltd.， Zigong 643001，China；
2 Key Laboratory of High Temperature and High Pressure Materials and Welding in the Mechanical Industry， Zigong 643001， China

Received:2024-06-11 Published:2025-02-01 Online:2025-01-16
About author:于明明（1982—），女，本科，高级工程师

摘要/Abstract

摘要： 核放射性废物处理中的高放废物玻璃固化容器储罐用1.4833型奥氏体耐热钢，在高温下长期使用存在安全风险，且无法满足下一代储罐用钢更高的高温强度、更好的高温韧塑性的需求。根据储罐的应用工况，在硅钢环形罩式退火炉内罩用钢YUS701原成分25Cr-13Ni-2Si-0.8Mo-0.25N基础上，添加0.12%的w［Nb］，适当降低C和Si含量，采用电渣重熔冶炼工艺，锻轧过程中控制变形速率和温度，最终在1 150 ℃进行固溶热处理，制备了改进型YUS701钢的实物锻件。试验结果表明，改进型YUS701钢具有良好的室温力学性能；1 000 ℃下屈服强度超过65 MPa，抗拉强度达到100 MPa左右；经过模拟高温玻璃固溶体浇注热循环后，冲击吸收功达到155 J，可满足下一代储罐用钢的性能需求。

关键词: 高放废, 玻璃固化体, 耐热钢, 改进型YUS701钢

Abstract: Type 1.4833 austenitic heat-resistant steel used in glass curing container storage tank of high level nuclear radioactive waste treatment has safety risks in long-term use at high temperature condition， and can not meet the needs of higher strength and better toughness and plasticity at high temperature condition of steel used in next generation storage tank. According to the application conditions of the storage tank， 0.12% Nb element is added to the original composition of YUS701 steel 25Cr-13Ni-2Si-0.8Mo-0.25N for the inner cover of the silicon steel ring cover annealing furnace ， appropriately reduce the content of C and Si elements. Electroslag remelting smelting process is adopted to control the deformation rate and temperature during forging and rolling. Finally， solid solution heat treatment at 1 150 ℃ is carried out to prepare the forgings of the improved YUS701 steel. The experimental results show that the improved YUS701 steel has good mechanical properties at room temperature. At 1 000 ℃， the yield strength exceeds 65 MPa and the tensile strength reaches about 100 MPa. After thermal cycle of simulated high temperature glass solid solution pouring， the impact absorption energy reaches more than 155 J， which can meet the performance requirements of the next generation of steel for storage tanks.

Key words: High-level Radioactive Waste, Glass Curing Body, Heat Resistant Steel, Improved YUS701 Steel

中图分类号:

TG142.73

于明明, 敬仕煜, 高淼淼. 改进型YUS701钢用于高放废玻璃固化体罐的试验研究[J]. 特殊钢, 2025, 46(1): 44-47.

Yu　Mingming, Jing　Shiyu, Gao　miaomiao. Experimental Study on Improved YUS701 Steel Used for High Level Waste Storage Tanks[J]. Special Steel, 2025, 46(1): 44-47.

参考文献

［1］王　宇，邢庆立，孟保健，等. 高放废物玻璃固化技术研究进展［J］. 中国建材科技， 2020， 29（4）： 26-28.
［2］徐潇潇，张建岗，汤荣耀，等. 高放废物地质处置容器材料选择和腐蚀行为研究进展［J］. 辐射防护， 2013， 33（5）： 312-321.
［3］张琦超，蒋以山，赵　欣，等. 高放射性核废料辐射对深地质处置环境和储罐材料危害的研究进展［J］. 装备环境工程， 2022， 19（10）： 86-93.
［4］王驹，徐国庆，郑华铃，等. 中国高放废物地质处置研究进展：1985~2004［J］. 世界地质科学， 2005， 22（1）： 5-16.
［5］卓均之. 我国首座硅钢环形退火炉钢结构制造技术［J］. 施工技术， 1997（7）： 34-35.
［6］吴佑明，范崇显，潘春旭，等. 奥氏体不锈钢内罩高温腐蚀及其寿命研究［J］. 焊接技术， 2001， 30（1）： 40-41.
［7］王宇雁，李　权，黎振华，等. ROF炉内罩用YUS701钢服役前后的对比分析［J］. 材料热处理学报， 2017， 38（5）： 93-98.
［8］ Maruyama K， Sawada K， Koike J I. Advances in physical metallurgy and processing of steels. strengthening mechanisms of creep resistant tempered martensitic steel［J］. ISIJ International， 2001， 41（6）： 641-653.
［9］冯仁辉，潘春旭，吴佑明，等. 奥氏体不锈钢ROF内罩的失效机理分析［J］. 机械工程材料， 2000， 24（2）： 45-47.
［10］廖礼宝. 高温环形热处理炉进口工艺罩失效机理分析［J］. 冶金设备， 2023， 285：98-103.
［11］范丽霞，潘春旭，蒋昌忠，等. 奥氏体不锈钢超高温服役过程中组织转变和晶界特征的EBSD研究［J］. 中国体视学与图像分析， 2005， 10（4）： 233-236.
［12］杨　洋，王成铎，王光辉，等. 铌对奥氏体耐热钢组织和高温抗氧化性能的影响［J］. 铸造， 2018， 67（2）： 112-117.
［13］刘睿智，谭建兴，闫建新，等. 253MA耐热不锈钢EAF-AOD-LF-板坯连铸生产工艺实践［J］. 特殊钢， 2020， 41（2）： 40-42.
［14］白晋钢，郭宏钢，王明涛. 新型高硅奥氏体耐热不锈钢TD305B的高温抗氧化性［J］. 特殊钢， 2012， 33（6）： 43-45.
［15］付颖. 不锈钢YUS701轧制表面裂纹研究及生产工艺优化［J］. 中国金属通报， 2016，（07）：85-86.

[1]	张艳梅, 余海存, 仇秋玲. 固溶工艺对3Al-310S耐热钢组织和力学性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(6): 95-101.
[2]	梅飞强, 赵吉庆, 闫磊, 王云海, 杨钢. 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺模拟与试验验证[J]. 特殊钢, 2024, 45(4): 131-138.
[3]	张伟, 白银, 包汉生, 陈正宗, 刘正东. 超超临界电站锅炉用耐热钢的水蒸汽氧化行为[J]. 特殊钢, 2019, 40(6): 23-27.
[4]	李永超. 高强度耐热钢40CrMoV盘条的开发和生产实践[J]. 特殊钢, 2019, 40(2): 17-20.
[5]	王彧, 柳木桐, 钟平. 热处理对1Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢组织和性能的影响[J]. 特殊钢, 2018, 39(2): 68-71.
[6]	方旭东, 王岩, 范光伟, 夏焱, 王志斌, 韩培德. TP310HCbN耐热钢Ф47 mm x 8 mm管材700 ℃持久试验析出行为[J]. 特殊钢, 2015, 36(3): 61-63.
[7]	赵振铎, 陈金虎, 原凌云, 潘小娟. 马氏体耐热钢P91 ∅336 mm x31 mm管材焊接接头的组织和力学性能[J]. 特殊钢, 2015, 36(1): 60-61.
[8]	何炎旭, 柳学胜, 丁磊. 5Cr21Mn9Ni4Nb2WN耐热钢M(CN)和M₂₃(CN)₆的可逆析出反应[J]. 特殊钢, 2014, 35(5): 61-63.
[9]	刘升, 贺铸, 刘宇鑫. 3Cr13Mo钢板多参数YAG激光焊接残余应力和形变的仿真研究[J]. 特殊钢, 2014, 35(3): 15-18.
[10]	刘新权, 杨钢, 吴兴惠, 项金钟, 杨沐鑫. 620 ℃长期时效对新型铁素体耐热钢1Cr11Co3W3MoVNbNB组织和力学性能的影响[J]. 特殊钢, 2010, 31(5): 67-70.
[11]	杨钢 , 刘军和 , 宋玺玉, 李许明, 马凤春. 热处理对耐热钢X12CrMoWVNbN10-1-1力学性能的影响[J]. 特殊钢, 2010, 31(4): 23-25.
[12]	谢学林, 杨钢, 王泽忠, 傅骏, 雍歧龙. 高温回火对1 Crl2Ni3Mo2VN耐热钢力学性能和组织的影响[J]. 特殊钢, 2010, 31(2): 51-53.
[13]	谢学林, 杨钢, 傅骏, 王泽忠, 雍歧龙. 淬火冷却速度对耐热钢lCrl2Ni3Mo2VN组织和性能的影响[J]. 特殊钢, 2010, 31(1): 57-59.
[14]	郝珊, 李国忠, 王福明, 李长荣. T91耐热钢析出物的热力学计算和平衡相分析[J]. 特殊钢, 2008, 29(3): 16-18.
[15]	徐刚李钧肖学山倪建森朱长春赵钧良郑卫王治政. 硼对奥氏体耐热钢TP347H热加工性、组织和力学性能的影响[J]. 特殊钢, 2008, 29(2): 23-25.

改进型YUS701钢用于高放废玻璃固化体罐的试验研究

Experimental Study on Improved YUS701 Steel Used for High Level Waste Storage Tanks

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价