Klassenidentität und Standardbasis
A31128 ist die auf dieser Website verwendete Bezeichnung für das austenitische Edelstahlrohr mit niedrigem -Kohlenstoffgehalt und kontrolliertem Stickstoff-, das für den Kernenergie-Primärkreis- geliefert wird. Im französischen Nukleargesetz wird das Material als Z2CND18-12N bezeichnet, während es sich im ASTM- und ASME-System um die Sorte 316LN, UNS S31653 handelt. Es handelt sich um einen molybdänhaltigen austenitischen rostfreien Stahl, nicht um eine Duplex-Sorte: Die Ausgewogenheit von Chrom, Nickel und Molybdän sorgt für Beständigkeit gegen allgemeine und lokale Korrosion in Wasser mit hohen Temperaturen, und die kontrollierte Stickstoffzugabe erhöht die Festigkeit über die der einfachen kohlenstoffarmen 316L-Sorte, ohne dass Kaltbearbeitung erforderlich ist.
Die Produkte werden gemäß der geltenden Produktspezifikation für nahtlose oder geschweißte austenitische Edelstahlrohre hergestellt, wobei die zusätzlichen Anforderungen des Nukleargesetzes vom Käufer geltend gemacht werden. Diese zusätzlichen Anforderungen umfassen in der Regel die chemische Analyse durch Hitze-durch-Wärme, strengere Grenzwerte für Restelemente, Sauberkeit während der Herstellung und ein dokumentiertes zerstörungsfreies Prüfprogramm.
Chemische Zusammensetzung
| Element | Erfordernis, % |
|---|---|
| Kohlenstoff, max | 0.030 |
| Mangan, max | 2.00 |
| Silizium, max | 0.75 |
| Phosphor, max | 0.045 |
| Schwefel, max | 0.030 |
| Chrom | 16.00 - 18.00 |
| Nickel | 10.00 - 14.00 |
| Molybdän | 2.00 - 3.00 |
| Stickstoff | 0.10 - 0.16 |
Das austenitische Gefüge wird durch den Nickel- und Stickstoffgehalt stabilisiert, daher ist für das Grundmetall kein Ferritgleichgewicht angegeben. In den Kaufspezifikationen für Kernenergie gelten zusätzliche Beschränkungen, insbesondere für Restelemente wie Kobalt, und die chemische Analyse jeder Charge wird vollständig gemeldet. Stickstoff ist das Element, das diese Sorte von 316L unterscheidet: Es wird in einem kontrollierten Fenster gehalten, so dass es den Stahl stärkt und die Ausfällung von Chromkarbiden verzögert, während es gleichzeitig niedrig genug bleibt, um Stickstoffporosität beim Schweißen zu vermeiden.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft bei Raumtemperatur | Erfordernis |
|---|---|
| Zugfestigkeit, min | 515 MPa |
| Streckgrenze, min | 205 MPa |
| Dehnung, min | 35 % |
| Struktur | Vollständig austenitisch, im geglühten Zustand nicht-magnetisch |
Die Sorte wird normalerweise im lösungsgeglühten Zustand geliefert, und die Auslegungszulässigkeiten bei erhöhter Temperatur werden den für die Anlage geltenden Bauvorschriften entnommen und nicht aus Raumtemperaturdaten extrapoliert. Die Kaltumformung erhöht die Festigkeit, verringert jedoch auch den Spielraum für die weitere Umformung. Daher werden Biegungen und Dehnungen so geplant, dass das fertige Bauteil die Festigkeitsanforderungen an der erforderlichen Stelle erfüllt. Für verschiedene nukleare Anwendungen gelten Härtegrenzwerte und gegebenenfalls Deltaferrit-Grenzwerte für Schweißgut.
Korrosion und Betriebsverhalten
Molybdän ist das Element, das für die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridhaltigem Wasser verantwortlich ist. Der niedrige Kohlenstoffgehalt verhindert die Ausfällung von Chromkarbiden an den Korngrenzen beim Schweißen, wodurch die Schweißverbindung gegenüber interkristallinen Angriffen genauso widerstandsfähig ist wie das Grundmetall. Stickstoff verzögert die Sensibilisierung zusätzlich und trägt zur Lochfraßresistenz bei. Die interkristalline Korrosionsbeständigkeit wird durch den in der Bestellung geforderten Korrosionstest überprüft, und der Oberflächenzustand des fertigen Rohrs ist ebenso wichtig wie die Chemie: Eine saubere, gebeizte und passivierte Oberfläche widersteht Lochfraß weitaus besser als eine, die durch eingebettetes Eisen oder Anlauffarbe verunreinigt ist.
Bei Wasseranwendungen mit hohen Temperaturen wird das Material aufgrund seiner Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Zähigkeit und vorhersagbarem Langzeitverhalten und nicht aufgrund seiner maximalen Festigkeit ausgewählt. Eigenspannungen beim Formen und Schweißen werden durch qualifizierte Verfahren und, wo die Konstruktion dies erfordert, durch Wärmebehandlung kontrolliert, da die Zugeigenspannung eine der drei Voraussetzungen für die Entstehung von Spannungsrisskorrosion ist.
Fertigung, Schweißen und Inspektion
Das Rohr wird lösungsgeglüht und entzundert geliefert, wobei die Enden zum Schweißen vorbereitet sind. Das Schweißen wird mit einem passenden austenitischen Schweißzusatzwerkstoff mit niedrigem Kohlenstoffgehalt durchgeführt, wobei die Wärmezufuhr und die Zwischenlagentemperatur kontrolliert werden, um den Ferritgehalt des Schweißguts und die Wärmeeinflusszone in einem günstigen Bereich zu halten. Für austenitischen Edelstahl ist keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich. Stattdessen liegt der Schwerpunkt auf der Verfahrensqualifizierung, auf sauberen Arbeitspraktiken und auf der Vermeidung von Verunreinigungen durch Werkzeuge aus Kohlenstoffstahl. Biege-, Bördel- und Bearbeitungsvorgänge sollten nach für die Sorte qualifizierten Verfahren erfolgen, und bearbeitete oder abgeschliffene Bereiche sollten vor der Wartung wieder auf eine saubere Oberfläche gebracht werden.
Die Inspektion für Nuklear-{0}}Bestellungen umfasst in der Regel Dimensionsüberprüfung, hydrostatische oder pneumatische Prüfung, Röntgen- oder Ultraschallprüfung von Schweißnähten, Farbeindringprüfung von bearbeiteten Oberflächen, positive Materialidentifizierung jeder Komponente und ein dokumentiertes Sauberkeitsprogramm. Der Lieferung liegen Mühlentestberichte über Schmelzenzahl, chemische Analyse, Wärmebehandlung, mechanische Eigenschaften und zerstörungsfreie Untersuchungsergebnisse bei.
Anwendungen
Reaktorkühlmittel und Primärkreislaufleitungen
Druckhalte- und Sicherheitseinspritzsystemleitungen
Hilfs- und Restwärmeabfuhrkreise
Lager für abgebrannte Brennelemente und Versorgungsleitungen für nukleare Inselanlagen
Hochreine chemische und pharmazeutische Rohrleitungen außerhalb des Nuklearsektors
FAQ
F: Ist A31128 ein Duplex-Edelstahl?
Nein. Die Sorte ist vollständig austenitisch. Es handelt sich um einen Nickel-Molybdän-Typ mit niedrigem -Kohlenstoffgehalt, Stickstoff- und 18-12 Chrom-, bekannt als 316LN, UNS S31653, und für das Grundmetall ist kein Ferritgleichgewicht angegeben.
F: Warum wird dem Stahl Stickstoff zugesetzt?
Stickstoff stärkt die austenitische Matrix und verzögert die Ausscheidung von Chromkarbiden, was die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion nach dem Schweißen verbessert.
F: Was ist der Unterschied zwischen dieser Sorte und 316L?
Der Kohlenstoffgrenzwert ist derselbe, aber die kontrollierte Stickstoffzugabe sorgt für eine höhere Festigkeit und eine bessere Sensibilisierungsbeständigkeit, was bei dickwandigen Kernrohrleitungen von Bedeutung ist.
F: Ist eine Wärmebehandlung nach-dem Schweißen erforderlich?
Nein. Austenitische Sorten werden nach dem Schweißen nicht spannungsarm gemacht. Die Kontrolle wird stattdessen durch qualifizierte Schweißverfahren, saubere Fertigungspraktiken und Oberflächenwiederherstellung erreicht.
F: Wie wird die interkristalline Korrosionsbeständigkeit überprüft?
Durch chemische Analyse der Hitze zur Bestätigung des Kohlenstoff-, Chrom-, Nickel- und Stickstoffgehalts und durch den in der Bestellung für das fertige Produkt oder Schweißbereich angegebenen Korrosionstest.
F: Welcher Oberflächenzustand wird bei Lieferung erwartet?
Das Rohr wird im lösungsgeglühten, gebeizten und passivierten Zustand mit sauberen Enden geliefert, da Verunreinigungen wie eingebettetes Eisen oder Anlauffarben die Lochfraßbeständigkeit im Betrieb verringern.
