de.wedoany.com-Bericht: Michail Fedossejew, Chefingenieur des Zentralen Forschungsinstituts für Strukturmaterialien „Prometheus“ – einer Einrichtung des Nationalen Forschungszentrums „Kurtschatow-Institut“ –, berichtete auf der internationalen Konferenz „Forschung an kondensierter Materie am IBR-2-Reaktor“ im Vereinigten Institut für Kernforschung (ОИЯИ) in Dubna über die Ergebnisse der Untersuchung der Phasenzusammensetzung von Schweißnähten aus austenitischem rostfreiem Stahl, der für die Herstellung von Strukturkomponenten schneller Neutronenreaktoren (Typ BN) verwendet wird.
Die Studie weist darauf hin, dass der langfristige Einsatz von austenitischem rostfreiem Stahl im Temperaturbereich von etwa 500 bis 550 Grad Celsius zu einer Abnahme der Duktilität, Kerbschlagzähigkeit und Rissbeständigkeit des Metalls führt. Die Ursache hierfür sind Sekundärphasen, die sich an Korngrenzen, speziellen Korngrenzen und Phasengrenzen bilden. Während der Alterung von austenitischem Chrom-Nickel-Stahl entstehen Karbid- und intermetallische Phasen, die einen starken Abfall der Duktilität und Zeitstandfestigkeit des Materials verursachen.
In dieser Studie wurde der Zustand des Stahls 08Х16Н11М3 nach 195.000 Stunden Betrieb bei 515 Grad Celsius analysiert. Das Forschungsteam verwendete die differentielle physikalisch-chemische Phasenanalyse, eine Methode, die es ermöglicht, Veränderungen im Metall zu bewerten und die Möglichkeit eines sicheren Betriebs vorherzusagen.
Zuvor wurden bereits die Veränderungen der Phasenzusammensetzung im Schweißgut zweier austenitischer rostfreier Stahlsorten (10Х18Н9 und 08Х16Н11М3) untersucht, deren Schweißnähte entweder mit Elektroden der Marke А-2 (А-1) oder mit Schweißdraht der Marke Св-02Х17Н10М2 hergestellt wurden, bei Arbeitstemperaturen im Bereich von etwa 500 bis 550 Grad Celsius. Zur Bewertung der Phasenumwandlungen im Material wurden Kerbschlagbiegeversuche bei 20 Grad Celsius sowie Röntgenbeugung, Neutronenbeugung und Kleinwinkel-Neutronenstreuung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die thermische Versprödung von Schweißnähten mit und ohne Austenitisierung nach beschleunigter Laboralterung bei 700 Grad Celsius auf das Auftreten und Wachsen spröder intermetallischer Verbindungen zurückzuführen ist.
Diese Studie ermöglicht es, sich auf Zwischenzustände zu konzentrieren, in denen sich die Phasenzusammensetzung fein verteilter Ausscheidungen nur geringfügig ändert, und so Daten zur Kinetik des Umwandlungsprozesses mit zunehmender Alterungszeit zu gewinnen. Die Karbidausscheidungsmethode ermöglicht es, Daten über die dispergierte Phase zu erhalten, selbst wenn die Beugung der Gesamtprobe keine anderen Phasen in der Probe nachweist. Die vorgeschlagene Methode verbessert die Genauigkeit der Vorhersage des Zustands von Strukturmaterialien während des Betriebs von Anlagen mit schnellen Neutronenreaktoren.
