Файл: Герасимов В.В. Материалы ядерной техники учеб. пособие.pdf

Существенно влияет на результат радиационного воздействия температура облучения. Как правило, чем выше температура облучения, тем меньше изменение свойств. Наиболее полное снятие радиационных повреждений имеет место при температуре выше температуры' рекристаллизации. При больших интеграль­ ных потоках облучения (ІО21 нейтрон/см2) полное устранение радиационных повреждений невозможно. Вследствие протека­ ния ядерных реакций в металлах и сплавах образуются ядра новых элементов. Естественно, они не могут быть устранены термической обработкой. Изменение свойств облученного ме­ талла или сплава вследствие образования ядер нового элемента называют трансмутацией.

Облучение перлитной или ферритной стали при температуре 400° ведет лишь к небольшому изменению механических свойств, а при 450—500° и выше облучение даже значительными инте­ гральными потоками свойств ферритных сталей практически, не изменяет. Однако в некоторых сталях, имеющих превращение в твердом состоянии, под действием облучения в относительно жестком спектре нейтронов наблюдается аномальное изменение механических свойств. Так, свойства при растяжении сталей ЗОХМА, 2X13, 1Х17Н2 значительно изменяются в результате облучения при температуре 500—600°, а свойства стали Х17, нечувствительной к термической обработке, остаются практически неизменными.

Поведение аустенитных сталей под действием облучения нейтронами несколько отличается от поведения перлитных и ферритных сталей. В аустенитных сталях вследствие облучения кроме обычного радиационного упрочнения наблюдается высо­ котемпературное охрупчивание. Следует разделять радиацион­ ное упрочнение при температуре облучения ниже 600° и высоко­ температурное охрупчивание, которое наблюдается в процессе испытаний образцов, облученных при температуре выше 600— 650°. В результате облучения в потоке нейтронов при темпе­ ратуре ниже 600° увеличиваются предел текучести и предел прочности аустенитных нержавеющих сталей и снижаются отно­ сительное удлинение и ударная вязкость. Поскольку аустенитные нержавеющие стали являются высокопластичным материалом, они и после облучения полностью не охрупчиваются и имеют определенный запас пластичности.

В табл. 3.3 приведены механические характеристики аусте­ нитной хромоникелевой нержавеющей стали до и после облу­ чения различными интегральными потоками. Из данных табл. 3.3 следует, что небольшое изменение механических ха­ рактеристик аустенитных нержавеющих сталей происходит уже

дается при увеличении интегрального потока от ІО17 до 1019 ней­ трон-см2. С увеличением интегрального потока предел текучести изменяется более существенно, чем предел прочности. В резуль­ тате облучения интегральным потоком ІО20 нейтрон/см2 предел прочности возрастает на 30%, а предел текучести — на 127%. Дальнейшее увеличение интегрального потока до ІО21—ІО22 ней­ трон/см2 приводит к повышению предела прочности и текучести на 5—6 кГ/см2.

Следует, однако, отметить, что сталь, находящаяся при облучении в сложнонапряженном состоянии, например оболочка твэла при облучении интегральным потоком 7,5- ІО20 нейтрон/см2, охрупчивается в большей степени. В этом случае относительное удлинение снижается до 7—8%. Поведение предварительно де­ формированной стали при облучении нейтронами отличается от поведения отожженной стали. Так, предел текучести деформи­ рованной стали после облучения интегральным потоком ІО20 нейтрон/см2 увеличивается всего лишь на 20—30%•

Облучение нейтронами аустенитной нержавеющей стали при температуре ПО—255° приводит практически к тем же измене­ ниям механических свойств, что и облучение при температурах ниже 100°. При температуре облучения 290° в интегральном

связывают с тем, что при температуре облучения выше 255° идет отчасти процесс старения. Уменьшение эффекта облучения в аустенитных нержавеющих сталях начинается при темпера­ туре выше 350° вследствие частичного отжига радиационных дефектов. Облучение аустенитных сталей при температуре 600° практически не приводит к заметному изменению свойств. От­ жиг радиационных дефектов и восстановление механических свойств стали, облученной при температуре ниже 350°, проис­ ходит при последующем нагреве стали в интервале температур 420—650°. Температура полного отжига составляет 0,5—0,55 абсолютной температуры плавления стали.

приводит к радиационному охрупчиванию. Это явление харак­ теризуется уменьшением длительной прочности и относитель­ ного удлинения при кратковременных испытаниях образцов на растяжение в области температур выше 600°. Этот дефект в некоторых материалах необратим, а в некоторых обратим лишь

стареющей стали с 18% Сг, 28% Ni, дополнительно легирован­ ной вольфрамом при температуре испытания 700° и времени разрушения 700 ч, уменьшилась на 40%, а у стали 1Х18Н9Т — только на 15%■

Механизм высокотемпературного охрупчивания аустенитных сталей и сплавов в настоящее время полностью не раскрыт. Предполагается, что этот эффект связан с образованием газо­ вых пор и полостей по границам зерен, с выделением дисперс­

ных фаз на дислокациях и т. д.

Металл оболочки твэлов быстрых реакторов подвергается воздействию высокой температуры и значительных потоков нейтронов. Облучение интегральным потоком > 1023 нейтрон/см2 при температурах 450—500° приводит к радиационному распу­ ханию аустенитной нержавеющей стали на 10%. Это обстоя­ тельство связывается с образованием в этих условиях интер-