Сплав Hastelloy N®, UNS N10003, NiMo17Cr17 - никелевый сплав, устойчивый к жидким солям

Hastelloy N, UNS N10003, NiMo17Cr17 - никелевый сплав, устойчивый к воздействию жидких солей, по ASTM B573/B434

Hastelloy N, N10003 – официальный

Hastelloy N (UNS N10003) — это коррозионно-стойкий сплав никеля, молибдена и хрома, характеризующийся превосходной стойкостью к воздействию горячих фтористых солей в диапазоне температур 705–870 °C. Он также обладает хорошей стойкостью к старению, хрупкости и хорошей обрабатываемостью.

Hastelloy N был изобретен в американской лаборатории Oak Ridge Laboratory для жидкосолевых ядерных реакторов, где он должен был служить строительным материалом для самого реактора, через который протекают расплавленные радиоактивные соли. Проектный срок службы в 30 лет был частично подтвержден очень небольшой коррозией во время эксплуатации первого прототипа жидкосолевого реактора в 1964–1969 годах. На сегодня Hastelloy N остается лучшим сплавом в этой среде. С возрождением интереса к технологии MSR этот сплав также набирает популярность. Подробнее об этом читайте в этой статье.

Применение

Первичный контур жидкостных реакторов. Сплав, который стоит рассмотреть для оборудования, работающего в среде с расплавленными галогенидами циркония, бериллия, лития, натрия, калия, тория или урана.

 

Физические и механические свойства

Физические свойства при комнатной температуре:

• Плотность: 8,86 г/см³
• Ликвидус: 1300 °C
• Твердость: 1400 °C

Коэффициент теплового расширения при повышенной температуре, от 20 °C до:

• 200 °C: 12,3 мкм/м⋅K
• 400 °C: 13,0 мкм/м⋅K
• 600 °C: 13,4 мкм/м⋅K
• 700 °C: 13,8 мкм/м⋅K
• 800 °C: 14,5 мкм/м⋅K
• 900 °C: 14,9 мкм/м⋅K

Коэффициент теплопроводности:

• 200 °C: 13,1 Вт/м · K
• 300 °C: 14,4 Вт/м · K
• 400 °C: 16,5 Вт/м · K
• 500 °C: 18,0 Вт/м · K
• 600 °C: 20,3 Вт/м · K
• 700 °C: 23,6 Вт/м · K

Удельное электрическое сопротивление:

• 20 °C: 1,205 мОм·м
• 705 °C: 1,26 мОм·м
• 815 °C: 1,241 мОм·м

Модуль продольной упругости:

• 20 °C: 219 ГПа
• 200 °C: 204 ГПа
• 400 °C: 192 ГПа
• 600 °C: 181 ГПа
• 700 °C: 171 ГПа
• 800 °C: 163 ГПа
• 900 °C: 151 ГПа
• 1000 °C: 136 ГПа

Удельная теплоемкость:

• 100 °C: 219 Дж/кг⋅К
• 200 °C: 204 Дж/кг⋅К
• 300 °C: 192 Дж/кг⋅К
• 400 °C: 181 Дж/кг⋅К
• 480 °C: 171 Дж/кг⋅К
• 540 °C: 163 Дж/кг⋅К
• 570 °C: 151 Дж/кг⋅К
• 590 °C: 136 Дж/кг⋅К
• 620 °C: 181 Дж/кг⋅К
• 660 °C: 171 Дж/кг⋅К
• 680 °C: 163 Дж/кг⋅К
• 700 °C: 151 Дж/кг⋅К

Температурная стабильность как твердость при комнатной температуре после нагрева при заданной температуре в течение заданного времени:

• в состоянии после отжига: 96 HRB
• 815 °C, 4 ч: 92 HRB
• 815 °C, 8 ч: 97 HRB
• 815 °C, 16 ч: 96 HRB
• 815 °C, 32 ч: 97 HRB
• 815 °C, 64 ч: 99 HRB
• 815 °C, 128 ч: 96 HRB

Прочностные свойства в отжиженном состоянии (1177 °C):

• 20 °C:
  • Предел текучести: 314 МПа
  • Прочность при растяжении: 794 МПа
  • Относительное удлинение: 50,7 %
• 600 °C:
  • Предел текучести: 227 МПа
  • Прочность при растяжении: 599 МПа
  • Относительное удлинение: 45,3 %
• 700 °C:
  • Предел текучести: 218 МПа
  • Прочность при растяжении: 480 МПа
  • Относительное удлинение: 30 %
• 815 °C:
  • Предел текучести: 203 МПа
  • Прочность при растяжении: 385 МПа
  • Относительное удлинение: 24,3 %
• 925 °C:
  • Предел текучести: 179 МПа
  • Прочность при растяжении: 234 МПа
  • Относительное удлинение: 30 %

Прочностные свойства в упрочненном состоянии (128 ч при 815 °C):

• Предел пластичности: 340 МПа
• Прочность на разрыв: 796 МПа
• Удлинение: 46,8 %

Прочностные свойства в отжиженном состоянии и после сварки:

• 20 °C:
  • Прочность на разрыв: 800 МПа
  • Относительное удлинение: 37,5 %
• 650 °C:
  • Прочность на разрыв: 493 МПа
  • Относительное удлинение: 17 %
• 700 °C:
  • Прочность на разрыв: 438 МПа
  • Относительное удлинение: 10,5 %
• 815 °C:
  • Прочность на разрыв: 359 МПа
  • Относительное удлинение: 8,5 %

Данные об износе:

• 590 °C, 552 МПа
  • До разрыва: 0,4 ч
  • Удлинение: 44 %
  • Относительное сужение: 31,6 %
• 590 °C, 414 МПа
  • До разрыва: 38,9 ч
  • Удлинение: 21 %
  • Относительное сужение: 19,4 %
• 590 °C, 379 МПа
  • До разрыва: 87,7 ч
  • Удлинение: 17,4 %
  • Относительное сужение: 16,9 %

• 705 °C, 241 МПа
  • До разрыва: 18,6 ч
  • Удлинение: 11,8 %
  • Относительное сужение: 11,0 %
• 705 °C, 172 МПа
  • До разрыва: 129,6 ч
  • Удлинение: 26,5 %
  • Относительное сужение: 10,3 %
• 705 °C, 138 МПа
  • До разрыва: 338,6 ч
  • Удлинение: 12,6 %
  • Относительное сужение: 9,0 %
• 815 °C, 103 МПа
  • До разрыва: 19,0 ч
  • Удлинение: 15,4 %
  • Относительное сужение: 9,6 %
• 815 °C, 69 МПа
  • До разрыва: 78,6 ч
  • Удлинение: 13,8 %
  • Относительное сужение: 9,5 %
• 815 °C, 55 МПа
  • До разрыва: 172,2 ч
  • Удлинение: 18,4 %
  • Относительное сужение: 10,1 %
• 925 °C, 41 МПа
  • До разрыва: 24,3 ч
  • Удлинение: 21,0 %
  • Относительное сужение: 21,4 %
• 925 °C, 28 МПа
  • До разрыва: 75,5 ч
  • Удлинение: 19,3 %
  • Относительное сужение: 11,5 %
• 925 °C, 21 МПа
  • До разрыва: 219,6 ч
  • Удлинение: 28,0 %
  • Относительное сужение: 11,5 %

 

Устойчивость к коррозии

Хорошая стойкость к окислению и углерождению. Не подвержен хрупкости даже при длительном отжиге при температуре 600-870 °C. Обладает исключительной стойкостью к фтористым солям, может нормально работать в такой среде даже при температуре до 980 °C. В топливе жидкосолевого реактора (LiF-BeF₂) при 700 °C скорость коррозии составляет менее 0,025 мм/год. В теплоносителе того же реактора (NaBF₄-NaF) при 607 °C скорость коррозии составляет около 0,015 мм/год.

Термическая обработка, пластическая обработка и механическая обработка

Стандартные рекомендуемые параметры эксплуатации и термообработки:

• Термическая обработка: 1177-870 °C
• Перегрев: 1160-1190 °C, 8 мин °C

Хорошая свариваемость ручными и автоматическими методами. Используйте сварочную проволоку ERNiMo-2.