Sanicro® 69: Premium-Austenitische Legierung für Dampferzeuger in Kernkraftwerken
Produktübersicht
Sanicro® 69 ist eine austenitische Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, die primär für Dampferzeuger in Druckwasserreaktoren (PWR) in Kernkraftwerken eingesetzt wird. Für diese Anwendung wird der Werkstoff im „thermisch behandelten“ Zustand geliefert. Diese Behandlung bewirkt Chromkarbid-Ausscheidungen an den Korngrenzen ohne nennenswerte Chromverarmung. Der Werkstoff zeichnet sich durch gute Strukturstabilität und Schweißbarkeit aus.
Kernmerkmale für Dampferzeuger-Anwendungen
- Extrem hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in Primärkreislauf-Bedingungen von PWR-Anlagen
- Verbesserte Lochfraßbeständigkeit in chloridhaltigen Lösungen im Vergleich zu Alloy 600
Weitere Eigenschaften
- Gute Korrosionsbeständigkeit in alkalischen Umgebungen
- Exzellente Leistung in Salpetersäure-Lösungen
Für Dampferzeuger-Anwendungen wird Sanicro® 69 nach strengsten Einzelspezifikationen geliefert, um maximale Zuverlässigkeit in Kernkraftwerken zu gewährleisten.
Technische Eigenschaften
Allgemeine Eigenschaften
| Eigenschaft | Temperatur | Wert |
|---|---|---|
| Dichte | 23,0 °C | 8,12 g/cm³ |
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Temperatur | Wert | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| Elastizitätsmodul | 20,0 °C | 210 GPa | |
| 100,0 °C | 206 GPa | ||
| 200,0 °C | 201 GPa | ||
| 300,0 °C | 195 GPa | ||
| 400,0 °C | 189 GPa | ||
| 500,0 °C | 182 GPa | ||
| 600,0 °C | 174 GPa | ||
| Bruchdehnung | 23,0 °C | 30 % | min. |
| Härte (Vickers) | 23,0 °C | 160 HV | |
| Zugfestigkeit | 20,0 °C | 585 MPa | min. |
| 100,0 °C | 550 MPa | min. | |
| 200,0 °C | 510 MPa | min. | |
| 300,0 °C | 495 MPa | min. | |
| 400,0 °C | 490 MPa | min. | |
| 500,0 °C | 480 MPa | min. | |
| 600,0 °C | 440 MPa | min. | |
| 700,0 °C | 340 MPa | min. | |
| 0,2 %-Dehngrenze (Rp0,2) | 20,0 °C | 240 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) |
| 100,0 °C | 220 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) | |
| 200,0 °C | 190 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) | |
| 300,0 °C | 187 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) | |
| 400,0 °C | 184 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) | |
| 500,0 °C | 180 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) | |
| 600,0 °C | 175 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) | |
| 700,0 °C | 150 MPa | Höhere Werte für Dampferzeugerrohre im thermisch behandelten Zustand erreichbar (280 MPa bei 20 °C) | |
| Kerbschlagzähigkeit (Charpy) | Da Sanicro® 69 eine voll austenitische Legierung ist, besitzt sie gute Zähigkeit bis -196 °C (-320 °F) | ||
Thermische Eigenschaften
| Eigenschaft | Temperatur | Wert | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 100,0 °C | 1,35E-5 1/K | für 30 °C bis genannte Temperatur |
| 200,0 °C | 1,40E-5 1/K | für 30 °C bis genannte Temperatur | |
| 300,0 °C | 1,45E-5 1/K | für 30 °C bis genannte Temperatur | |
| 400,0 °C | 1,50E-5 1/K | für 30 °C bis genannte Temperatur | |
| 500,0 °C | 1,55E-5 1/K | für 30 °C bis genannte Temperatur | |
| 600,0 °C | 1,55E-5 1/K | für 30 °C bis genannte Temperatur | |
| Spezifische Wärmekapazität | 23,0 °C | 460 J/(kg·K) | |
| 100,0 °C | 480 J/(kg·K) | ||
| 200,0 °C | 495 J/(kg·K) | ||
| 300,0 °C | 505 J/(kg·K) | ||
| 400,0 °C | 510 J/(kg·K) | ||
| 500,0 °C | 520 J/(kg·K) | ||
| 600,0 °C | 580 J/(kg·K) | ||
| Wärmeleitfähigkeit | 23,0 °C | 11 W/(m·K) | |
| 100,0 °C | 13 W/(m·K) | ||
| 200,0 °C | 14 W/(m·K) | ||
| 300,0 °C | 16 W/(m·K) | ||
| 400,0 °C | 18 W/(m·K) | ||
| 500,0 °C | 19 W/(m·K) | ||
| 600,0 °C | 23 W/(m·K) |
Elektrische Eigenschaften
| Eigenschaft | Temperatur | Wert |
|---|---|---|
| Elektrischer Widerstand | 20,0 °C | 1,11E-6 Ω·m |
| 100,0 °C | 1,14E-6 Ω·m | |
| 200,0 °C | 1,18E-6 Ω·m | |
| 300,0 °C | 1,22E-6 Ω·m | |
| 400,0 °C | 1,24E-6 Ω·m |
Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)
| Element | Gehalt | Bemerkung |
|---|---|---|
| Aluminium | 10 % | |
| Kohlenstoff | 0,02 % | |
| Chrom | 30 % | |
| Cobalt | 0,05 % | Niedrigere Gehalte nach Vereinbarung möglich |
| Eisen | Rest | |
| Mangan | 0,5 % | max. |
| Nickel | 60 % | |
| Phosphor | 0,02 % | max. |
| Silizium | 0,5 % | max. |
| Schwefel | 0,015 % | max. |
Technologische Eigenschaften & Verarbeitung
Anwendungsbereiche
- Dampferzeuger in Kernkraftwerken (PWR)
- Anlagenkomponenten in Kontakt mit Salpetersäure bei erhöhten Temperaturen
- Ausstattungen mit hoher Beständigkeit gegen Oxidation, Verkohlung und Einnitrierung
- Komponenten, die alkalischen Lösungen bei hohen Temperaturen ausgesetzt sind
Zulassungen & Zertifizierungen
- ASME Boiler and Pressure Vessel Code Case N-20 und N-474
- AFCEN RCCM M4105
Kaltumformung
Die ausgezeichnete Umformbarkeit von Sanicro® 69 erlaubt Kaltbiegen auf sehr kleine Biegeradien. Ein Glühen nach dem Kaltbiegen ist normalerweise nicht erforderlich, da Sanicro® 69 eine hohe Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit aufweist.
Korrosionsbeständigkeit – Detaillierte Analyse
Spannungsrisskorrosion (SCC)
Der thermisch behandelte Zustand von Sanicro® 69 wurde speziell entwickelt, um Spannungsrisskorrosion in Dampferzeuger-Umgebungen von Kernkraftwerken zu widerstehen. Dies wurde durch Laborversuche in reinem Wasser (< 5 ppm O₂, 4–5 ppm H₂ zugesetzt) bei 365 °C (690 °F) bestätigt.
Ergebnis: In Sanicro® 69 trat während des gesamten Testzeitraums von 33.000 Stunden keine Spannungsrisskorrosion auf. Alloy 600 begann bereits nach 200 Stunden zu rissen.
Interkristalline Korrosion
Sanicro® 69 zeigt gute Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion sowohl im thermisch behandelten als auch im lösungsgeglühten Zustand. Typische Korrosionsraten im Huey-Test (65 % HNO₃, 5 × 48 h, ASTM A262 Practice C) betragen 0,06 mm/Jahr (2,4 mpy).
Allgemeine Korrosion
Sanicro® 69 und Alloy C-276 wurden in 20 % HNO₃ + 4 % HF bei 65 °C (150 °F) getestet. Sanicro® 69 wies eine Korrosionsrate von 0,625 mm/Jahr (24,6 mpy) auf, während Alloy C-276 eine Rate von 23,7 mm/Jahr (933 mpy) aufwies.
Rohraufweitung
Sanicro® 69 wird genauso in Rohrböden aufgeweitet wie standardmäßige austenitische Edelstähle.
Wärmebehandlung
Für Dampferzeuger-Anwendungen: Die Rohre werden im thermisch behandelten Zustand geliefert. Dies bedeutet Exposition bei ca. 720 °C (1330 °F) für normalerweise 10 Stunden. Vor der thermischen Behandlung werden die Rohre bei ca. 1100 °C (2010 °F) für einige Minuten lösungsgeglüht.
Für andere Anwendungen: Die Rohre werden im lösungsgeglühten Zustand geliefert. Falls nach weiterer Bearbeitung ein zusätzliches Lösungsglühen erforderlich ist, wird folgendes Verfahren empfohlen:
1050 – 1150 °C (1920 – 2100 °F), 1 – 10 Minuten, schnelles Abkühlen in Luft oder Wasser.
Lieferformen
- Nahtlose Rohre und Rohre im Größenbereich von 1/4" Außendurchmesser (6,35 mm) bis 4" Außendurchmesser (101,6 mm), Wandstärken von 0,030" (0,9 mm) bis 1" (25,4 mm)
- Rohre und Rohre werden im lösungsgeglühten und gebeizten Zustand geliefert
- PWR-Dampferzeugerrohre werden im hellgeglühten und thermisch behandelten Zustand geliefert. Die thermische Behandlung erfolgt im Vakuumofen bei ca. 720 °C (1330 °F) für normalerweise 10 Stunden
Schweißen
Die Schweißbarkeit von Sanicro® 69 ist gut. Geeignete Schmelzschweißverfahren sind Handbogenschweißen (MMA/SMAW) und Gasabschirm-Schweißen, wobei WIG (GTAW) die erste Wahl ist.
Empfohlene Parameter: Wärmeeintrag < 1,0 kJ/mm, Zwischenschichttemperatur < 100 °C (210 °F). Ein Stringer-Bead-Verfahren sollte angewendet werden.
Empfohlene Zusatzwerkstoffe:
- WIG/GTAW oder MIG/GMAW: ISO 18274 S Ni 6052 / AWS A5.14 ERNiCrFe-7 (z. B. Exaton Ni68HP)
- MMA/SMAW: ISO 14172 E Ni 6152 / AWS A5.11 ENiCrFe-7 (z. B. Exaton Ni69)
- Auftragsschweißen: ISO 18274 S Ni 6043 / AWS A5.14 ERNiCrFe-14 (z. B. Exaton Ni69HPQ) Streifenelektrode für Auftragsschweißen von Rohrböden und Hochdruckbehältern, wenn Korrosionsbeständigkeit gleich Sanicro® 69 gefordert ist
Datenblatt aktualisiert: 07.05.2020 (ersetzt alle vorherigen Ausgaben)
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