التركيب الطوري لفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في المفاعلات السريعة بعد 195000 ساعة من التعتيق في معهد كورتشاتوف الروسي

أخبار ar.wedoany.com، أفاد المهندس الرئيسي ميخائيل فيدوسييف من معهد "بروميثيوس" المركزي لبحوث المواد الهيكلية، التابع للمركز الوطني الروسي للبحوث "معهد كورتشاتوف"، خلال المؤتمر الدولي "بحوث المادة المكثفة باستخدام مفاعل IBR-2" الذي عُقد في المعهد المشترك للبحوث النووية (ОИЯИ) في دوبنا، عن نتائج دراسة التركيب الطوري للحامات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المستخدم في تصنيع المعدات الهيكلية للمفاعلات النيوترونية السريعة (من نوع БН).

أشارت الدراسة إلى أن التعرض الطويل الأمد للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لدرجات حرارة تتراوح بين حوالي 500 و550 درجة مئوية يؤدي إلى انخفاض في اللدونة ومتانة الصدم ومقاومة التشقق للمعدن، ويعود السبب في ذلك إلى الأطوار الثانوية المتكونة على الحدود بين الحبيبات والحدود الخاصة للحبيبات وحدود الأطوار. يؤدي تعتيق فولاذ الكروم والنيكل الأوستنيتي إلى تكوين أطوار كربيدية وأطوار بين فلزية، مما يسبب انخفاضاً حاداً في اللدونة ومقاومة الاستطالة الطويلة الأمد للمادة.

حللت هذه الدراسة حالة الفولاذ من النوع 08Х16Н11М3 بعد 195000 ساعة من الخدمة عند درجة حرارة 515 درجة مئوية. استخدم فريق البحث طريقة التحليل الطوري الفيزيائي الكيميائي التفاضلي، التي تتيح تقييم التغيرات في المعدن والتنبؤ بإمكانية الخدمة الآمنة له.

سبق للدراسة أن حللت التغيرات في التركيب الطوري لمعدن اللحام لنوعين من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (10Х18Н9 و08Х16Н11М3)، حيث تم تصنيع اللحامات باستخدام أقطاب كهربائية من النوع А-2 (А-1) أو أسلاك لحام من النوع Св-02Х17Н10М2، وذلك ضمن نطاق درجات حرارة تشغيل تتراوح بين حوالي 500 و550 درجة مئوية. لتقييم التحولات الطورية في المادة، استُخدم اختبار الانحناء بالصدم عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، بالإضافة إلى تحليلات حيود الأشعة السينية وحيود النيوترونات وتشتت النيوترونات بزوايا صغيرة. أظهرت النتائج أن الهشاشة الحرارية للحامات المعالجة بالأسستة وغير المعالجة بالأسستة بعد التعتيق المخبري المتسارع عند 700 درجة مئوية، ناتجة عن ظهور ونمو المركبات بين الفلزية الهشة.

أتاحت هذه الدراسة التركيز على الحالات الوسيطة، أي المراحل التي تحدث فيها تغييرات طفيفة في تركيب الأطوار المترسبة فائقة التشتت، مما سمح بالحصول على بيانات حول حركية عمليات التحول مع زيادة زمن التعتيق. تتيح طريقة ترسيب الكربيدات الحصول على بيانات حول الأطوار المتناثرة في الحالات التي لا يكشف فيها حيود العينة الكلية عن وجود أطوار أخرى في العينة. تعمل الطريقة المقترحة على تحسين دقة التنبؤ بحالة المواد الهيكلية أثناء تشغيل منشآت المفاعلات النيوترونية السريعة.