核电厂金属材料手册PDF电子书下载

第1章 金属材料基础知识 1

第1节 铁碳相图及钢的基本组织介绍 1

1.1.1 Fe-Fe3C相图 1

1.1.2 钢的基本组织 3

第2节 钢中的合金元素 6

1.2.1 合金元素在钢中的分布 6

1.2.2 合金元素的作用 6

1.2.3 合金元素在钢中的主要强化机制 11

第3节 钢的热处理 13

1.3.1 钢的退火与正火 14

1.3.2 钢的淬火与回火 14

1.3.3 钢的形变热处理 15

1.3.4 钢的表面热处理 15

1.3.5 钢的化学热处理 16

第4节 金属的物理性能 17

第5节 金属的化学性能 19

1.5.1 化学腐蚀 19

1.5.2 电化学腐蚀 19

1.5.3 腐蚀率 20

第6节 金属的力学性能 21

第7节 金属的焊接性能 26

1.7.1 金属的焊接性 26

1.7.2 焊接接头热影响区的基本组织 26

1.7.3 焊接裂纹 27

第8节 材料的辐照效应 28

1.8.1 辐照损伤类型 28

1.8.2 辐照损伤机理 29

1.8.3 辐照效应 30

第9节 金属材料选用原则 31

第10节 钢铁材料的分类和编号 32

1.10.1 中国钢铁材料的分类和编号 32

1.10.2 法国钢铁材料分类和编号 39

1.10.3 美国钢铁材料分类和编号 41

参考文献 43

第2章 核级设备用铸件 44

第1节 工作条件及用材要求 44

第2节 材料性能数据 45

2.2.1 Z3CN20.09M、CF3/CF3A、ZG04Cr20Ni9 45

2.2.2 23M5M、20CD4M及ZG23Mn、ZG20CrMnMo 51

2.2.3 20MN5M、ZG270-480H 55

2.2.4 FGS Ni20Cr2、A439 Gr.D-2、QTANi20Cr2 59

2.2.5 20M5M、ZG235-470 61

2.2.6 Z5CND13.04、Z5CN12.01、ZG06Cr13Ni4Mo和ZG08Cr12Ni1 64

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 67

2.3.1 Z3CN20.09M 67

2.3.2 23M5M 77

第4节 经验反馈 77

参考文献 79

第3章 核级设备用锻件 80

第1节 工作条件及用材要求 80

第2节 材料性能数据 82

3.2.1 16MND5、A508 Gr.3 Class1、16MnNiMo 82

3.2.2 18MND5、18MnNiMo 90

3.2.3 Z6CNNb18.11、347、06Cr18Ni11Nb 98

3.2.4 30M5、25NCD8.05、20NCD8.06、30Mn、25CrNi2Mo、20Cr2Mn2Mo 106

3.2.5 X2CrNiMo18.12（控氮）、026Cr18Ni12Mo2N、TP316LN 110

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 112

3.3.1 16MND5 112

3.3.2 18MND5 125

3.3.3 Z6CNNb18.11 127

3.3.4 30M5 128

第4节 经验反馈 129

3.4.1 反应堆压力容器堆芯筒体中子辐照脆化 129

3.4.2 反应堆顶盖硼酸腐蚀 131

参考文献 132

第4章 核级板材 133

第1节 工作条件及用材要求 133

第2节 材料性能数据 134

4.2.1 P265GH、Q265HR 134

4.2.2 16MND5、A533-B Classl、16MnNiMoHR 138

4.2.3 18MND5、18MnNiMoHR 146

4.2.4 Z10C13 150

4.2.5 Z2CND18-12（控氮）、026Cr18Ni12Mo2N、316LN 152

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 155

第4节 经验反馈 155

参考文献 156

第5章 核级管材 157

第1节 工作条件及用材要求 157

5.1.1 工作条件 157

5.1.2 用材要求 157

第2节 材料性能数据 166

5.2.1 Z2CN18.10、022Cr19Ni10、304L 166

5.2.2 Z2CND17.12、022Cr17Ni12Mo2 168

5.2.3 Z2CND18.12N、026Cr18Ni12Mo2N 171

5.2.4 Z2CN19.10N、026Cr19Ni10N 175

5.2.5 Z6CND17.12、06Cr17Ni12Mo2 177

5.2.6 NC30Fe、NS3105 179

5.2.7 TU42C 180

5.2.8 TU48C、16Mn 181

5.2.9 TUE250、P265GH 186

5.2.10 P280GH 189

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 190

5.3.1 Z2CN18.10 190

5.3.2 Z2CND17.12 191

5.3.3 Z2CND18.12N 191

5.3.4 TU42C 193

5.3.5 TUE250 194

5.3.6 P280GH 194

第4节 经验反馈 197

5.4.1 管道热疲劳失效 197

5.4.2 管道应力腐蚀开裂失效 200

参考文献 202

第6章 核级热交换器传热管 203

第1节 工作条件及用材要求 203

6.1.1 蒸汽发生器传热管 203

6.1.2 核级热交换器传热管 203

6.1.3 核级热交换器用管材常见材料 204

第2节 材料性能数据 205

6.2.1 Tu42C、P265GH 205

6.2.2 Z2CN18.10、022Cr19Ni10、TP304L 207

6.2.3 NC30Fe、UNS N06690、NS3105 214

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 227

6.3.1 TU42C 227

6.3.2 00Cr19Ni10 228

6.3.3 NC30Fe 230

第4节 经验反馈 231

6.4.1 蒸汽发生器传热管磨损泄漏 231

6.4.2 高温核取样冷却器传热管泄漏 231

参考文献 232

第7章 核级设备用棒材 233

第1节 工作条件及用材要求 233

第2节 材料性能数据 235

7.2.1 42CrMo4、42CrMoE、42CrMo 235

7.2.2 X6NiCrTiMoVB25-15-2、06Cr15Ni25Ti2MoAlVB 237

7.2.3 40NCDV7.03、40CrNi2MoV 240

7.2.4 42CDV4、40CrMoV 242

7.2.5 C45E、C45R、45碳钢 245

7.2.6 40NCD7.03、40CrNi2Mo 252

7.2.7 X6CrNiMo16.4、05Cr16Ni4Mo 256

7.2.8 X6CrNiCu17.04、05Cr17Ni4Cu4Nb 257

7.2.9 Z6CN18.10、Z5CN18.10、Z6CND17.12、Z5CND17.12 269

7.2.10 Z2CND18.12、026Cr18Ni12Mo2N 276

7.2.11 NC30Fe、NS3105 277

7.2.12 A48、16Mn 278

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 279

7.3.1 40NCDV7.03 279

7.3.2 42CDV4 281

7.3.3 C45E 284

7.3.4 X6CrNiCu17.04 286

7.3.5 X6NiCrTiMoVB25-15-2 286

第4节 经验反馈 287

参考文献 289

第8章 燃料包壳和燃料格架用金属材料 290

第1节 工作条件及用材要求 290

8.1.1 燃料包壳 290

8.1.2 燃料包壳常用材料 291

8.1.3 高密集乏燃料储存格架 293

8.1.4 高密集乏燃料储存格架常用材料 294

第2节 材料性能数据 295

8.2.1 Zr-4、UNS R60804 295

8.2.2 X2CrNi18-9 314

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 315

8.3.1 Zr-4 315

8.3.2 X2CrNi18-9 317

第4节 经验反馈 318

参考文献 319

第9章 堆内构件、控制棒驱动机构和主设备支承用金属材料 321

第1节 工作条件及用材要求 321

9.1.1 堆内构件 321

9.1.2 控制棒驱动机构 321

9.1.3 蒸汽发生器和主泵支承用核级金属材料 322

第2节 材料性能数据 324

9.2.1 Z2CN19.10 N.S、022Cr19Ni10N、026Cr19Ni10N 324

9.2.2 Z3CN18.10 N.S、022Cr19Ni10N 332

9.2.3 Z2CN18.10、304L 335

9.2.4 NC15Fe、NS3102 339

9.2.5 Z12CN13、12Cr13NiMo 345

9.2.6 Z6CND17.12、06Cr17Ni12Mo2 350

9.2.7 X12Cr13、12Cr13 353

9.2.8 12MDV6、ZG12MnMoV 363

9.2.9 20NCD12、20Cr2Ni3Mo 364

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 365

9.3.1 Z2CN19.10N.S 365

9.3.2 Z3CN18.10N.S 372

9.3.3 NC15Fe 375

9.3.4 Z12CN13 377

9.3.5 Z6CND17.12 380

9.3.6 12MDv6 382

9.3.7 20NCD12 383

第4节 经验反馈 384

参考文献 385

第10章 汽轮机和发电机用铸锻件 386

第1节 工作条件及用材要求 386

10.1.1 汽轮机缸体 386

10.1.2 汽轮机叶片 387

10.1.3 汽轮机转子 388

10.1.4 发电机转子 388

10.1.5 发电机护环 388

第2节 材料性能数据 392

10.2.1 G18CrMo2-6、ZG20CrMo、Gr.5 392

10.2.2 G17CrMo9-10 393

10.2.3 ZG15Cr2Mol、A356 Gr.10、WC9 393

10.2.4 GX8CrNi12 396

10.2.5 1Cr12Mo 396

10.2.6 X20Cr13 397

10.2.7 X5CrMoAl12 398

10.2.8 X12CrNiMoV12-2 398

10.2.9 1Cr12Ni2W1Mo1V、14Cr12Ni2WMoV 400

10.2.10 2Cr12NiMo1W1V、22Cr12NiWMoV 402

10.2.11 STM 528 404

10.2.12 26NiCrMoV10-10 404

10.2.13 B65A-S 405

10.2.14 26NiCrMoV14-5 405

10.2.15 30Cr2Ni4MoV、A470 Gr.C 406

10.2.16 25Cr2Ni4MoV 409

10.2.17 26NiCrMo12-6 413

10.2.18 1Mn18Cr18N、A289 Cl.C 414

第3节 实际部件的制造工艺及力学性能 420

10.3.1 G18CrMo2-6 420

10.3.2 G17CrMo9-10 422

10.3.3 GX8CrNi12 422

10.3.4 X20Cr13 422

10.3.5 X5CrMoAl12 423

10.3.6 X12CrNiMoV12-2 424

10.3.7 1Cr12Ni2W1Mo1V 425

10.3.8 STM528 426

10.3.9 26NiCrMoV10-10 427

10.3.10 B65A-S 428

10.3.11 26NiCrMoV14-5 428

10.3.12 25Cr2Ni4MoV 429

10.3.13 26NiCrMo12-6 429

10.3.14 1Mn18Cr18N 430

第4节 经验反馈 431

10.4.1 汽轮机叶片侵蚀 431

10.4.2 汽轮机叶轮应力腐蚀 432

10.4.3 汽轮机叶片疲劳 433

10.4.4 汽轮机叶片振动 434

参考文献 435

第11章 常规岛及电厂辅助系统金属材料 437

第1节 汽水分离再热器 437

11.1.1 工作条件 437

11.1.2 用材要求 437

11.1.3 常用材料 438

第2节 凝汽器 439

11.2.1 工作条件 439

11.2.2 用材要求 440

11.2.3 常用材料 440

第3节 加热器 441

11.3.1 工作条件 441

11.3.2 用材要求 442

11.3.3 常用材料 442

第4节 除氧器 444

11.4.1 工作条件 444

11.4.2 用材要求 444

11.4.3 常用材料 445

第5节 泵 446

11.5.1 工作条件 446

11.5.2 用材要求 446

11.5.3 常用材料 446

第6节 阀门 448

11.6.1 工作条件 448

11.6.2 用材要求 449

11.6.3 常用材料 449

第7节 管道 454

11.7.1 工作条件 454

11.7.2 用材要求 454

11.7.3 常用材料 455

第8节 经验反馈 457

参考文献 462

第12章 核级设备用焊接填充材料 463

第1节 核级设备用焊接填充材料的分类 463

12.1.1 碳钢焊接填充材料 463

12.1.2 低合金钢焊接填充材料 464

12.1.3 不锈钢焊接填充材料 464

12.1.4 镍基合金焊接填充材料 465

12.1.5 钴基合金焊接填充材料 466

第2节 核级设备用焊接填充材料的成分与性能 466

12.2.1 碳钢焊条 466

12.2.2 低合金钢焊条 467

12.2.3 不锈钢焊条 470

12.2.4 镍基合金焊条 472

12.2.5 碳钢气体保护电弧焊药芯焊丝 474

12.2.6 MAG焊用碳钢焊丝 475

12.2.7 TIG焊用碳钢焊丝 476

12.2.8 低合金钢气体保护电弧焊药芯焊丝 477

12.2.9 不锈钢钨极气体保护电弧焊焊丝 478

12.2.10 镍基合金钨极气体保护电弧焊焊丝 480

12.2.11 埋弧焊用碳钢焊丝及焊剂 482

12.2.12 埋弧焊用低合金钢焊丝及焊剂 484

12.2.13 埋弧焊用不锈钢焊丝及焊剂 487

12.2.14 堆焊用不锈钢焊带及焊剂 489

12.2.15 镍基合金堆焊用焊带和焊剂 490

12.2.16 堆焊用钴基合金焊条 492

12.2.17 堆焊用钴基合金焊丝和填充丝 493

第3节 核级设备用焊接填充材料的质量管理 494

12.3.1 焊接材料的评定 494

12.3.2 焊接材料的验收 498

12.3.3 焊接材料的储存 503

12.3.4 焊接填充材料的使用 504

第4节 焊接填充材料使用经验反馈案例 505

12.4.1 压力容器接管安全端在高温水环境中的腐蚀失效 505

12.4.2 安全端异种钢接头外壁开裂 506

参考文献 507

第13章 EPR、AP1000、高温气冷堆、华龙一号主要用材的介绍 508

第1节 EPR机组主要用材 508

13.1.1 反应堆压力容器 509

13.1.2 蒸汽发生器 510

13.1.3 主泵 510

13.1.4 稳压器 511

13.1.5 主管道 511

13.1.6 二回路汽水管道 511

第2节 AP1000机组主要用材 513

第3节 高温气冷堆主要用材 516

13.3.1 反应堆压力容器 516

13.3.2 堆内构件 517

13.3.3 蒸汽发生器 517

13.3.4 氦气轮机 517

第4节 华龙一号主要用材 518

13.4.1 反应堆压力容器 522

13.4.2 蒸汽发生器 523

13.4.3 主泵 523

13.4.4 主管道 523

13.4.5 稳压器 524

常用物理量符号及英文缩写 525

参考文献 527