核电作为一种安全、清洁、经济、可靠的能源,是国防军工和能源战略的重要组成部分,已成为我国优化能源结构、增加电力供应、应对气候变化的重要发展方向。
以核燃料组件定位格架为典型代表的核电关键构件,因其特殊、严苛的服役环境,需使用性能优异的高温合金带材,包括Inconel 718(GH4169)、Inconel X-750和Inconel 625(GH3625)等。目前,用于生产定位格架的核级高温合金带材仍需从美国进口,是我国自主研制核燃料组件上唯一一个尚未实现国产化的材料。近年来,中美贸易争端持续加剧。为了解决核电关键原材料“卡脖子”难题,摆脱受制于人的局面,急需开展核电用高温合金带材的国产化研制。在此背景下,国防科工局于2021年批复了核能开发科研项目,由北京钢研高纳科技股份有限公司(钢研高纳)、中广核铀业发展有限公司(中广核铀业)、安泰科技股份有限公司(安泰科技)和中国科学院金属研究所(金属所)联合承担核级高温合金带材国产化研究任务,旨在规范和制定核级高温合金带材产品标准。
钢研高纳长期致力于高温合金及其产品的研发,已全面掌握了该类合金的关键冶金特性,并在高温合金板带材制备技术方面奠定了深厚的专业基础。钢研高纳自主研制生产的高温合金板带材产品质量稳定,已成功用于航空、航天发动机关键部件。然而,由于核电用高温合金带材特殊的设计要求,导致目前在航空、航天领域采用的高温合金带材标准不具备通用性,无法实现其在核电领域的应用。
在核级高温合金带材国产化研究前期工作基础上,钢研高纳联合中广核铀业、安泰科技和金属所,已形成了大量的有效试验数据,并初步突破了核电用高温合金带材研制关键技术,为该标准的建立奠定了坚实基础。
本标准首次按照核电要求自主建立高温合金冷轧带材标准,对核电用高温合金带材的化学成分、晶粒度、表面质量、粗糙度、厚度公差和力学性能等技术指标进行了规范和统一,填补了我国核电用高温合金带材标准的空白,为国产核电用高温合金带材的研发、生产及应用提供统一、规范的技术支持。通过本标准的制定,不仅可为国产核级高温合金带材提供标准规范,还可解决核电关键原材料“卡脖子”难题,加速原材料的自主供应和构件的自主制造