- Код статьи
- S0015323025020139-1
- DOI
- 10.31857/S0015323025020139
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 126 / Номер выпуска 2
- Страницы
- 239-248
- Аннотация
- Впервые исследован захват дейтерия в сварном шве отечественной малоактивируемой ферритно-мартенситной стали ЭК-181 в сравнении с обычными образцами той же стали. Сварной шов был получен методом аргонодуговой сварки двух листов стали ЭК-181 толщиной 2 мм. Образцы выдерживали в газообразном дейтерии при давлении 5 атмосфер и температуре в диапазоне 623–773 К в течение 25 часов. Количество захваченного дейтерия определяли методом термодесорбции. Было обнаружено, что после выдержки в газе образцы, вырезанные из сварного шва, сохраняют примерно в 2 раза большее количество дейтерия, чем образцы из обычной стали ЭК-181. Количество пиков в спектрах термодесорбции одинаково как для обычной стали, так и для области сварного шва. Моделирование спектров термодесорбции было осуществлено при помощи кода TMAP7. Предложенная модель включает наличие окислов на поверхности и высокую концентрацию дефектов в приповерхностном слое образцов, при этом хорошо описывая экспериментальные ТДС-спектры. Обсуждается возможная природа состояний водорода в стали, обуславливающая особенности термодесорбционных спектров.
- Ключевые слова
- малоактивируемые ферритно-мартенситные стали ЭК-181 Русфер сварной шов дейтерий захват термодесорбция
- Дата публикации
- 07.10.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 28
Библиография
- 1. Ioltukhovskiy A.G., Leonteva-Smirnova M.V., Solonin M.I., Chernov V.M., Golovanov V.N., Shamardin V.K., Bulanova T.M., Povstyanko A.V., Fedoseev A.E. Heat resistant reduced activation 12% Cr steel of 16Cr12W2VTaB type-advanced structural material for fusion and fast breeder power reactors // J. Nucl. Mater. 2002. P. 532–535.
- 2. Chernov V.M., Leonteva-Smirnova M.V., Potapenko M.M., Budylkin N.I., Devyatko Yu.N., Ioltoukhovskiy A.G., Mironova E.G., Shikov A.K., Sivak A.B., Yermolaev G.N., Kalashnikov A.N., Kuteev B.V., Blokhin A.I., Loginov N.I., Romanov V.A., Belyakov V.A., Kirillov I.R., Bulanova T.M., Golovanov V.N., Shamardin V.K., Strebkov Yu.S., Tyumentsev A.N., Kardashev B.K., Mishin O.V., Vasiliev B.A. Structural materials for fusion power reactors—the RF R&D activities // Nucl. Fusion. 2007. V. 47. P. 839–848.
- 3. Kim H.S., Moon H.K., Park C.K., Jung Y.J., Ha M.S., Park S.H., Joo Y.M., Joo J.K., Kang S.G., Seo J.Y. Han Y.H., Lim N.J., Yoon B.H., Choi S.Y., Hwang H.S., Hong K.H., Ahn H.J., Lee Y.J., Kim B.C., Lee H.G., Jung K.J., Sa J.W., Choi C.H., Chung W.H., Kim H.K., Kim Y.G., Kim G.H., Hong Y.S., Martinez J.M., Martin A., Jing J., Privalov M., Xiang B., Lobinger F., Pedrosa N., Rodilla E., Utin Y., Mestric A., Jung Y.S., Tok J.Y.W., Park K.H., Kim H.C., Seok S.H., Park D.B., Moon G.H., Lee J.H., Lim K.S., Kim J.B., Yeo H.K., Lee J.J. Manufacturing completion of the first ITER vacuum vessel sector // Nucl. Fusion. 2022. V. 63. 076044 (14 p.).
- 4. Golubeva A.V., Bobyr N.P., Cherkez D.I., Spitsyn A.V. Hydrogen interaction with the low activation ferritic-martensitic steel EK-181 (Rusfer) // J. Nucl. Mater. 2013. V. 438. P. s983–s987.
- 5. Денисов Е.А., Компаниец Т.Н., Мурзинова М.А., Юхимчук А.А. (мл.). Накопление и транспорт водорода в ферритно-мартенситной стали РУСФЕР-ЭК-181 // Журнал технич. физики. 2013. T. 83. Вып. 6. C. 38–44.
- 6. Spitsyn A.V., Golubeva A.V., Bobyr N.P., Khripunov B.I., Cherkez D.I., Petrov V.B., Mayer M., Ogorodnikova O.V., Alimov V.Kh., Klimov N.S., Putrik A., Chernov V.M., Leontieva-Smirnova M.V., Gasparyan Yu.M., Efimov V.S. Retention of deuterium in damaged low-activation steel Rusfer (EK-181) after gas and plasma exposure // J. Nucl. Mater. 2014. V. 455. Iss. 1–3. P. 561–567.
- 7. Shi Yi., Zhang G., Liao H., Wang Xi., Wu Sh. Optimization of electron beam butt welding of 32 mm CLF-1 steel T-joints of Test Blanket Module (TBM) in ITER // Fusion Eng. & Design. 2020. V. 161. P. 111931.
- 8. Wen-Hua D., Yun-Tao S., Ji-Jun X., Chao F., Wei J., Wu J.F. Investigation on the microstructure and mechanical properties of autogenous laser welding joint of ITER BTCC case lid // Fus. Eng. &Design. 2020. V. 156. P. 11160.
- 9. Леонтьева-Смирнова М.В., Агафонов А.Н., Ермолаев Г.Н., Иолтуховский А.Г., Можанов Е.М., Ревизников Л.И., Цвелев В.В., Чернов В.М., Буланова Т.М., Голованов В.Н., Островский З.О., Шамардин В.К., Блохин А.И., Иванов М.Б., Козлов Э.В., Колобов Ю.Р., Кардашев Б.К. Микроструктура и механические свойства малоактивируемой ферритно-мартенситной стали ЭК-181 (RUSFER-EK-181) // Перспективные материалы. 2006. Т. 6. С. 40–52.
- 10. Leontieva-Smirnova M.V., Agafonov A.N., Mozhanov E.M., Chernov V.M. Weldability of heat-resistant chromium (12%) steels EK-181 and ChS-139 // Problems of atomic science and technology. Ser. Fusion. 2011. Iss. 4. P. 14–21.
- 11. Jiang Zh., Ren L., Huang J., Ju Xi., Wu H., Huang Q., Wu Y. Microstructure and mechanical properties of the TIG welded joints of fusion CLAM steel // Fusion Engin. Design. 2010. V. 85. P. 1903–1908.
- 12. Golubeva A.V., Bobyr N.P., Cherkez D.I., Gasparyan Yu.M., Khripunov B.I., Klimov N.S., Spitsyn A.V., Chernov V.M. Hydrogen isotopes interaction with ferritic-martensitic steel Ek-181(Ek-181-Rusfer): Review of results obtained // Perspective mater. 2021. No. 4. P. 5–18.
- 13. Danilov I.V., Kapyshev V.K., Kovalenko V.G., Kalashnikov A.N. Facility for studies of structural materials permeability to hydrogen isotopes // Questions Atomic science Techniq. Ser. Fusion. V. 37. Iss. 2. P. 38–44.
- 14. Бекман И.Н. Математический аппарат диффузии. Москва: Юрайт. 2019. 95 с.
- 15. Rusinov A.A., Gasparyan Y.M., Perelygin S.F., Pisarev A.A., Stepanov S.O., and Trifonov N.N. A setup for thermodesorption measurements. // Instr. Exp. Techn., 2009. V. 52. P. 871–876.
- 16. Голубева А.В., Алимов В.Х., Ефимов В.С., Бобырь Н.П., Козлов Д.А. Влияние условий хранения на выход дейтерия из малоактивируемых ферритно-мартенситных сталей // Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования. 2024. (В печати).
- 17. Koyama M., Rohwerder M., Tasan C.C., Bashir A., Akiyama E., Takai K., Raabe D., Tsuzaki K. Recent progress in microstructural hydrogen mapping in steels: quantification, kinetic analysis, and multi-scale characterisation // Mater. Sci. Techn. 2017. V. 33. № 13. P. 1481–1496.
- 18. Алимов В.Х. Облучение малоактивируемых ферритно-мартенситных сталей дейтериевой плазмой. Обзор данных о модификации поверхности, диффузии и накоплении дейтерия // Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования. 2024. (В печати).
- 19. Wu W., Zhang X., Li W., Fu H., Liu S., Wang Y., Li J. Effect of hydrogen trapping on hydrogen permeation in a 2205 duplex stainless steel: Role of austenite–ferrite interface // Corrosion Science. 2022. V. 202. P. 110332.
- 20. Frappart S., Feaugas X., Creus J., Thebault F., Delattre L., Marchebois H. Study of the hydrogen diffusion segregation into Fe–C–Mo martensitic HSLA steel using electrochemical permeation test // J. Phys. Chem. Solids. 2010. V. 71. № 10. P. 1467–1479.
- 21. Mizuno M., Anzai H., Aoyama T., Suzuki T. Determination of hydrogen concentration in austenitic stainless steels by thermal desorption spectroscopy // Mater. Trans., JIM. 1994. V. 35. № 10. P. 703–707.
- 22. Longhurst G.R. TMAP7 User Manual. Idaho National Laboratory (INL). 2008. 79 p.
- 23. Шишкова Т., Голубева А., Розенкевич М. Изотопный эффект при взаимодействии водорода с материалами термоядерных реакторов // Russian J. Phys. Chem. A. 2023. V. 97. № 10. P. 1371–1392.
- 24. Xu Yu-P., Lu T., Li Xi.-Ch., Liu F., Liu H.-D., Wang J., An Zh.-Q., Ding F., Hong S.-H., Zhou H.-Sh., Luo G.-N. Influence of He ions irradiation on the deuterium permeation and retention behavior in the CLF-1 steel // Nuclear Instruments Methods Phys. Research Section B: Beam Interactions Mater. Atoms. 2016. V. 388. P. 5–8.
- 25. Chen C.F., Yu H.B., Zheng S.Q. First-principles study of hydrogen diffusion mechanism in Cr2O3 // Sci. China Techn. Sci. 2011. V. 54. P. 88–94.
- 26. Serra E., Perujo A. Influence of the surface conditions on permeation in the deuterium–MANET system // J. Nuclear mater. 1997. V. 240. № 3. P. 215–220.
- 27. Арбузов В.Л., Воронин В.И., Гощицкий Б.Н., Данилов С.Е., Казанцев В.А., Катаева Н.В., Сагарадзе В.В. Особенности структурно-фазовых состояний и физических свойств ферритно-мартенситной стали ЭК-181 после различных термообработок // Вопр. атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2015. № 1. С. 8–21.
- 28. Katsuta H., Furukawa K. Hydrogen and deuterium transport through type 304 stainless steel at elevated temperatures // J. Nuclear Sci. Techn. 1981. V. 18. № 2. P. 143–151.
- 29. Чернов В.М., Леонтьева-Смирнова М.В., Потапенко М.М., Полехина Н.А., Литовченко И.Ю., Тюменцев А.Н., Астафурова Е.Г., Хромова Л.П. Структурно-фазовые превращения и физические свойства ферритно-мартенситных 12%-ных хромистых сталей ЭК-181 и ЧС-139 // Журнал технич. физики. 2016. Т. 86. № 1. С. 99–104.
