สถานะการวิจัยของสารเติมแต่งผงสแตนเลส 316L สำหรับพลังงานนิวเคลียร์

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ของจีน การออกแบบอุปกรณ์พลังงานนิวเคลียร์บางอย่างจึงมีความแม่นยำและซับซ้อนมากขึ้น หากใช้เทคนิคการผลิตแบบดั้งเดิมในการผลิตอุปกรณ์พลังงานนิวเคลียร์เหล่านี้ จะมีปัญหาเกี่ยวกับวงจรการผลิตที่ยาวนานและกระบวนการผลิตหลายขั้นตอน อย่างไรก็ตาม การใช้กระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุสามารถบรรลุการผลิตอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพด้วยโครงสร้างที่ซับซ้อนและแม่นยำ

เหล็กกล้าไร้สนิมมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน คุณสมบัติเชิงกล และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านพลังงานนิวเคลียร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากอุบัติเหตุที่ฟุกุชิมะ เหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น FeCrAl ferritic stainless steel, 316Ti และ 15-15Ti austenitic stainless steel) ได้รับเลือกให้เป็นหนึ่งในแนวทางการวิจัยและพัฒนาหลักสำหรับวัสดุเชื้อเพลิงทนอุบัติเหตุ (ATF) สำหรับเบา เครื่องปฏิกรณ์น้ำ นอกจากนี้ วัสดุเหล็กกล้าไร้สนิมยังมีประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุจึงสามารถบรรลุการเชื่อมโลหะและการขึ้นรูปที่ดี การนำเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุมาใช้ในแหล่งพลังงานนิวเคลียร์จะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาและการประยุกต์ใช้วัสดุเชื้อเพลิงที่ทนทานต่ออุบัติเหตุ

ทีมวิจัยของสถาบันวิจัยและออกแบบพลังงานนิวเคลียร์แห่งประเทศจีนได้เผยแพร่บทความเรื่อง "สถานะการวิจัยของการผลิตสารเติมแต่งผงเหล็กกล้าไร้สนิม 316L สำหรับพลังงานนิวเคลียร์" ใน "วิศวกรรมการขึ้นรูปแบบแม่นยำ" ซึ่งเผยให้เห็นโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของการผลิตสารเติมแต่งเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ที่ขึ้นรูปชิ้นส่วนก่อน และหลังการฉายรังสี ตลอดจนข้อกำหนดตัวบ่งชี้ของเหล็กกล้าไร้สนิม 316L สำหรับพลังงานนิวเคลียร์

เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุเป็นกระบวนการผลิตขั้นสูงที่ไม่ต้องใช้แม่พิมพ์และเกือบจะเป็นรูปสุทธิ เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นวัสดุโครงสร้างที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ การใช้การผลิตสารเติมแต่งสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างเหล็กกล้าไร้สนิมจะช่วยส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่ง และยังสามารถนำการเปลี่ยนแปลงที่ปฏิวัติวงการมาสู่อุตสาหกรรมนิวเคลียร์อีกด้วย ยกตัวอย่างเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ที่ใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ สถานะการวิจัยของการผลิตสารเติมแต่งผงเหล็กกล้าไร้สนิมได้รับการอธิบายอย่างเป็นระบบ รวมถึงสถานะปัจจุบันของกระบวนการเตรียมผง กระบวนการผลิตสารเติมแต่ง และสถานะการวิจัยของโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป .

ในปัจจุบัน กระบวนการเตรียมผงเหล็กกล้าไร้สนิม 316L สำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุส่วนใหญ่เป็นวิธีการทำให้เป็นละออง และคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของผงจะได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์กระบวนการผลิตผง ในบรรดาเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งการหลอมผงเลเซอร์แบบเบด เทคโนโลยีการหลอมแบบเลือกลำแสงอิเล็กตรอน และเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งพลาสม่า การประยุกต์ใช้สารเติมแต่งการหลอมผงเลเซอร์เบดเบดเพื่อการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมนั้นแพร่หลายเป็นพิเศษ

โครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ที่ผลิตโดยการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุจะแสดงแอนไอโซโทรปี แต่แอนไอโซโทรปีสามารถกำจัดออกได้ด้วยเทคนิคหลังกระบวนการผลิตในการผลิตแบบเติมเนื้อ เทคโนโลยีหลังการบำบัดที่ใช้บ่อยที่สุดในการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุคือการอบชุบด้วยความร้อน เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ที่ผ่านการหลอมแล้ว สมบัติทางกลและคุณสมบัติการแผ่รังสีของเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ที่ผลิตโดยสารเติมแต่งที่ได้รับการบำบัดด้วยการกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อนจะดีกว่า ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งของเหล็กกล้าไร้สนิมนิวเคลียร์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และควรให้ความสนใจในอนาคตกับกลไกการขึ้นรูปของการผลิตสารเติมแต่งและประสิทธิภาพการฉายรังสีนิวตรอนของวัสดุที่ขึ้นรูป