介紹了低鎳鉻合金鑄鐵+重防腐涂料在核電站耐海水閥門(mén)領(lǐng)域的使用情況?；谂_(tái)山核電項(xiàng)目CRF 系統(tǒng)蝶閥主體材料采用低鎳鉻合金鑄鐵，對(duì)比分析了低鎳鉻合金鑄鐵+ 重防腐涂料、碳鋼襯膠、雙相不銹鋼及銅合金等常用耐海水腐蝕性材料在使用性、工藝性和成本等方面的差異。
1、概述
海水作為核電站冷卻水源，其優(yōu)點(diǎn)是取之不竭且溫度隨季節(jié)變化較小，但由于受其氯離子含量高等因素的影響，對(duì)金屬的腐蝕性較強(qiáng)。與核電站主體配套的CRF、SEN、SRI 及CFI 等系統(tǒng)用DN800 ～DN3 200 大口徑蝶閥，在閥門(mén)主體耐海水腐蝕性選材要求上尤其具備典型性。目前，國(guó)外產(chǎn)品多采用低合金鑄鐵，并涂覆涂料、襯里以及電化學(xué)腐蝕等措施來(lái)提高抗腐能力。在國(guó)內(nèi)核電，低鎳鉻合金鑄鐵DN1 600 耐海水閥早被應(yīng)用秦山一期，上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)閥門(mén)、高壓閥門(mén)、中壓閥門(mén)、低壓閥門(mén)、水力控制閥、真空閥門(mén)、襯膠閥門(mén)、襯氟閥門(mén)。在第三代EPR 臺(tái)山核電站，低鎳鉻合金鑄鐵( STQNiCr) 再次被應(yīng)用于CRF 循環(huán)水系統(tǒng)DN3 200 口徑的蝶閥。
2、低鎳鉻合金鑄鐵
2.1、化學(xué)成分
在秦山核電站的應(yīng)用上，主要依據(jù)核電工況系統(tǒng)的要求并參考國(guó)外同類鑄鐵產(chǎn)品的化學(xué)成分而確定的。秦山核電站與臺(tái)山核電站低鎳鉻合金鑄鐵水閥的Ni、Cr 成分及其化學(xué)成分如表1。
表1 低鎳鉻合金鑄鐵水閥用材料化學(xué)成分 Wt%
低鎳鉻合金鑄鐵水閥用材料化學(xué)成分
隨著國(guó)內(nèi)熔煉、鑄造技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)低鎳鉻合金鑄鐵的發(fā)展也日趨成熟與提高，與低鎳鉻合金鑄鐵發(fā)展初期相比，無(wú)論從熔煉過(guò)程還是鑄造工藝上，S、P 元素的控制量更加精細(xì)。其中，元素Re 和Mg 具有脫氣、脫硫和消除其他有害雜質(zhì)的作用，能改善材料的鑄態(tài)組織，而有效調(diào)節(jié)元素Ni、Cr 含量則可獲得合理的組織與性能。
2.2、力學(xué)性能
臺(tái)山核電用低鎳鉻合金鑄鐵的力學(xué)性能與常規(guī)球磨鑄鐵、碳鋼和不銹鋼的對(duì)比如表2。
表2 力學(xué)性能對(duì)比
力學(xué)性能對(duì)比
由表2 可知，通過(guò)在鑄鐵中加入少量合金元素Ni、Cr，使得鑄鐵的力學(xué)性能有顯著提高，且與常規(guī)的碳鋼、不銹鋼材料力學(xué)性能相當(dāng)。
2.3、合金元素對(duì)鑄鐵性能的影響
合金元素對(duì)于鑄鐵組織的影響一般發(fā)生在兩個(gè)階段。一是影響凝固階段中初生奧氏體的生長(zhǎng)、共晶轉(zhuǎn)變方式以及共晶相的形態(tài)特點(diǎn)。二是在固態(tài)相變階段影響奧氏體轉(zhuǎn)變速率、轉(zhuǎn)變方式以及所形成的組織特征。低鎳鉻合金鑄鐵中，Ni 是促進(jìn)石墨化元素，Cr 是反石墨化元素，即碳化物形成元素。鑄鐵中Ni 和Cr 的同時(shí)加入，顯著影響鑄鐵的固態(tài)相變過(guò)程。
元素Ni 能以任何比例溶于液態(tài)及固態(tài)的鐵中，在鑄鐵中不與碳形成碳化物，而是存于鐵素體和奧氏體中。Ni 的加入可降低奧氏體各元素的擴(kuò)散速度，并降低奧氏體共析轉(zhuǎn)變臨界速率和轉(zhuǎn)變溫度，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum。。ｃｏｍ/)認(rèn)為有利于促使珠光體的形成和細(xì)化。少量Ni 的加入還能穩(wěn)定珠光體和減少鐵素體含量，可有效延長(zhǎng)珠光體轉(zhuǎn)變?cè)杏冢兄谌〉镁鶆蚨惑w的結(jié)構(gòu)和良好的綜合力學(xué)性能。
元素Cr 是強(qiáng)烈的碳化物穩(wěn)定元素之一，對(duì)鑄鐵固態(tài)相變影響體現(xiàn)3 個(gè)方面。①抑制鐵素體形成，減少游離鐵素體含量，促進(jìn)珠光體形成。②延長(zhǎng)珠光體孕育期，推遲共析轉(zhuǎn)變，改善鑄鐵的硬化性能。③可促進(jìn)柔軟的鐵素體轉(zhuǎn)變成珠光體組織，使鑄鐵中具有極細(xì)的片狀共晶石墨存在，可使石墨的大小和鑄鐵的晶粒更均勻。
2.4、應(yīng)用情況
對(duì)于電站系統(tǒng)大口徑蝶閥，其閥體、蝶板等主體材料通常占整個(gè)閥重的90%，因此在材料選擇上，需綜合考慮其使用性能、制造工藝性、在線維護(hù)檢修的便捷性及經(jīng)濟(jì)性等因素。目前，國(guó)內(nèi)低鎳鉻合金鑄鐵已廣泛應(yīng)用于水利、水電、石油化工等行業(yè)，并已取得較豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并逐步應(yīng)用于核電循環(huán)水系統(tǒng)閥門(mén)。
與常規(guī)水系統(tǒng)介質(zhì)不同，核電站循環(huán)水系統(tǒng)海水介質(zhì)中高濃度的Cl 離子含量( 17g /L) 、海生物和泥沙及介質(zhì)流速等影響，導(dǎo)致金屬材料的腐蝕性比普通海水更劇烈，因此閥門(mén)選材時(shí)不僅需考慮耐腐蝕性能外，還需綜合考慮其抗沖刷能力。為了保證閥門(mén)過(guò)流表面具有足夠的抗海水腐蝕能力、耐沖刷磨損能力，臺(tái)山循環(huán)水蝶閥選材還引入了重防腐涂料涂覆工藝，采用低鎳鉻合金鑄鐵+ 重防腐涂料相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了雙重防腐技術(shù)。
3、閥門(mén)選材的對(duì)比分析
3.1、普通碳鋼
碳鋼本身不耐海水腐蝕，核電海水閥中普遍采用碳鋼加內(nèi)襯橡膠的技術(shù)。核電閥門(mén)中常用的襯膠材料是EPDM，采用整體硫化的方式包覆在閥體和閥瓣上，雖然較好地實(shí)現(xiàn)了過(guò)流部件與海水的隔離，但在實(shí)際工況運(yùn)行中，由于海水流速?zèng)_擊、橡膠老化等因素影響，常常會(huì)發(fā)生局部脫落、變形的現(xiàn)象，而一旦產(chǎn)生橡膠脫落或變形，碳鋼基體的腐蝕也隨之發(fā)生。此外，由于全襯里的閥門(mén)需要將設(shè)備返廠才能實(shí)現(xiàn)橡膠襯里的更換，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線維修，檢修周期長(zhǎng)，不適用于大口徑海水閥使用。
3.2、雙相不銹鋼
與傳統(tǒng)的奧氏體或鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼克服了點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕敏感性的缺陷，強(qiáng)度、韌性較好，且耐局部腐蝕，特別是耐晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等能力有顯著提高。但是，由于其昂貴的價(jià)格，對(duì)于核電站常規(guī)島循環(huán)水系統(tǒng)DN800 ～ 3 200 的大口徑閥門(mén)主體選材不是合適的選擇。
3.3、銅合金
閥門(mén)選材中常用的銅合金主要有黃銅、錫青銅和鋁青銅，這些銅合金在海洋環(huán)境中能生成一層腐蝕產(chǎn)物膜，這層薄膜阻礙了氧向金屬表面的擴(kuò)散，在海水中具有較好的耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕性能。但與雙相不銹鋼一樣，銅合金的價(jià)格也較高且鑄造工藝性要求較高，對(duì)于大口徑的海水閥也不是較為合適的選擇。
表3 耐海水閥門(mén)選材的綜合性能對(duì)比
耐海水閥門(mén)選材的綜合性能對(duì)比
3.4、低鎳鉻合金鑄鐵+ 重防腐涂料
鑄鐵中少量Ni、Cr 元素的同時(shí)加入和共同作用下，終獲得珠光體基體和細(xì)化的A 型石墨組織，從而改善鑄鐵的宏觀綜合性能，提高鑄件的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)耐海水腐蝕性能。同時(shí)，由于合金元素相對(duì)較少，生產(chǎn)成本也較低，因此適合于制造大口徑海水閥門(mén)。而與常規(guī)的防腐涂料不同，重防腐涂料適用于更加嚴(yán)苛的環(huán)境且能達(dá)到比常規(guī)涂料更長(zhǎng)的保護(hù)期，其附著能力和防腐能力也更強(qiáng)，并且可在潮濕表面施工，對(duì)于核電工程搶修來(lái)說(shuō)更加顯示了其不同于常規(guī)的*性。
綜合上述4 種耐海水閥門(mén)選材，對(duì)比綜合性能指標(biāo)如表3。
4、結(jié)語(yǔ)
在核電站循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中，對(duì)于大口徑海水閥門(mén)主體選材，采用低鎳鉻合金鑄鐵加重防腐涂料的選材方式既能滿足海水腐蝕工況需求且成本低廉，同時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程閥體、閥瓣的鑄造性能較好，表面防腐涂層的涂覆工藝較為簡(jiǎn)單且壽命較長(zhǎng)，涂層的在線維修方便，可推廣使用。
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條
1 夏蘭廷,張琰,紀(jì)友才;海水閥用低合金鑄鐵的鑄造性能[J];太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1990年03期
2 夏蘭廷,張琰,紀(jì)有才;海水閥鑄鐵件用低鎳鉻合金鑄鐵的熔煉工藝特性及其生產(chǎn)控制[J];太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1991年03期
【共引文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) *條
1 宋宏峰;李忠厚;;鑄鐵件的鎳-磷合金化學(xué)鍍工藝及性能研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2006年01期
2 郝保紅;楊淼;;鑄鐵石墨形態(tài)對(duì)強(qiáng)度的影響新探[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào);2008年01期
3 李珍,陳躍,上官寶,鄧守軍;鑄鋼表面WC-高碳鉻鐵鑄滲層沖擊的磨損性能[J];表面技術(shù);2005年04期
4 劉躍;張國(guó)賞;魏世忠;;鐵基堆焊耐磨合金的研究現(xiàn)狀[J];電焊機(jī);2012年05期
5 李華基;洪觀鎮(zhèn);劉華堂;;澆注前停留時(shí)間對(duì)蠕墨鑄鐵蠕化衰退的影響[J];機(jī)械工程材料;2011年04期
6 李升;馬幼平;李秀蘭;于楊;薛贈(zèng);;凝固速率對(duì)高鉻鑄鐵微觀組織及耐腐蝕性能的影響[J];兵器材料科學(xué)與工程;2013年03期
7 王智慧;賀定勇;蔣建敏;崔麗;;Fe-Cr-C耐磨堆焊合金磨粒磨損行為[J];焊接學(xué)報(bào);2010年11期
8 劉均波;;等離子熔覆高鉻鐵基涂層的開(kāi)裂行為與控制[J];焊接學(xué)報(bào);2012年06期
9 熊華軍;劉明耀;夏舉學(xué);;空心球造孔制備的多孔金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削性能研究[J];金剛石與磨料磨具工程;2011年02期
10 趙宇;;淺談熱模涂料法鑄管的內(nèi)在質(zhì)量控制[J];本鋼技術(shù);2006年01期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條
1 楊帆;徐錦鋒;朱愛(ài)軍;高軍;;渦輪增壓器殼體用鑄造合金及生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀[A];2011重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2011年
2 龔出群;陸文華;;正確認(rèn)識(shí)和應(yīng)用現(xiàn)代化沖天爐[A];中國(guó)鑄造*五屆高層論壇論文集[C];2011年
3 湯虎;陳萌;吳安;楊弋濤;;球鐵基體組織控制的試驗(yàn)研究[A];2010年中國(guó)鑄造活動(dòng)周論文集[C];2010年
4 張小雪;劉蘭俊;李永紅;;微合金化對(duì)高碳當(dāng)量灰鐵組織的影響[A];第十三屆21?。ㄊ小^(qū)）4市鑄造會(huì)議暨第七屆安徽省鑄造技術(shù)大會(huì)論文集[C];2012年
5 康旭;;微合金化球鐵同質(zhì)焊條焊接性能研究[A];第四屆數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù)高層論壇論文集[C];2013年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條
1 刁曉剛;厚大斷面球鐵石墨析出行為及其鑄件的物理模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年
2 李青春;脈沖電流作用下球墨鑄鐵固態(tài)石墨化的基礎(chǔ)研究[D];上海大學(xué);2008年
3 齊凱;球墨鑄鐵高溫塑性變形行為研究及其應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2009年
4 郭守暉;沉淀強(qiáng)化銅合金的制備及組織性能研究[D];南昌大學(xué);2012年
5 吳來(lái)磊;鎢鈮釩無(wú)限冷硬鑄鐵組織與性能及碳化物的力學(xué)特性[D];燕山大學(xué);2013年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) *條
1 王強(qiáng);薄壁球鐵的組織及力學(xué)性能研究[D];河南理工大學(xué);2010年
2 尤三三;鎳對(duì)低溫高韌性球墨鑄鐵組織及性能的影響[D];鄭州大學(xué);2010年
3 李建輝;JX4D30缸體材質(zhì)工藝的試驗(yàn)研究[D];南昌大學(xué);2010年
4 朱剛;云南生鐵生產(chǎn)蠕墨鑄鐵的工藝及性能研究[D];昆明理工大學(xué);2010年
5 董亮;風(fēng)電配件用球墨鑄鐵的研制[D];山東建筑大學(xué);2011年
6 張文超;鑄態(tài)珠光體球鐵錫、銻及稀土復(fù)合處理作用的試驗(yàn)研究[D];西華大學(xué);2011年
7 柳青;高鉻鑄鐵中碳化物的變質(zhì)處理[D];山東大學(xué);2011年
8 劉剛;QT400-18球墨鑄鐵組織與性能研究[D];西南交通大學(xué);2011年
9 白秋云;球墨鑄鐵熱等靜壓處理的研究[D];西南交通大學(xué);2011年
10 李秀青;外加顆粒法制備雙金屬?gòu)?fù)合材料的組織與性能研究[D];河南科技大學(xué);2011年
【二級(jí)參考文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條
1 夏蘭廷,張琰,紀(jì)友才;海水閥用低合金鑄鐵的鑄造性能[J];太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1990年03期
【相似文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) *條
1 肖偉龍;柴柯;楊雨輝;吳進(jìn)怡;;25鋼在熱帶海洋環(huán)境下海水中的微生物腐蝕及其對(duì)力學(xué)性能的影響[J];中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào);2010年05期
2 趙興全,余五新;汽車后橋殼蓋拉伸模設(shè)計(jì)[J];模具工業(yè);2001年08期
3 倪立明,柳池;可轉(zhuǎn)位刀片的合理選擇[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2002年04期
4 彭光懷;張小聯(lián);邱承洲;胡珊玲;;稀土鎂合金的研究進(jìn)展[J];江西有色金屬;2006年03期
5 孫東杰;古可成;張廣超;吳永霜;司佳麗;;耐海水腐蝕低合金球墨鑄鐵的初步研究[J];熱加工工藝;2007年09期
6 齊丕驤;;擠壓鑄造在汽車上的應(yīng)用[J];現(xiàn)代零部件;2008年07期
7 朱培元;;難加工材料與振動(dòng)切削[J];現(xiàn)代零部件;2008年12期
8 李尚健,李贊,肖景容;冷擠壓過(guò)程的剛塑性有限元分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1990年06期
9 李鐵藩;;材料的高溫氧化與防護(hù)[J];材料保護(hù);1990年Z1期
10 金心溥,范鋆高;陶質(zhì)襯墊對(duì)焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量影響的探討[J];材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用;1993年02期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) *條
1 楊耀華;;熱噴涂材料及其涂層[A];2003'中國(guó)西安涂料涂裝技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2003年
2 楊耀華;;熱噴涂材料及其涂層[A];2005'中國(guó)西安涂料涂裝、電鍍、熱噴涂技術(shù)高層交流研討會(huì)——納米技術(shù)在表面工程中的應(yīng)用論文集[C];2005年
3 劉永平;藺繼榮;尹誠(chéng)祥;段繪新;韓福軍;;高性能稀土銅合金軋輥材料的研究[A];中國(guó)稀土學(xué)會(huì)第四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年
4 徐志鋒;呂向陽(yáng);馬永山;;X70管線鋼預(yù)熱溫度的確定[A];第四屆石油工程焊接技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2006年
5 彭茂公;亢若谷;王云坤;張家敏;劉珂呈;;彌散強(qiáng)化銅材料鍛造性實(shí)驗(yàn)研究[A];2002年十一省、區(qū)、市機(jī)械工程學(xué)術(shù)年會(huì)暨云南省機(jī)械工程學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年
6 劉澤亞;;XSWRCH3冷鐓鋼絲工藝技術(shù)研究[A];全國(guó)線材深加工技術(shù)研討會(huì)會(huì)議文集[C];2005年
7 王宗斌;葉黎華;石軍強(qiáng);;軋輥堆焊工藝及生產(chǎn)應(yīng)用[A];山東金屬學(xué)會(huì)壓力加工學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2005年
8 張蓉;陳一東;寇益強(qiáng);;θ法思想在鋁材蠕變壽命研究中的初步應(yīng)用[A];核工業(yè)第七屆可靠性研究成果專刊論文集[C];2004年
9 賀洪超;;高光加工與表面精飾技術(shù)[A];四川省電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)專委會(huì)制造技術(shù)成果交流會(huì)論文集[C];2005年
10 張繩;張津;鄭卉凌;吳超云;;316L不銹鋼波紋管海水腐蝕結(jié)果分析[A];高性能防腐蝕涂裝及表面保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展——第16屆全國(guó)表面保護(hù)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條
1 劉濤;金屬基體超疏水表面的制備及其海洋防腐防污功能的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年
2 韓磊;腐蝕電化學(xué)檢測(cè)中的虛擬儀器技術(shù)[D];天津大學(xué);2008年
3 雒婭楠;海洋環(huán)境中金屬材料現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)檢測(cè)及沖刷腐蝕研究[D];天津大學(xué);2007年
4 劉學(xué)慶;海洋環(huán)境工程鋼材腐蝕行為與預(yù)測(cè)模型的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2004年
5 劉通;陽(yáng)極氧化預(yù)處理鋁基體新型涂層的制備及其海洋防腐防污功能的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) *條
1 張新奇;管流式動(dòng)海水腐蝕試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)研究[D];河南科技大學(xué);2011年
2 蘇璐璐;Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2010年
3 黃麗娟;海水介質(zhì)綠色銅緩蝕劑性能與機(jī)理的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2008年
4 熊奇;金屬腐蝕電化學(xué)噪聲檢測(cè)電極系統(tǒng)及其應(yīng)用[D];天津大學(xué);2008年
5 孫兆棟;316L和410不銹鋼在海水中陰極極化行為的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年
6 周波;新型耐海水腐蝕不銹鋼的耐蝕性研究[D];蘭州理工大學(xué);2009年
7 王斐斐;等離子束表面冶金涂層的耐腐蝕性研究[D];山東科技大學(xué);2008年
8 林中楠;鐵合金在流動(dòng)海水中的腐蝕行為研究[D];大連理工大學(xué);2009年
9 安聞迅;船用鋼海水腐蝕與檢測(cè)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年
10 龔振琳;常溫固化含氟涂料配套底涂料耐陰極剝離性能的研究[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2007年
本文相關(guān)的論文有：中國(guó)閥門(mén)產(chǎn)值遞增
|
客服1號(hào)