Требования к материалам затворов арматуры

Одно из наиболее важных требований, предъявляемых к арматуре АЭС и ТЭС - надежная работа запорного или регулирующего органа, которая зависит  от герметичности перекрытия потока среды и точности подержания заданных параметров регулирования. По этой причине материалы для уплотнительных поверхностей затворов задаются с учетом условий ее работы и технологических свойств и особенностей конструкции, вспомогательных и технических свойств материалов, которые применяются при изготовлении. Когда оцениваются рабочие свойства материалов, которые предназначаются для уплотнительных поверхностей затворов, в первую очередь принимают во внимание их коррозионную и кавитационно-эрозионную стойкость, стойкость против задирания (схватывания) и теплосмен.  В условиях работы с агрессивными средами часто выбирают чугунные задвижки и прочие виды арматуры из высокопрочного чугуна.

В результате проведения исследований и полученных результатов было установлено, что стали перлитного и мартенситного классов имеют низкую или пониженную эрозионную стойкость, а стали аустенитного класса, у которых есть высокая способность противостоять коррозии и эрозии, имеют низкую твердость и низкую стойкость против задирания. Самым лучшим совмещением рабочих свойств (для уплотнительных материалов затворов арматуры) обладают высоколегированные специальные наплавочные износостойкие сплавы.

Материалы и методы наплавки и контроля качества наплавленных уплотнительных поверхностей арматуры АЭС оценены общепринятым методом Госатомэнергонадзором согласно требованиям главных тезисов по сварке и наплавке    узлов и конструкций атомных электростанций.

Беря во внимание требования по использованию, надежности и безопасности арматуры ТЭС и АЭС, материалы уплотнительных поверхностей обязаны соответствовать следующим определенным условиям:

 - способность противостоять эрозионному разложению в условиях щелевого и ударного воздействий потока среды;

- способность противостоять задиранию поверхности контакта при возникновении в рабочих условия удельного давления 60-150 МПа, фиксируемого при учете материалов, типоразмеров и особенностей конструкции арматуры;

- твердость уплотнительной поверхности 38-48 HRC соответственно при 20 ºС и удельных нагрузках и рабочих температурах;

- самый малый коэффициент трения между составляющими уплотнения;

- способность противостоять общей коррозии в рабочих условиях;

- кобальт присутствует в материалах арматуры, которые контактируют с теплоносителем,  в количестве  не более 0,2 %;

- способность сопротивляться межкристаллитной коррозии;

- способность противостоять слипанию при закрытом положении затвора в рабочих условиях;

- способность обладать высокой технологичностью при механической обработке и шероховатость уплотнительной поверхности не ниже 0,16 мкм.

Помимо этого наплавочные материалы для уплотнительных поверхностей обладают коэффициентом теплового расширения, сходным с коэффициентом теплового расширения  основного материала  деталей затвора. Наплавляемые материалы выбираются таким образом, чтобы исключить образование трещин при наплавке, механической обработке и воздействии тепловых ударов в рабочих условиях.

Во время производства затворов арматуры, которая работает при температуре среды до  350 ºС и устанавливается  на паропроводах одно- и и двухконтурных АЭС, углеродистая конструкционная сталь является основным материалом деталей. Для пароводяной арматуры ТЭС и арматуры перегретого пара одноконтурных реакторных установок, когда температура не превышает 500ºС, применяются низколегированные теплоустойчивые стали. Затворы арматуры, которые используются при высоких параметрах пара или установленные на I контуре АЭС, производятся  из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.

Основной металл деталей затворов, на который наплавляют повышенный стойкости материал уплотнительных поверхностей, имеет состав и свойства, близкие к металлу корпуса арматуры и привариваемых трубопроводов.

Наплавленный металл типа 08Х17Н8С6Г технологичен, обладает низкой способностью к растрескиванию в процессе наплавки и при изменении температуры в эксплуатации. Наплавленный металл обладает высокой твердостью при рабочих температурах, устойчив к общей и межкристаллитной коррозии в обстановке работы пароводяной арматуры.