介绍了低镍铬合金铸铁+重防腐涂料在核电站耐海水阀门领域的使用情况。基于台山核电项目CRF 系统蝶阀主体材料采用低镍铬合金铸铁，对比分析了低镍铬合金铸铁+ 重防腐涂料、碳钢衬胶、双相不锈钢及铜合金等常用耐海水腐蚀性材料在使用性、工艺性和成本等方面的差异。
1、概述
海水作为核电站冷却水源，其优点是取之不竭且温度随季节变化较小，但由于受其氯离子含量高等因素的影响，对金属的腐蚀性较强。与核电站主体配套的CRF、SEN、SRI 及CFI 等系统用DN800 ～DN3 200 大口径蝶阀，在阀门主体耐海水腐蚀性选材要求上尤其具备典型性。目前，国外产品多采用低合金铸铁，并涂覆涂料、衬里以及电化学腐蚀等措施来提高抗腐能力。在国内核电，低镍铬合金铸铁DN1 600 耐海水阀早被应用秦山一期，上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色,91视频WWW免费下载91视频看看簧色,先导式91视频看看簧色,空气91视频看看簧色,氮气91视频看看簧色,水用91视频看看簧色,自力式91视频看看簧色,比例91视频看看簧色)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。在第三代EPR 台山核电站，低镍铬合金铸铁( STQNiCr) 再次被应用于CRF 循环水系统DN3 200 口径的蝶阀。
2、低镍铬合金铸铁
2.1、化学成分
在秦山核电站的应用上，主要依据核电工况系统的要求并参考国外同类铸铁产品的化学成分而确定的。秦山核电站与台山核电站低镍铬合金铸铁水阀的Ni、Cr 成分及其化学成分如表1。
表1 低镍铬合金铸铁水阀用材料化学成分 Wt%
低镍铬合金铸铁水阀用材料化学成分
随着国内熔炼、铸造技术和设备的不断发展，目前国内低镍铬合金铸铁的发展也日趋成熟与提高，与低镍铬合金铸铁发展初期相比，无论从熔炼过程还是铸造工艺上，S、P 元素的控制量更加精细。其中，元素Re 和Mg 具有脱气、脱硫和消除其他有害杂质的作用，能改善材料的铸态组织，而有效调节元素Ni、Cr 含量则可获得合理的组织与性能。
2.2、力学性能
台山核电用低镍铬合金铸铁的力学性能与常规球磨铸铁、碳钢和不锈钢的对比如表2。
表2 力学性能对比
力学性能对比
由表2 可知，通过在铸铁中加入少量合金元素Ni、Cr，使得铸铁的力学性能有显著提高，且与常规的碳钢、不锈钢材料力学性能相当。
2.3、合金元素对铸铁性能的影响
合金元素对于铸铁组织的影响一般发生在两个阶段。一是影响凝固阶段中初生奥氏体的生长、共晶转变方式以及共晶相的形态特点。二是在固态相变阶段影响奥氏体转变速率、转变方式以及所形成的组织特征。低镍铬合金铸铁中，Ni 是促进石墨化元素，Cr 是反石墨化元素，即碳化物形成元素。铸铁中Ni 和Cr 的同时加入，显著影响铸铁的固态相变过程。
元素Ni 能以任何比例溶于液态及固态的铁中，在铸铁中不与碳形成碳化物，而是存于铁素体和奥氏体中。Ni 的加入可降低奥氏体各元素的扩散速度，并降低奥氏体共析转变临界速率和转变温度，真空技术网(http://www.chvacuum。。ｃｏｍ/)认为有利于促使珠光体的形成和细化。少量Ni 的加入还能稳定珠光体和减少铁素体含量，可有效延长珠光体转变孕育期，有助于取得均匀而一体的结构和良好的综合力学性能。
元素Cr 是强烈的碳化物稳定元素之一，对铸铁固态相变影响体现3 个方面。①抑制铁素体形成，减少游离铁素体含量，促进珠光体形成。②延长珠光体孕育期，推迟共析转变，改善铸铁的硬化性能。③可促进柔软的铁素体转变成珠光体组织，使铸铁中具有极细的片状共晶石墨存在，可使石墨的大小和铸铁的晶粒更均匀。
2.4、应用情况
对于电站系统大口径蝶阀，其阀体、蝶板等主体材料通常占整个阀重的90%，因此在材料选择上，需综合考虑其使用性能、制造工艺性、在线维护检修的便捷性及经济性等因素。目前，国内低镍铬合金铸铁已广泛应用于水利、水电、石油化工等行业，并已取得较丰富的运行经验，并逐步应用于核电循环水系统阀门。
与常规水系统介质不同，核电站循环水系统海水介质中高浓度的Cl 离子含量( 17g /L) 、海生物和泥沙及介质流速等影响，导致金属材料的腐蚀性比普通海水更剧烈，因此阀门选材时不仅需考虑耐腐蚀性能外，还需综合考虑其抗冲刷能力。为了保证阀门过流表面具有足够的抗海水腐蚀能力、耐冲刷磨损能力，台山循环水蝶阀选材还引入了重防腐涂料涂覆工艺，采用低镍铬合金铸铁+ 重防腐涂料相结合，从而实现了双重防腐技术。

3、阀门选材的对比分析
3.1、普通碳钢
碳钢本身不耐海水腐蚀，核电海水阀中普遍采用碳钢加内衬橡胶的技术。核电阀门中常用的衬胶材料是EPDM，采用整体硫化的方式包覆在阀体和阀瓣上，虽然较好地实现了过流部件与海水的隔离，但在实际工况运行中，由于海水流速冲击、橡胶老化等因素影响，常常会发生局部脱落、变形的现象，而一旦产生橡胶脱落或变形，碳钢基体的腐蚀也随之发生。此外，由于全衬里的阀门需要将设备返厂才能实现橡胶衬里的更换，无法实现在线维修，检修周期长，不适用于大口径海水阀使用。
3.2、双相不锈钢
与传统的奥氏体或铁素体不锈钢相比，双相不锈钢克服了点蚀和缝隙腐蚀敏感性的缺陷，强度、韧性较好，且耐局部腐蚀，特别是耐晶间腐蚀、应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等能力有显著提高。但是，由于其昂贵的价格，对于核电站常规岛循环水系统DN800 ～ 3 200 的大口径阀门主体选材不是合适的选择。
3.3、铜合金
阀门选材中常用的铜合金主要有黄铜、锡青铜和铝青铜，这些铜合金在海洋环境中能生成一层腐蚀产物膜，这层薄膜阻碍了氧向金属表面的扩散，在海水中具有较好的耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能。但与双相不锈钢一样，铜合金的价格也较高且铸造工艺性要求较高，对于大口径的海水阀也不是较为合适的选择。
表3 耐海水阀门选材的综合性能对比
耐海水阀门选材的综合性能对比
3.4、低镍铬合金铸铁+ 重防腐涂料
铸铁中少量Ni、Cr 元素的同时加入和共同作用下，终获得珠光体基体和细化的A 型石墨组织，从而改善铸铁的宏观综合性能，提高铸件的强度和硬度，增强耐海水腐蚀性能。同时，由于合金元素相对较少，生产成本也较低，因此适合于制造大口径海水阀门。而与常规的防腐涂料不同，重防腐涂料适用于更加严苛的环境且能达到比常规涂料更长的保护期，其附着能力和防腐能力也更强，并且可在潮湿表面施工，对于核电工程抢修来说更加显示了其不同于常规的*性。
综合上述4 种耐海水阀门选材，对比综合性能指标如表3。
4、结语
在核电站循环水冷却系统中，对于大口径海水阀门主体选材，采用低镍铬合金铸铁加重防腐涂料的选材方式既能满足海水腐蚀工况需求且成本低廉，同时，生产过程阀体、阀瓣的铸造性能较好，表面防腐涂层的涂覆工艺较为简单且寿命较长，涂层的在线维修方便，可推广使用。

中国期刊全文数据库 前2条  
 
 1 夏兰廷,张琰,纪友才;海水阀用低合金铸铁的铸造性能[J];太原重型机械学院学报;1990年03期 
2 夏兰廷,张琰,纪有才;海水阀铸铁件用低镍铬合金铸铁的熔炼工艺特性及其生产控制[J];太原重型机械学院学报;1991年03期 

 【共引文献】  
  
 
 中国期刊全文数据库 *条  
 
 1 宋宏峰;李忠厚;;铸铁件的镍-磷合金化学镀工艺及性能研究[J];兵器材料科学与工程;2006年01期 
2 郝保红;杨淼;;铸铁石墨形态对强度的影响新探[J];北京石油化工学院学报;2008年01期 
3 李珍,陈跃,上官宝,邓守军;铸钢表面WC-高碳铬铁铸渗层冲击的磨损性能[J];表面技术;2005年04期 
4 刘跃;张国赏;魏世忠;;铁基堆焊耐磨合金的研究现状[J];电焊机;2012年05期 
5 李华基;洪观镇;刘华堂;;浇注前停留时间对蠕墨铸铁蠕化衰退的影响[J];机械工程材料;2011年04期 
6 李升;马幼平;李秀兰;于杨;薛赠;;凝固速率对高铬铸铁微观组织及耐腐蚀性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2013年03期 
7 王智慧;贺定勇;蒋建敏;崔丽;;Fe-Cr-C耐磨堆焊合金磨粒磨损行为[J];焊接学报;2010年11期 
8 刘均波;;等离子熔覆高铬铁基涂层的开裂行为与控制[J];焊接学报;2012年06期 
9 熊华军;刘明耀;夏举学;;空心球造孔制备的多孔金属结合剂金刚石砂轮的磨削性能研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2011年02期 
10 赵宇;;浅谈热模涂料法铸管的内在质量控制[J];本钢技术;2006年01期 
 
 
 中国重要会议论文全文数据库 前5条  
 
 1 杨帆;徐锦锋;朱爱军;高军;;涡轮增压器壳体用铸造合金及生产工艺现状[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年 
2 龚出群;陆文华;;正确认识和应用现代化冲天炉[A];中国铸造*五届高层论坛论文集[C];2011年 
3 汤虎;陈萌;吴安;杨弋涛;;球铁基体组织控制的试验研究[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年 
4 张小雪;刘兰俊;李永红;;微合金化对高碳当量灰铁组织的影响[A];第十三届21省（市、区）4市铸造会议暨第七届安徽省铸造技术大会论文集[C];2012年 
5 康旭;;微合金化球铁同质焊条焊接性能研究[A];第四届数控机床与自动化技术高层论坛论文集[C];2013年 
 
 
 中国博士学位论文全文数据库 前5条  
 
 1 刁晓刚;厚大断面球铁石墨析出行为及其铸件的物理模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2011年 
2 李青春;脉冲电流作用下球墨铸铁固态石墨化的基础研究[D];上海大学;2008年 
3 齐凯;球墨铸铁高温塑性变形行为研究及其应用[D];大连理工大学;2009年 
4 郭守晖;沉淀强化铜合金的制备及组织性能研究[D];南昌大学;2012年 
5 吴来磊;钨铌钒无限冷硬铸铁组织与性能及碳化物的力学特性[D];燕山大学;2013年 
 
 
 中国硕士学位论文全文数据库 *条  
 
 1 王强;薄壁球铁的组织及力学性能研究[D];河南理工大学;2010年 
2 尤三三;镍对低温高韧性球墨铸铁组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年 
3 李建辉;JX4D30缸体材质工艺的试验研究[D];南昌大学;2010年 
4 朱刚;云南生铁生产蠕墨铸铁的工艺及性能研究[D];昆明理工大学;2010年 
5 董亮;风电配件用球墨铸铁的研制[D];山东建筑大学;2011年 
6 张文超;铸态珠光体球铁锡、锑及稀土复合处理作用的试验研究[D];西华大学;2011年 
7 柳青;高铬铸铁中碳化物的变质处理[D];山东大学;2011年 
8 刘刚;QT400-18球墨铸铁组织与性能研究[D];西南交通大学;2011年 
9 白秋云;球墨铸铁热等静压处理的研究[D];西南交通大学;2011年 
10 李秀青;外加颗粒法制备双金属复合材料的组织与性能研究[D];河南科技大学;2011年 

 【二级参考文献】  
  
 
 中国期刊全文数据库 前1条  
 
 1 夏兰廷,张琰,纪友才;海水阀用低合金铸铁的铸造性能[J];太原重型机械学院学报;1990年03期 

 【相似文献】  
  
 
 中国期刊全文数据库 *条  
 
 1 肖伟龙;柴柯;杨雨辉;吴进怡;;25钢在热带海洋环境下海水中的微生物腐蚀及其对力学性能的影响[J];中国腐蚀与防护学报;2010年05期 
2 赵兴全,余五新;汽车后桥壳盖拉伸模设计[J];模具工业;2001年08期 
3 倪立明,柳池;可转位刀片的合理选择[J];哈尔滨理工大学学报;2002年04期 
4 彭光怀;张小联;邱承洲;胡珊玲;;稀土镁合金的研究进展[J];江西有色金属;2006年03期 
5 孙东杰;古可成;张广超;吴永霜;司佳丽;;耐海水腐蚀低合金球墨铸铁的初步研究[J];热加工工艺;2007年09期 
6 齐丕骧;;挤压铸造在汽车上的应用[J];现代零部件;2008年07期 
7 朱培元;;难加工材料与振动切削[J];现代零部件;2008年12期 
8 李尚健,李赞,肖景容;冷挤压过程的刚塑性有限元分析[J];华中科技大学学报(自然科学版);1990年06期 
9 李铁藩;;材料的高温氧化与防护[J];材料保护;1990年Z1期 
10 金心溥,范鋆高;陶质衬垫对焊缝金属中扩散氢含量影响的探讨[J];材料开发与应用;1993年02期 
 
 
 中国重要会议论文全文数据库 *条  
 
 1 杨耀华;;热喷涂材料及其涂层[A];2003'中国西安涂料涂装技术交流会论文集[C];2003年 
2 杨耀华;;热喷涂材料及其涂层[A];2005'中国西安涂料涂装、电镀、热喷涂技术高层交流研讨会——纳米技术在表面工程中的应用论文集[C];2005年 
3 刘永平;蔺继荣;尹诚祥;段绘新;韩福军;;高性能稀土铜合金轧辊材料的研究[A];中国稀土学会第四届学术年会论文集[C];2000年 
4 徐志锋;吕向阳;马永山;;X70管线钢预热温度的确定[A];第四届石油工程焊接技术交流研讨会论文集[C];2006年 
5 彭茂公;亢若谷;王云坤;张家敏;刘珂呈;;弥散强化铜材料锻造性实验研究[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年 
6 刘泽亚;;XSWRCH3冷镦钢丝工艺技术研究[A];全国线材深加工技术研讨会会议文集[C];2005年 
7 王宗斌;叶黎华;石军强;;轧辊堆焊工艺及生产应用[A];山东金属学会压力加工学术交流会论文集[C];2005年 
8 张蓉;陈一东;寇益强;;θ法思想在铝材蠕变寿命研究中的初步应用[A];核工业第七届可靠性研究成果专刊论文集[C];2004年 
9 贺洪超;;高光加工与表面精饰技术[A];四川省电子学会生产技术专委会制造技术成果交流会论文集[C];2005年 
10 张绳;张津;郑卉凌;吴超云;;316L不锈钢波纹管海水腐蚀结果分析[A];高性能防腐蚀涂装及表面保护技术的应用与发展——第16届全国表面保护技术交流会论文集[C];2011年 
 
 
 中国博士学位论文全文数据库 前5条  
 
 1 刘涛;金属基体超疏水表面的制备及其海洋防腐防污功能的研究[D];中国海洋大学;2009年 
2 韩磊;腐蚀电化学检测中的虚拟仪器技术[D];天津大学;2008年 
3 雒娅楠;海洋环境中金属材料现场电化学检测及冲刷腐蚀研究[D];天津大学;2007年 
4 刘学庆;海洋环境工程钢材腐蚀行为与预测模型的研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2004年 
5 刘通;阳极氧化预处理铝基体新型涂层的制备及其海洋防腐防污功能的研究[D];中国海洋大学;2011年 
 
 
 中国硕士学位论文全文数据库 *条  
 
 1 张新奇;管流式动海水腐蚀试验装置设计研究[D];河南科技大学;2011年 
2 苏璐璐;Q235钢和不锈钢海水腐蚀机理研究[D];山东大学;2010年 
3 黄丽娟;海水介质绿色铜缓蚀剂性能与机理的研究[D];中国海洋大学;2008年 
4 熊奇;金属腐蚀电化学噪声检测电极系统及其应用[D];天津大学;2008年 
5 孙兆栋;316L和410不锈钢在海水中阴极极化行为的研究[D];中国海洋大学;2009年 
6 周波;新型耐海水腐蚀不锈钢的耐蚀性研究[D];兰州理工大学;2009年 
7 王斐斐;等离子束表面冶金涂层的耐腐蚀性研究[D];山东科技大学;2008年 
8 林中楠;铁合金在流动海水中的腐蚀行为研究[D];大连理工大学;2009年 
9 安闻迅;船用钢海水腐蚀与检测研究[D];中国海洋大学;2009年 
10 龚振琳;常温固化含氟涂料配套底涂料耐阴极剥离性能的研究[D];机械科学研究总院;2007年 

本文相关的论文有：中国阀门产值递增