Требования, предъявляемые к конструкционным материалам

Использование магния и бериллия, а также их сплавов в теплоэнергетике

Магний характеризуется низкой температурой плавления, низкой коррозионной стойкостью, склонностью к самовоспламенению, что ограничивает его применение. Сплавы на основе магния используют для изготовления оболочек твэлов.

Бериллий – один из лучших материалов для изготовления замедлителей и отражателей нейтро-нов в атомных реакторах. Достоинства: малая плотность, высокий модуль упругости, прочность, теплопроводность. Недостатки: хрупкость, высокая токсичность летучих соединений и пыли.

Использование циркония и титана, а также их сплавов в теплоэнергетике

 Цирконий обладает высокой коррозионной стойкостью при комнатной температуре, а также сравнительно высокими механическими свойствами: ковкостью, прочностью при повышенных температурах, электро- и теплопроводностью. Цирконий и сплавы на его основе используют как конструкционные материалы для изготовления оболочек твэлов и технологических каналов.

Титан. Достоинства: легкость, прочность, коррозионная стойкость; повышение прочности при сохранении хорошей пластичности в условиях глубокого холода. Используется в турбостроении, авиации, ракетной технике, морском судостроении, криогенной технике. Жаропрочные титановые сплавы используют при изготовлении дисков, лопаток и других деталей газотурбинных двигате-лей.

Использование меди, а также ее сплавов в теплоэнергетике

Медь — немагнитный металл. Она обладает хорошей технологичностью: обрабатывается давлением, резанием, легко полируется, хорошо паяется и сваривается, имеет высокую коррозионную стойкость. Основная область применения — электротехническая промышленность.

Чистая медь обладает высокой электро- и теплопроводностью. Она является основой сплавов – латуней и бронз.

Использование биметаллических материалов в теплоэнергетике

Биметаллические материалы представляют собой металл, обычно углеродистую или низколе-гированную сталь, плакированную высоколегированной сталью, цветными металлами либо спла-вами на их основе [Плакирова́ние (фр. plaquer — накладывать, покрывать) – термомеханическое покрытие – нанесение на поверхность металлических листов, плит, проволоки, труб тонкого слоя другого металла или сплава термомеханическим способом]. Толщина плакирующего слоя при толщине листа 4–60 мм составляет 1–6 мм соответственно. Применение биметаллов позволяет получать заданный уровень прочности деталей, соответствующий прочности металла основы, и требуемые физические свойства поверх-ности (коррозионные, антифрикционные и др.), соответствующие свойствам плакирующего слоя. Использование биметаллов существенно снижает стоимость конструкции.

Использование огнеупоров в теплоэнергетике

Огнеупоры – неметаллические материалы, способные длительно противостоять различным ме-ханическим и физико-химическим разрушающим воздействиям, оказываемым на них в промыш-ленных печах, реакторах, топках и других технологических установках при высоких температу-рах. Огнеупорные материалы используются в виде формованных изделий, бетонных и набивных масс, покрытий, порошков, цементов и легковесов.

Использование теплоизоляционных материалов в теплоэнергетике

Теплоизоляционными называют материалы, имеющие малую теплопроводность, вследствие их высокой пористости. Они должны обладать стабильными в условиях эксплуатации физико-

механическими и теплотехническими свойствами, не выделять пыли и токсичных веществ коли-чествах, превышающих ПДК.

Использование пластических масс в теплоэнергетике

Пластические массы разделяют на две группы: термопластичные и термореактивные. Термо-пластичные материалы (полиэтилен, полипропилен, полиамид, фторопласт, органическое стекло, поливинилхлорид и др.) при нагревании размягчаются, а при охлаждении приобретают твердость.

Использование резины в теплоэнергетике

Резины состоят из ингредиентов, образующих смесь, пригодную для формования изделий и по-следующей вулканизации при температуре 130–160 º и давлении 0,3–0,6 МПа. В состав резин вхо-дят: каучук, вулканизирующие агенты, ускорители вулканизации, активаторы, противостарители, различные наполнители, красители и другие добавки. Для приготовления резиновых смесей ши-роко применяют синтетические каучуки.

В результате вулканизации резиновые изделия приобретают прочность, эластичность, упру-гость и стойкость к агрессивным средам. Повышенной стойкостью отличаются фторкаучуки, ре-зина из которых используется для изготовления прокладок, уплотнительных колец, шлангов и ре-зинотехнических изделий, работающих в условиях агрессивной среды при температуре до 300 ºC. Изделия из резины или прорезиненных материалов применяются также в виде: лент для транспор-теров, ремней для приводных механизмов вентиляторов, газодувок, насосов и др., пожарных рука-вов или рукавов для подачи жидкостей, масел и жидкого топлива.

Прокладочные и набивочные материалы для теплотехнического оборудования

Прокладки из мягкого и эластичного материала применяют для герметизации разъемных соеди-нений между фланцами трубопроводов и оборудования. В качестве прокладок служат: картон, ас-бест, резина, парониты (прессованная резиновая смесь, в которую вводят асбестовое волокно), термопласты, и другие материалы.

Набивки применяют для уплотнения в сальниках насосов, машин, аппаратов и трубопроводной арматуры, работающей в среде газообразных и жидких веществ с температурой от – 200 до + 300 ºС и давлением до 25 МПа. Набивку изготовляют в виде шнура, сплетенного из асбестовых нитей, пропитанных антифрикционными составами. Набивку устанавливают в виде предварительно прессованных колец.

Требования, предъявляемые к конструкционным материалам

При конструировании теплотехнологического оборудования к конструкционным материалам должны предъявляться следующие требования:

1. достаточная механическая прочность при заданных параметрах технологического процесса;

2. достаточная общая химическая и коррозионная стойкость материала;

3. наилучшая способность материала свариваться с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений;

4. низкая стоимость материала, недифицитность и освоенность его промышленностью; кроме того, номенклатура применяемых материалов как по наименованию, маркам, так и по сортаменту должна быть минимальной.