摘 要

本次毕业设计主要是为了设计和研究核电站阀门抗空蚀涂层材料的种类成分和性能特点，设计结果将有利于改善核电站阀门的安全性能和使用寿命，减少相关的检修次数和维修费用。本文首先通过查找有关核电站阀门空蚀失效的相关资料，引述了国内外在空蚀方面的研究成果，介绍了抗空蚀涂层材料和制备工艺的详情，包括分类，简介还有优缺点等；然后分别研究了以Ni60和Ni60CuMo为涂层材料的抗空蚀性能；Ni60和Ni60CuMo涂层材料均采用氧乙炔火焰喷涂工艺制备，然后采用超声波振动空蚀实验方法进行实验。通过对两种涂层材料的空蚀过程进行了比较分析，研究了两种材料空蚀实验的数据结果并且绘制了相关关系曲线，结果表明：Ni60CuMo涂层材料有更加优良的抗空蚀性能，有望应用于核电站阀门上。

关键词：核电阀门；空蚀；涂层；氧乙炔火焰喷涂

Abstract

This graduation project is mainly to design and research the types and performance characteristics of anti - cavitation coating materials for nuclear power plant valves, the design results will be beneficial to improve the safety and service life of nuclear power plant valves, as well as reduce the number of related maintenance and maintenance costs. In this paper, we first find out the relevant research results on cavitation erosion of nuclear power plant valves, and introduce the research results of cavitation erosion at home and abroad, and introduce the details of anti-cavitation coating materials and preparation technology, including classification, introduction and so on. Then the corrosion resistance of Ni60 and Ni60CuMo as coatings was studied.Ni60 and Ni60CuMo coating materials were prepared by oxyacetylene flame spraying process, then experiments were carried out by ultrasonic vibration cavitation test. The cavitation process of the two kinds of coating materials is compared and analyzed, the data of the two cavitation experiments were studied and the correlation curves were drawn, the results show that Ni60CuMo coating material has more excellent anti cavitation performance. It is expected to apply to nuclear power plant valve.

Key Words:nuclear power valve, cavitation, coating, oxyacetylene flame spraying

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题提出背景 1

1.1.1 核电站阀门及其空蚀 1

1.1.2 核电站阀门的实际案例简介 2

1.2 本课题的研究内容及意义 3

1.3 空蚀问题的研究现状及展望 3

1.3.1 目前国内外抗空蚀的措施 3

1.3.2 核电站阀门抗空蚀的展望 4

1.4 课题设计要点 5

1.5 本章小结 5

第2章 核电站阀门的简介和失效分析 6

2.1 核电站阀门的种类和材料 6

2.2 核电站阀门的工况 6

2.2.1 核电站阀门中的流通工质 6

2.2.2 核电站阀门的工作特点 6

2.2.3 核电站阀门的性能要求 7

2.3 核电站阀门的失效方式 7

2.4 核电站阀门空蚀的机理分析 8

2.4.1 空蚀失效的机理 8

2.4.2 核电站阀门空蚀失效的影响因素 9

2.5 本章小结 9

第3章 核电站阀门抗空蚀涂层的设计 10

3.1 核电站阀门涂层材料的性能要求 10

3.2 核电站阀门涂层材料的设计原则 10

3.3 涂层材料的选择 11

3.4 涂层材料的制备工艺 11

3.4.1 涂层材料制备工艺的介绍 11

3.4.2 涂层材料和堆焊工艺的选择 13

3.4.3 涂层材料制备的工艺流程 14

3.5 本章小结 14

第4章 核电站阀门抗空蚀涂层性能研究 15

4.1 空蚀实验装置的分类及简介 15

4.2 振动空蚀实验的国家标准 16

4.3 涂层材料抗空蚀性能实验研究 17

4.3.1 实验设备和参数 17

4.3.2 实验具体步骤 18

4.3.3 实验数据记录及其分析 19

4.4 实验总结 23

4.5 本章小结 23

第5章 结论 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

本次毕设设计的研究内容主要是设计核电站阀门抗空蚀涂层材料并对其性能做出相关的实验研究，本章将围绕课题，主要介绍有关的实际背景，研究现状以及所要解决的问题等，据此我们可以更好地了解到此次毕业设计的研究方向。

1.1 课题提出背景

本次毕业设计的课题是关于核电站阀门抗空蚀涂层材料的设计研究，所以本节将会对核电站阀门的相关基础知识以及阀门的空蚀破坏进行简单介绍，并且还会做出简要的举例分析。

1.1.1 核电站阀门及其空蚀

近些年来，随着化石能源的逐渐枯竭，各国都在积极寻找新的能源途径来预防和解决未来的能源短缺问题。就目前的情况而言，各国对新能源都展开了广泛而长足的研究，并且也取得了不错的成果，然而，能源的获取方式并不是一成不变的，获得能源所需要耗费的人力物力以及能源的利用难度也是大相径庭。在目前这个各国竞相发展新能源的背景之下，核能脱颖而出，广泛的被各国研究利用。

核能是一种新型的能量获取途径，具有多方面的优点，总所周知的有其发电的清洁性能，发电的稳定性和持续性，核反应原料来源十分广泛，除此之外，核反应原料的能量密度大，热值高，成本相对较低等特点也是不容忽视的。近些年来各国对以高效、节能及环保等优势著称的核电能源给予了越来越大的重视，据统计，在2015年的时候，全世界使用核电能源的国家达到了31个，核电站的数量更是剧增，达到了惊人的391座，总的装机容量接近337GW。在以核电、水电以及煤电共同构建的世界三大能源供应支柱产业中，核电凭借以上种种优势特点随着时代的发展渐渐引领了能源产业的发展，而中国也在一直发展并且受益于核工业。到2015年7月的时候，全世界总计仍有62座核反应设施正在建造，而中国几乎占据了其中40%分量的新承建项目。不仅如此，中国还将与世界各国携手合作，共同推动核工业的繁荣发展。综上所述，中国作为核工业发展大国，必将积极发展和创新相关核技术，进而跻身世界核工业强国。