Метизы из цветных металлов для атомной промышленности

  1. Метизы из цветных металлов и сплавов: отличия от крепежа из черных металлов
  2. Виды метизов из цветных металлов для ядерной энергетики
  3. Материалы изготовления метизов для атомной промышленности: свойства, состав
  4. Технология производства метизов из цветных металлов и контроль качества
  5. Характеристики и преимущества крепежа из цветных металлов
  6. Применение метизов из цветных сплавов
  7. Подбор крепежных изделий из цветных металлов

Метизы из цветных металлов и сплавов: отличия от крепежа из черных металлов

Стальной крепеж имеет широкую линейку и еще более широкое применение. Но есть отрасли, где единственным возможным вариантом сырья для изготовления метизов являются цветные металлы, которые на рынке крепежа лидируют не только по стоимости, но и по характеристикам.

Наличие особых качеств позволяет использовать крепеж из цветных сплавов в атомной промышленности, предъявляющей высокие требования к качеству, безопасности, документальному контролю и сертификации крепежа.

Метизы из черного и цветного металла выполняют одинаковые функции, однако различаются вариативностью свойств. Элементы из цветных, или «нежелезных», металлов, имеют следующие особенности:

  • высокая тепло- и электропроводность;

  • способность взаимодействовать с газами (со всеми, кроме инертных), нейтрализовать их;

  • отсутствие магнитного напряжения;

  • малый вес.

Крепежи из цветных сплавов удовлетворяют особым условиям атомной энергетики, поскольку, в отличие от аналогов черных металлов, способны дольше сохранять целостность и свойства при разрушающих воздействиях.

Виды метизов из цветных металлов

В ядерной энергетике используются основные виды крепежей:

  • шпильки (studs) из цветных сплавов – крепежные элементы метрического типа в виде стержня, по всей длине или на концы которого нанесена резьба. С торцов снята фаска. Шпильки используются в комплекте с шайбой и гайкой;

  • болты (bolts) – как и шпильки, имеют вид стержня с наружной резьбой, но на одном из концов предусмотрена четырех- или шестигранная головка, через которую передается крутящий момент;

  • гайки (nuts) из цветных металлов представляют собой, как правило, шестигранную (или квадратную, круглую) металлическую плашку со сквозным отверстием, на внутренней поверхности которой нарезана метрическая резьба, соответствующая встречной резьбе болта, шпильки или винта;

  • шайбы (washers) – элементы в виде плоского диска с центральным отверстием, предназначенные для увеличения опорной поверхности. Шайбы из цветных металлов и сплавов используются в тандеме с соответствующими гайками, предотвращая их самопроизвольное раскручивание и повреждение рабочей поверхности гранями при затяжке;

  • вставки (inserts) из цветных металлов – это полые цилиндрические втулки с метрической внутренней и самонарезающей наружной резьбой. Последняя предназначена для создания глухой резьбы в массивных элементах из мягких материалов;

  • винты (screws) из цветных металлов – крепеж в виде цилиндра, на одном конце которого имеется резьба, на другом головка, передающая крутящий момент. От болта винт отличается тем, что, как правило, вкручивается в толщу материала, не проходя насквозь.

Закручивание, затягивание и раскручивание элементов крепежа из цветных сплавов и металлов осуществляется вручную или посредством электроинструмента.

Материалы изготовления метизов для атомной промышленности: свойства, состав

Одним из цветных сплавов, востребованных в отрасли ядерной энергетики, является дисперсионно-твердеющий никель-хромовый сплав Alloy 718, разработанный специально для эксплуатации в условиях высоких температур. Альтернативные названия материала – Inconel 718 / UNS N07718 / Nicrofer 5219 Nb.

Благодаря уникальным свойствам диапазон применения сплава расширился с создания обшивки для сверхзвуковых самолетов до турбин, авиационных двигателей, космических аппаратов и, наконец ядерных реакторов. Сегодня Alloy 718 незаменим при строительстве атомных электростанций. Его уникальность состоит в сочетании легкости, пластичности и высокой прочности. Сплав хорошо сваривается всеми способами и не подвержен разрыву в зоне сварных швов при эксплуатации в условиях до 700 °C включительно.

Химический состав в % стали 718

Ni Cr Cu Nb Mo Ti Al Co Mn C Si P B S Fe
50,0-55,0 17,0-21,0 <0,30 4,75-5,50 2,80-3,3 0,65-1,15 0,20-0,80 <1,0 <0,35 <0,08 <0,35 <0,015 0,006 <0,015 Остальное

За счет увеличенной доли содержания хрома и молибдена метизы из 718 стали устойчивы к локальной коррозии и коррозионному растрескиванию, в том числе при сочетании воздействия повышенных температур и агрессивных веществ: хлоридов, сероводорода в различной концентрации (минимальный предел текучести при этом должен составлять 1034 МПа).

Наряду со сплавом 718 для производства крепежа, используемого в атомной промышленности, применяется сталь Alloy 660 / Grade 660 / 1.4980. Это жаропрочная нержавеющая сталь аустенитного класса с дисперсионным твердением, высоким сопротивлением ползучести и окислению, низкой магнитной проницаемостью. Карбиды, которые выделяются при соединении входящих в состав никеля, титана и алюминия с углеродом, обеспечивают прочность и стойкость изделий к износу при эксплуатации в условиях высоких (650 - 700 °C) и чрезвычайно низких (800 - 900 °C) температур.

Высокопрочные метизы из стали 660, наряду с ядерной энергетикой, применяются в авиастроении, космической отрасли, производстве криогенной техники.

Химический состав в % стали 660

C Si Mn P S Cr Ni Mo Al Ti V B
0,03-0,08 1,0 1,0-2,0 0,025 0,015 13,5-16,0 24,0-27,0 1,0-1,5 0,35 1,90-2,30 0,10-0,50 0,003-0,01

Следует отметить, что из-за высокого процента содержания в составе стали 660 никеля она часто классифицируется как никелевый сплав.

Технология производства метизов из цветных металлов и контроль качества

Крепежные изделия из никелевого и никель-хромового сплавов изготавливаются методом горячей штамповки. На поверхность остывших заготовок накатывается резьба. После повторной термообработки и остывания с целью выявления недопустимых поверхностных и внутренних дефектов метизы подвергаются обязательным испытаниям методами неразрушающего контроля:

  • визуально-измерительный;

  • капиллярный;

  • ультразвуковой;

  • определение ударной вязкости, твердости, механических свойств при растяжении.

Характеристики крепежа из цветных металлов

Метизы для атомной промышленности соответствуют высоким требованиям отрасли и обладают следующими свойствами и преимуществами:

  • особая прочность и стойкость к износу;

  • устойчивость к высоким температурам;

  • гибкость и пластичность;

  • широкий диапазон рабочих температур (верхний максимум при эксплуатации составляет почти 1000 °C).

Применение метизов из цветных сплавов

В атомной промышленности nuclear fasteners Alloy 718 и Alloy 660 используются для монтажа оборудования (реакторов, парогенераторов, сосудов и емкостей, теплообменников, корпусов насосов) и трубопроводов на:

  • атомных электро- и теплоэлкетростанциях, станциях теплоснабжения с графито-водными реакторами или реакторами на быстрых нейтронах;

  • установках с реакторами для исследований и опытов, эксплуатируемых под давлением при температуре от 0 до 350 °C.

Метизы из никелевого и никель-хромового сплавов востребованы при создании двигателей, работающих в условиях повышенных температур, газовых турбин, космических аппаратов, жаропрочных инструментов. Из новых областей применения – бурильное оборудование, эксплуатируемое под большим напряжением при добыче газа, в том числе кислого, и нефти в прибрежных областях.

Подбор крепежных изделий из цветных металлов

При выборе метизов для монтажа особо ответственного оборудования необходимо учитывать несколько параметров: диаметр, длину, высоту, форму головки элементов, длину и шаг резьбы, класс прочности.

Европейская металлургическая компания предлагает купить метизы из цветных металлов 718 и 660 для атомной промышленности. Мы выполняем комплексные поставки всех видов металлопродукции в страны таможенного союза и СНГ. Заказать изделия можно по телефону или через сайт.

Другие материалы
Сталь EN-JN2039
Сталь G30CrMoV6-4 - 1.7725
EN 10028
Сталь DE 0721
Сталь 304 L
Сталь A420 Grade WPL6 / SA420 Grade WPL6
Сталь A335 Grade P12 / SA335 Grade P12 / K11562
Что такое сталь?