核電閥門市場(chǎng)前景非常廣闊，但目前國(guó)內(nèi)閥門制造技術(shù)落后，核閥等高參數(shù)閥門主要靠進(jìn)口，隨著中國(guó)核電建設(shè)漸漸駛?cè)肟燔嚨�，核�?ldquo;國(guó)產(chǎn)化情結(jié)”變得越來越強(qiáng)烈。世界上核電站因閥門裝置密封面出故障而造成的事故約占核電站事故的25%。因此對(duì)核閥材料和制造工藝提出了十分嚴(yán)格的要求。

核閥密封面一般采用堆焊工藝熔焊，閥門密封面堆焊質(zhì)量和生產(chǎn)效率，不僅取決于堆焊材料，而且很大程度上還取決于先進(jìn)的堆焊工藝方法和自動(dòng)化設(shè)備。我國(guó)閥門密封面堆焊技術(shù)的研究工作始于20世紀(jì)60年代初，歷經(jīng)40多年的發(fā)展歷程，閥門堆焊方法從以手工電弧焊和氧-乙烘火焰堆焊等非自動(dòng)化、低效率的堆焊方法，發(fā)展到廣泛采用高效、自動(dòng)化的堆焊方法，如火焰堆焊、等離子弧堆焊以及激光熔覆等。先進(jìn)的堆焊技術(shù)是當(dāng)前各國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)，其中最具應(yīng)用前景的當(dāng)屬激光熔覆技術(shù)。該技術(shù)興起于20世紀(jì)80年代,它是利用具有高能密度的激光束使某種特殊性能的材料快速熔凝在基體材料表面并與基體形成冶金結(jié)合，構(gòu)成與基體成分和性能完全不同的高性能合金熔覆層。

激光熔覆工藝因具有熱輸入準(zhǔn)確控制，焊接速度高，冷卻速度快,熱畸變小,厚度、成分和稀釋率可控性好的特點(diǎn)，可以獲得組織致密、高性能(如耐磨性、耐腐蝕性能、抗氧化性能、熱障性能、熱氣蝕和沖蝕磨損等)的合金堆焊層，具有傳統(tǒng)堆焊方法所不具備的優(yōu)勢(shì)，因此，將激光熔覆技術(shù)應(yīng)用于密封面的強(qiáng)化受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的重視，并已在眾多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

因核電的迅猛發(fā)展，國(guó)家政策的支持和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求，掌握研制高參數(shù)核電閥門技術(shù)迫在眉睫,激光熔覆在表面強(qiáng)化技術(shù)中突出的優(yōu)勢(shì)和在實(shí)際應(yīng)用中良好的效果,使得許多學(xué)者正致力于將其應(yīng)用到核電閥門密封面強(qiáng)化的研究中。

有學(xué)者在核閥閥瓣密封面奧氏體基體上采用激光堆焊工藝熔覆Co基合金，并與等離子噴焊層和電弧堆焊層進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明激光熔覆獲得的強(qiáng)化層表面光滑平整，一次激光熔覆層能達(dá)到3mm。熔層組織與其它傳統(tǒng)堆焊工藝相比，廢品率小于5%,晶粒顯著細(xì)化，稀釋率小，成品率高，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中腐蝕率最低頁。而且還測(cè)試了涂層的硬度和耐磨性,激光熔覆層的平均硬度達(dá)到HV740〜860,而等離子弧堆焊層平均硬度只有HV520〜560。兩種強(qiáng)化工藝下的堆焊層經(jīng)過3000次沖擊，磨損量分別為1. 2mg和2. 53mg。

至目前為止，核閥密封面堆焊材料一般為含鉆合金，如Stellite6或Stellite21等。但是鉆基合金存在兩個(gè)突出的問題: 一是我國(guó)是鉆資源十分缺乏的國(guó)家，鉆礦儲(chǔ)量小于2%的世界儲(chǔ)量，所需鉆資源主要靠進(jìn)口鉆精礦和回收利用含鉆廢料；二是鉆基合金磨損和腐蝕碎片中的Cow受激發(fā)將形成Co60同位素，這會(huì)延長(zhǎng)核輻射的半衰期，在停堆檢修時(shí)造成檢修時(shí)間的延長(zhǎng)和對(duì)維修人員的威脅，也會(huì)大大增加核燃料屏蔽的難度和成本。因此,國(guó)家第三代大型壓水堆核電站，包括美國(guó)的AP1000和法國(guó)核級(jí)閥門的密封面都要求采用無鉆合金。20世紀(jì)90年代以來國(guó)內(nèi)使用的代鉆合金有NDG-2 # 鐮基合金.TDG-5鐵基合金焊絲以及SF-6鐵基鋸猛堆焊焊條，但這些代鉆材料還沒有像鉆基材料那樣得到用戶的認(rèn)可。國(guó)外使用的代鉆合金有410、440C、616和Norem02/02A 等。采用較多的是616和Norem02/02A類不銹鋼合金，但它們的耐高溫能力仍然受限。因此代鉆材料的使用、研制及推廣任重道遠(yuǎn)。

綜上可見，激光熔覆技術(shù)是一種有前景的先進(jìn)表面處理技術(shù)，是提高閥門密封面質(zhì)量的有效途徑,并已成功進(jìn)入應(yīng)用階段。釆用激光熔覆技術(shù)、控制熔覆層的成分和選擇合理的熔覆工藝可使基體獲得其它表面強(qiáng)化技術(shù)難以得到的性能，充分發(fā)揮原材料的潛力。

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