Особенности крепежа и эксплуатации резьбовых соединений на атомных электростанциях (АЭС).

Нержавеющие стали и сплавы нашли широкое применение в атомных энергетических установках. Воздействие радиации может привести к повышению склонности металла к хрупкости, снижению усталостной прочности. При эксплуатации резьбовых соединений возникает ещё ряд специфических проблем. Высокая вязкость, низкие предел текучести и антифрикционные свойства коррозионностойких сталей в комплексе приводят к тому, что образование задиров на витках резьбы может произойти уже при сравнительно невысоких нагрузках. Поэтому очень часто в процессе сборки или разборки резьбового соединения происходит заедание с последующей пластической деформацией витков резьбы и заклиниванием на повреждённом участке.

Более подробно эта проблема рассмотрена в статье «Как решить проблему заедания нержавеющего крепежа» нашего сайта.

Для предотвращения повреждения нержавеющего крепежа при монтаже и облегчения последующего демонтажа рекомендуется использовать специальные резьбовые смазочные материалы. При выборе резьбовой смазки необходимо учитывать, что на атомных электростанциях резьбовые соединения подвержены воздействию радиоактивного излучения, повышенных температур и влаги. Под действием радиации многие смазки постепенно разрушаются, утрачивая свои эксплуатационные свойства. Кроме того, некоторые компоненты смазок, например сурьма, могут трансформироваться в радиоактивные изотопы и сами начинают излучать. Поэтому применяемые в таких условиях смазочные материалы не должны содержать элементов, которые могут быть активированы в процессе работы реактора.

Компания Dow Corning разработала специальные антифрикционные покрытия на основе твёрдых смазок. Уникальная особенность этих покрытий в том, что многие из них устойчивы к длительному воздействию радиоактивного излучения.

В отличие от традиционных смазочных материалов, наносимых непосредственно перед сборкой соединений, антифрикционные покрытия наносятся заблаговременно и работают после цикла отверждения.

Эти материалы подобны краскам, которые вместо красящего пигмента содержат частицы твёрдых смазочных веществ, равномерно распределённые в смеси смол и растворителей.

Твёрдые смазки присутствуют в составе антифрикционных покрытий в виде композиций, как 

правило, содержащих высокодисперсные порошки графита, дисульфида молибдена и специальных наполнителей в оптимально подобранной концентрации. Обеспечение синергетического взаимодействия нескольких твёрдых смазок позволяет добиться высоких эксплуатационных свойств композиции при наименьшей её себестоимости. Кроме того, твёрдые смазки отличаются химической инертностью, термической и окислительной стабильностью.

Компании, производящие диагностическое оборудование для атомных энергетических установок, столкнулась с проблемами затруднённого монтажа и демонтажа, заедания резьбовых соединений при обслуживании своих диагностических комплексов.

Решение было найдено в виде применения сухих антифрикционных покрытий. Были испытаны антифрикционные покрытия для резьбовых соединений корпусов радиационно-стойких телевизионных систем контроля на АЭС. Системы предназначены для оперативного осмотра внутренней поверхности графитовой кладки, топливных каналов реакторов. Применение жидких и пластичных смазочных материалов здесь недопустимо из-за риска загрязнения внутренних электронных и оптических компонентов.

Композиция антифрикционного покрытия включает дисульфид молибдена, графит, полиамидное связующее вещество и растворители. После очистки и обезжиривания резьбовой 

поверхности покрытие наносилось путём распыления. Полимеризация нанесённого покрытия осуществлялась с нагревом детали до 220 °C и выдержкой в течение 30 минут. При этом толщина отверждённой плёнки составила 11±1 мкм.

В процессе испытаний собранное изделие подвергалось воздействию гамма-излучения с интегральной дозой 2•108 Рад. При этом визуально оценивалось изменение качества покрытия после нескольких циклов откручивания-закручивания с измерением момента вращения.

Внешний вид и цвет покрытия после воздействия гамма-излучения не изменились. После нескольких циклов откручивания-закручивания деталей осыпания и стирания покрытия не обнаружено. Максимальный момент откручивания-закручивания после воздействия излучения остался прежним (среднее значение менее 2•10–3 Н•м), заедания и скрип отсутствовали.

По результатам испытаний было принято решение о внедрении технологии нанесения антифрикционного покрытия в производство. Применение новинки позволило решить проблему заедания при сборке и разборке резьбовых соединений корпусов радиационно-стойких телевизионных систем. При этом покрытие сохраняет свои эксплуатационные свойства и остаётся эффективным даже при работе в экстремальных условиях воздействия радиации, высоких температур и влаги.

В конце данной статьи вновь хочется напомнить Вам о том, что наша компания ООО "Ижснабметиз" имеет собственное высокотехнологичное производство, и мы всегда готовы обсудить с заказчиком заказ на производство или поставку любого специализированного или нестандартного крепежа, в том числе такого, как крепеж для АЭС.