制振合金材料在核电站运用

卢小青++王志伟++姜涛

摘 要：阻尼是指任何振动系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以及此一特性的量化表现，阻碍物体的相对运动。并把运动能量转化为热能或者其他可以耗散能量的一种内耗作用。阻尼合金按其原理可分为：复相型、强磁型、位错型和孪晶型。制振合金属于孪晶型合金，其原理对制振合金的孪晶施加外力发生弹性变形，如增大外力至其无法承受便会生成孪晶，在此基础上再增加外力，其孪晶便会成长、扩张，甚至在其他位置生成新的孪晶，当外力解除时，孪晶便自动缩小直至消失。外力正是受到孪晶这样的运动而得以受阻，因而能量得以消耗，达到减振的效果。

关键词：制振合金；阻尼；核电站

1 振动给核电站带来影响

核电厂运行时会产生许多振动和噪声，其中很大一部分来源于风机、泵、电机、空调机组等转动设备，其产生的振动和噪声往往会对基础及其他设备产生危害，隔绝或减弱这些振动对提高核电厂运行安全性和环境友好性有着重要的意义。目前核电厂使用的风机、泵、空调机组等设备大多使用弹簧隔振器进行隔振，由于弹簧是柔性低阻尼的，可以隔离一定振动，但其强度不大，当核电厂遭遇地震等事故时容易损坏，对设备结构造成影响，从而给核电站的安全运行带来安全隐患。因此采用制振合金材料作为振动源构件，可以有效地解决机械制造相关工程领域中的振动和噪声问题，确保核电站安全运行。

2 制振合金性能分析

2.1 制振合金物理特性

制振合金易进行成型加工和切削加工，可进行车床加工、钻孔加工、热轧和冷轧等。不仅可以制成厚板和薄板，甚至还能制成毫米單位尺寸的细线和箔，可制成0.1mm直径的细线和0.05mm的箔。具体物理特性见下表：

2.2 制振合金的阻尼特性

制振合金特性为阻尼高，损失因子（Q-1（×10-2））达到了6.37～7.96%之间，衰减在频率范围为<0.01Hz到超声波的MHz的广泛范围内均能起作用。良好的加工性能可以制成各种各样的形状和结构形式满足不同使用场合。

从图1、图2两张图片可以明显看出用制振合金材料制成的弹簧的阻尼性能要高于普通弹簧。

3 核电站运用的场合

3.1 泵减振/隔振运用

之前的泵和基座连接采用螺栓刚性连接，泵的转动造成的振动会传递给基座，影响其他的相关设备。如果其他设备的造成的振动也会传递给泵，造成相互影响，有可能会产生共振。解决方案在泵和基座之间加入制振合金制成的特殊的隔/减振组件， 依据泵转速、频率、质量等参数，将制振合金设计成具有阻尼特性的设备支座，可将振动转换成压缩或弯曲负荷，同时也将振动能量转化成热能，确保设备运行的平稳性。

3.2 风机减振/隔振运用

之前的风机和基座连接采用弹簧组件隔/减振连接，阻尼效果不是太好，造成风机运行时噪音很大，影响环境和其他设备运行。为了更好解决振动和噪音的问题，采用制振合金制成的特殊结构的零部件作为风机底部支撑。

4 结束语

采用制振合金材料制成的特殊结构组件能很好地解决核电站噪音和振动问题。在考虑核电站减振因素时可以充分考虑该材料带来阻尼优势。

参考文献

[1]丁胜.Fe-Mn合金阻尼性能的研究力[D].四川大学，2007.

[2]戴友春，张春慧.GB/T18258-2000阻尼材料 阻尼性能测试方法[S].2000.

[3]邓华铭，陈树川.锰基高阻尼合金的研究进展[D].上海交通大学，2000.

[4]翁端，刘爽，何嘉昌.锰基阻尼合金研发及产业化国内外现状[D].清华大学，2013.

[5]殷福星.实用M2052合金阻尼行为表征[Z].日本筑波国立材料科学研究所，2003.