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國產(chǎn)與進口工業(yè)鋯棒鋯鍛件性能對比

發(fā)布時間：2024-10-23 10:24:35 瀏覽次數(shù) ：

1、引言

鋯及鋯合金由于其熱中子吸收截面小，且具有良好的力學性能、加工成型性能、焊接性能、耐酸、堿腐蝕性能而被廣泛用于原子能及化工等領(lǐng)域[1]。在化工領(lǐng)域，工業(yè)鋯主要用于酸性，強還原性及溫度較高且含有鹵族離子的醋酸、醋酐等化工裝置中。工業(yè)鋯的主要產(chǎn)品有鍛件、板帶材、管棒材等，用于制作壓力容器、換熱器、塔器、攪拌器等化工裝置。選用鋯材作為化工設(shè)備制造的關(guān)鍵材料，不僅提高了設(shè)備的使用壽命和可靠性，而且改善了工作環(huán)境，提高了化工原料的產(chǎn)量，質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

本文概述了我國鋯合金的生產(chǎn)龍頭企業(yè)－－國核寶鈦鋯業(yè)股份公司(簡稱“國核鋯業(yè)”)現(xiàn)有工業(yè)鋯材加工技術(shù)水平，對比我國工業(yè)鋯合金技術(shù)與國外進口的差異，以及國核鋯業(yè)和國外進口R60702(Zr－3)工業(yè)鋯板材、管材產(chǎn)品的化學成分、金相組織、力學性能的差異。為發(fā)展我國工業(yè)鋯合金加工技術(shù)，尋求國內(nèi)外鋯材加工差異，實現(xiàn)我國鋯材加工和發(fā)展技術(shù)水平提供了理論和實踐基礎(chǔ)。

2、企業(yè)發(fā)展概況

國核寶鈦鋯業(yè)股份公司是集鋯及鋯合金材料生產(chǎn)制造、科技研發(fā)和理化檢測為一體的高科技領(lǐng)軍企業(yè)，建成了涵蓋海綿鋯生產(chǎn)、鋯合金熔煉和鍛造、管棒板帶材成品制造在內(nèi)的我國完整的鋯材產(chǎn)業(yè)體系，形成了專業(yè)化的鋯材生產(chǎn)線及研發(fā)、分析與檢測平臺，年產(chǎn)量可滿足100臺百萬千瓦級核電機組用核級鋯材的需要及石油化工、醋酸及精細化工等行業(yè)對工業(yè)級鋯材的需求。

近年來，隨著國家供給側(cè)的結(jié)構(gòu)性改革以及生態(tài)與環(huán)保任務(wù)放大，國內(nèi)石油化工業(yè)迅速發(fā)展，化工裝備對工業(yè)鋯加工材的需求量逐年增加。國核鋯業(yè)利用自身產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，相繼完成了100余份合同涉及管、板、棒、絲、帶材產(chǎn)品的生產(chǎn)，并依據(jù)ASME/ASTM相關(guān)規(guī)范要求以及相關(guān)行業(yè)、協(xié)會標準制定了一系列內(nèi)控作業(yè)文件和技術(shù)標準。同時，為滿足化工行業(yè)對長周期耐腐蝕材料的需求，確保與國外進口鋯及鋯合金產(chǎn)品實際水平保持一致，在實驗的基礎(chǔ)上建立了嚴格的工業(yè)用優(yōu)質(zhì)鋯及鋯合金產(chǎn)品標準，以滿足國內(nèi)客戶高質(zhì)量的需求。具體內(nèi)容見表1。

3、產(chǎn)品性能對比

3.1原材料對比

針對工業(yè)級鋯產(chǎn)品對化學成分的嚴格要求，國核鋯業(yè)在ASTMB494/B494M《原生鋯》和有色行業(yè)標準YS/T397《海綿鋯》的基礎(chǔ)上，形成了編號為N/SNZ8401－2017《一般工業(yè)用海綿鋯》內(nèi)部標準標準，并HZr-1牌號的產(chǎn)品提出了加嚴內(nèi)控要求，各牌號產(chǎn)品的化學元素要求見表2。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)鋯中鉿含量對酸堿性介質(zhì)腐蝕會產(chǎn)生影響，主要體現(xiàn)在鉿在鋯基體中會形成原電池電位差效應(yīng)，鋯基體中鉿含量增加會加速鋯在酸堿介質(zhì)中的腐蝕速率。同時，降低鉿含量可以明顯改善鋯材的加工性能及成形性能，因此低鉿的工業(yè)鋯制品具有較好的加工性能及耐酸堿腐蝕性能。另外，國核鋯業(yè)分析了國外進口工業(yè)鋯產(chǎn)品中的鉿含量，發(fā)現(xiàn)國外進口工業(yè)鋯產(chǎn)品鉿含量均低于1.0%。

國核鋯業(yè)在技轉(zhuǎn)西屋技術(shù)基礎(chǔ)之上充分掌握了鋯鉿分離技術(shù)，目前可以有效控制海綿鋯中鉿含量，以此控制鋯鑄錠中鉿含量，國核鋯業(yè)采用不同鉿含量海綿鋯所熔R60702(Zr-3)鑄錠鉿含量見表3，其余Fe+Cr、N、O、C、H等元素均滿足技術(shù)指標要求，由表中可以看出國核鋯業(yè)已具備生產(chǎn)不同梯度鉿含量的鋯鑄錠能力。

3.2力學性能對比

國核鋯業(yè)與國外進口R60702(Zr－3)鋯合金板材力學性能結(jié)果如圖1所示。從圖1可見，目前國核鋯業(yè)生產(chǎn)出的產(chǎn)品力學性能與國外進口的力學性能基本一致。

3.3金相組織

國外進口R60702工業(yè)鋯板材產(chǎn)品顯微組織見圖2。國核鋯業(yè)生產(chǎn)的R60702(Zr-3)工業(yè)鋯板、管材產(chǎn)品的金相組織如圖3所示。從圖2和圖3對比可見，國核鋯業(yè)生產(chǎn)出的R60702(Zr-3)工業(yè)鋯板、管材產(chǎn)品的成品性能均為再結(jié)晶組織形貌，晶粒度評級均為10級。該組織與國外進口工業(yè)鋯產(chǎn)品顯微組織接近。