Цирконий пруток

Прутки циркониевые: сортамент, механические свойства и области применения

Циркониевые прутки - это калиброванный прокат круглого сечения, изготавливаемый из технического или реакторного циркония. Материал востребован в химическом машиностроении, атомной энергетике и производстве медицинского оборудования благодаря высокой коррозионной стойкости в агрессивных средах и низкому сечению захвата тепловых нейтронов. Прутки поставляются в горячекатаном, холоднотянутом или кованом состоянии, с последующей термической обработкой для снятия внутренних напряжений.

Сортамент и геометрические параметры

Диаметр циркониевых прутков варьируется от 5 до 200 мм. Длина мерного проката составляет от 1000 до 6000 мм. Предельные отклонения по диаметру соответствуют классам точности h9h12 для холоднотянутых прутков и h11h14 для горячекатаных. Кривизна профиля не превышает 1 мм на 1 м длины для калиброванных изделий.

Химический состав и марки

Основные марки циркониевых прутков:

• Zr 702 технический цирконий с содержанием гафния до 4,5 %, применяется в химических реакторах и теплообменниках.
• Zr 704 легированный оловом (12 %) для повышения прочности при температурах до 350 C.
• Zr 705 с добавлением ниобия (23 %) для работы в щелочных средах и при высоких давлениях.
• Э110 реакторный цирконий с содержанием ниобия 1 %, используется в оболочках твэлов.
• Э125 сплав с оловом и железом для элементов активной зоны ядерных реакторов.

Технологические свойства и обработка

Циркониевые прутки обладают высокой пластичностью в отожжённом состоянии, что позволяет выполнять гибку, вальцовку и высадку без образования трещин. Механическая обработка (точение, фрезерование, сверление) требует применения твёрдосплавного инструмента с охлаждением эмульсией из-за склонности циркония к налипанию. Сварка выполняется в среде аргона высокой чистоты (не менее 99,99 %) для предотвращения охрупчивания. Коррозионная стойкость в кипящей азотной кислоте концентрацией до 70 % составляет менее 0,01 мм/год.

Применение в промышленности

Циркониевые прутки используются в следующих отраслях:

• Химическое машиностроение изготовление валов насосов, штоков клапанов, крепёжных элементов для аппаратов, работающих в соляной и серной кислотах при температурах до 200 C.
• Атомная энергетика производство дистанционирующих решёток, поглощающих стержней и элементов крепления тепловыделяющих сборок.
• Медицинская техника имплантаты и хирургический инструмент благодаря биосовместимости и отсутствию магнитных свойств.
• Электронная промышленность детали вакуумных установок и геттерные элементы.
• Авиастроение крепёж и арматура для гидравлических систем, работающих в условиях высоких температур и агрессивных жидкостей.

Условия эксплуатации и ограничения

Рабочая температура циркониевых прутков в окислительной среде ограничена 400 C из-за начала интенсивного окалинообразования. В восстановительной атмосфере или вакууме материал сохраняет работоспособность до 600 C. При контакте с фтором, хлором и их соединениями коррозия ускоряется. Не допускается эксплуатация в среде влажного фтористого водорода. Прутки из реакторных марок требуют контроля содержания гафния на уровне менее 0,01 % для обеспечения нейтронной прозрачности.

Вопросы и ответы