Фольга циркониевая: технические характеристики и применение
Фольга циркониевая востребованный вид проката из циркония и его сплавов, получаемый методом холодной прокатки с последующим отжигом. Материал характеризуется высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, низким сечением захвата тепловых нейтронов и стабильностью механических свойств при повышенных температурах. Толщина фольги варьируется от 0,05 до 0,5 мм, ширина полосы от 100 до 600 мм. Поставляется в рулонах или отрезных листах.
Основные марки и стандарты
Производство циркониевой фольги регламентируется техническими условиями и отраслевыми стандартами. Выбор марки зависит от условий эксплуатации и требований к коррозионной стойкости.
- Цирконий технический (марки Э110, Э125) для ядерной энергетики и химического машиностроения.
- Цирконий с добавками ниобия (ZrNb) повышенная жаропрочность и стойкость к водородному охрупчиванию.
- Цирконий высокой чистоты (ИЦ-1, ИЦ-2) для электронной промышленности и вакуумной техники.
- Сплав ZrSn (Zircaloy-2, Zircaloy-4) стандарт для тепловыделяющих сборок реакторов PWR и BWR.
Технические параметры
| Параметр | Значение | Единица измерения | Метод испытания | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности при растяжении | от 350 до 550 | МПа | ГОСТ 1497 | для отожжённого состояния |
| Относительное удлинение | от 15 до 30 | % | ГОСТ 1497 | на образцах толщиной 0,2 мм |
| Твёрдость по Виккерсу | от 120 до 180 | HV | ГОСТ 2999 | нагрузка 5 кгс |
| Плотность | от 6,49 до 6,55 | г/см | ГОСТ 18898 | при 20 C |
| Температура плавления | от 1850 до 1860 | C | для чистого циркония |
Области применения
Циркониевая фольга востребована в отраслях, где требуется сочетание коррозионной стойкости и радиационной прозрачности. Основные направления использования:
- Ядерная энергетика оболочки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), дистанционирующие решётки, поглощающие стержни систем управления и защиты (СУЗ).
- Химическая промышленность футеровка реакторов и теплообменников, работающих с соляной, серной и фосфорной кислотами при температурах до 300 C.
- Электроника и вакуумная техника подложки для тонкоплёночных резисторов, конденсаторов, газопоглотители (геттеры) в электровакуумных приборах.
- Медицинское оборудование рентгеновские фильтры, компоненты имплантатов (биосовместимость циркония подтверждена стандартами ISO 10993).
- Авиа- и ракетостроение теплозащитные экраны, элементы камер сгорания, работающие в окислительной среде при температурах от 60 до +400 C.
Особенности обработки и эксплуатации
Фольга циркониевая обладает высокой пластичностью, что позволяет выполнять гибку, штамповку и сварку в среде аргона. При контакте с кислородом при температурах выше 400 C образуется плотная оксидная плёнка, защищающая материал от дальнейшего окисления. Однако при нагреве свыше 800 C в атмосфере водорода возможно охрупчивание, поэтому термообработку проводят в вакууме или инертной среде. Для резки рекомендуется использовать гидроабразивные станки или лазерные установки механическая резка может приводить к заусенцам и наклёпу.
Вопросы и ответы
Какая толщина циркониевой фольги считается стандартной?
Стандартный диапазон толщин от 0,05 до 0,5 мм. Наиболее востребованы позиции 0,1 мм, 0,2 мм и 0,3 мм. Возможно изготовление фольги толщиной до 1,0 мм по индивидуальному заказу.
Чем циркониевая фольга отличается от титановой?
Цирконий превосходит титан по коррозионной стойкости в соляной и серной кислотах, а также имеет значительно меньшее сечение захвата тепловых нейтронов (0,18 барн против 5,6 барн у титана). Однако цирконий уступает титану по удельной прочности и стоимости.
Можно ли сваривать циркониевую фольгу с нержавеющей сталью?
Прямая сварка циркония с нержавеющей сталью не рекомендуется из-за образования хрупких интерметаллидов. Для соединения применяют промежуточные вставки из ниобия или ванадия, либо используют диффузионную сварку в вакууме.
Как хранить циркониевую фольгу?
Хранение в сухом отапливаемом помещении при относительной влажности не более 60% и температуре от 15 до 25 C. Фольгу упаковывают в полиэтиленовую плёнку с влагопоглотителем. Срок хранения без переконсервации до 12 месяцев.