Ванадиевый пруток: сортамент, механические свойства и применение в промышленности
Ванадиевый пруток сортовой прокат сплошного сечения, изготавливаемый из технически чистого ванадия (V) марок ВНМ-1, ВНМ-2, ВНМ-3 по ТУ 48-19-69-80 или из ванадиевых сплавов (VNb, VTa, VW). Материал характеризуется высокой температурой плавления (от 1880 до 1920 C), низким сечением захвата тепловых нейтронов и устойчивостью к коррозии в агрессивных средах. Прутки поставляются в горячекатаном, кованом или калиброванном исполнении с диаметром от 5 до 120 мм и длиной от 500 до 4000 мм.
Технические характеристики и сортамент
Механические свойства ванадиевого прутка зависят от степени деформации и термической обработки. В отожжённом состоянии предел прочности на растяжение (в) составляет от 250 до 350 МПа, относительное удлинение () от 20 до 35 %. Твёрдость по Бринеллю (HB) от 80 до 120. Плотность ванадия 6,11 г/см. Температура рекристаллизационного отжига от 900 до 1100 C. Прутки поставляются с допуском по диаметру h9h11 по ГОСТ 2590-2006.
| Марка | Диаметр, мм | Предел прочности в, МПа | Относительное удлинение , % | Твёрдость HB |
|---|---|---|---|---|
| ВНМ-1 | от 10 до 50 | от 280 до 350 | от 25 до 35 | от 90 до 110 |
| ВНМ-2 | от 5 до 80 | от 250 до 320 | от 20 до 30 | от 80 до 100 |
| V10Nb | от 15 до 60 | от 400 до 500 | от 15 до 25 | от 130 до 160 |
Области применения
Ванадиевый пруток востребован в отраслях, где требуются жаропрочность, коррозионная стойкость и ядерная чистота материала:
- Атомная энергетика изготовление оболочек ТВЭЛов, элементов активной зоны быстрых реакторов (БН-600, БН-800), конструкций, работающих в контакте с жидкометаллическими теплоносителями (натрий, свинец).
- Аэрокосмическая промышленность детали газотурбинных двигателей, сопловые аппараты, теплозащитные экраны, работающие при температурах от 800 до 1200 C.
- Химическое машиностроение арматура и трубопроводы для перекачки соляной, серной и фосфорной кислот при температурах до 200 C.
- Электронная промышленность мишени для магнетронного распыления, контакты вакуумных выключателей, подложки для полупроводниковых приборов.
- Медицинская техника имплантаты и инструменты, требующие биосовместимости и немагнитных свойств.
Особенности обработки и свариваемости
Ванадиевый пруток поддаётся механической обработке резанием (точение, фрезерование, сверление) твёрдосплавным инструментом с охлаждением эмульсией. Сварка выполняется в среде инертного газа (аргонодуговая TIG) или электронным лучом в вакууме. Перед сваркой требуется зачистка поверхности от оксидной плёнки. Гибка возможна в нагретом состоянии (от 300 до 500 C) для предотвращения растрескивания. Прутки поставляются с травлёной или обточенной поверхностью, без окалины и заусенцев.
Вопросы и ответы
Какие марки ванадиевого прутка наиболее распространены?
Наибольшее применение находят марки ВНМ-1 (высокая чистота для атомной отрасли) и ВНМ-2 (общетехнического назначения). Для жаропрочных узлов используют сплавы V10Nb или V5W.
Какой допуск по диаметру обеспечивается для калиброванного прутка?
Калиброванный ванадиевый пруток поставляется с допуском h9h10 по ГОСТ 2590-2006. Для горячекатаного проката допуск составляет h11h12.
Возможна ли поставка прутка немерной длины?
Да, допускается поставка немерной длины в пределах от 500 до 4000 мм с остатком не более 10 % от партии. Кратность мерной длины согласовывается при заказе.
Как ванадиевый пруток ведёт себя в контакте с расплавленным натрием?
Ванадий демонстрирует высокую стойкость к жидкометаллической коррозии в натрии при температурах до 700 C. Скорость коррозии не превышает 0,01 мм/год при содержании кислорода в натрии менее 10 ppm.