Ванадий

Ванадий: технические характеристики и применение в промышленности

Ванадий легирующий элемент с атомным номером 23, относящийся к группе тугоплавких металлов. В чистом виде представляет собой пластичный металл серебристо-серого цвета с плотностью 6,11 г/см и температурой плавления 1910 C. В промышленности ванадий используется преимущественно в виде феррованадия (FeV), пентаоксида ванадия (VO) и металлического ванадия высокой чистоты. Основные физико-механические свойства: предел прочности при растяжении от 450 до 600 МПа, твёрдость по Бринеллю от 100 до 150 HB, модуль упругости 127,6 ГПа.

Основные марки и формы поставки

Ванадий поставляется в нескольких формах в зависимости от требований технологического процесса:

• Феррованадий FeV40, FeV60, FeV80 содержание ванадия от 40 до 80 %, используется для легирования сталей.
• Пентаоксид ванадия VO порошок с содержанием основного вещества от 98 до 99,5 %, применяется в химической промышленности и производстве катализаторов.
• Металлический ванадий слитки, прутки, листы, проволока с чистотой от 99,5 до 99,95 %.
• Ванадиевые сплавы например, VAl, VCr, VTi для аэрокосмической и атомной промышленности.

Технические параметры и стандарты

Стандарты качества регламентируются ГОСТ 27130-94 (феррованадий), ТУ 48-4-203-90 (пентаоксид ванадия) и международными спецификациями ASTM A102-04.

Применение в промышленности

Ванадий востребован в отраслях, где требуются высокая прочность, износостойкость и жаропрочность материалов:

• Чёрная металлургия легирование конструкционных, инструментальных и быстрорежущих сталей. Добавка от 0,1 до 0,3 % ванадия повышает предел текучести на 2030 % и улучшает прокаливаемость.
• Авиастроение и ракетная техника титановые сплавы ВТ6, ВТ22 с содержанием ванадия от 4 до 6 % для деталей планера, лопаток компрессоров и крепежа, работающих при температурах от 253 до +400 C.
• Химическая промышленность катализаторы на основе VO в производстве серной кислоты (контактный аппарат), малеинового ангидрида и очистке отходящих газов от оксидов азота.
• Атомная энергетика ванадиевые сплавы VCrTi для оболочек твэлов и элементов активной зоны реакторов на быстрых нейтронах, устойчивые к радиационному распуханию.
• Аккумуляторные системы ванадиевые редокс-батареи (VRFB) для стационарного хранения энергии мощностью от 100 кВт до 10 МВт.

Условия эксплуатации и ограничения

Ванадий и его сплавы сохраняют работоспособность в следующих условиях:

• Температурный диапазон от 196 до +600 C для конструкционных сплавов, до +1000 C для жаропрочных составов.
• Коррозионная стойкость устойчив к воздействию морской воды, растворов щелочей и разбавленных кислот. В концентрированной серной и соляной кислотах при нагреве выше 60 C скорость коррозии возрастает.
• Радиационная стойкость сохраняет пластичность при флюенсе нейтронов до 10 н/см.
• Ограничения не рекомендуется применение в среде расплавленных щелочных металлов и в контакте с графитом при температурах выше 800 C из-за образования карбидов.

Вопросы и ответы