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域[1]。在化工領域，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備制造的關鍵材料，不僅提高了設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量，質量和經濟效益。

本文概述了我國鋯合金的生產龍頭企業(yè)－－國核寶鈦鋯業(yè)股份公司(簡稱“國核鋯業(yè)”)現有工業(yè)鋯材加工技術水平，對比我國工業(yè)鋯合金技術與國外進口的差異，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，尋求國內外鋯材加工差異，實現我國鋯材加工和發(fā)展技術水平提供了理論和實踐基礎。

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制造、科技研發(fā)和理化檢測為一體的高科技領軍企業(yè)，建成了涵蓋海綿鋯生產、鋯合金熔煉和鍛造、管棒板帶材成品制造在內的我國完整的鋯材產業(yè)體系，形成了專業(yè)化的鋯材生產線及研發(fā)、分析與檢測平臺，年產量可滿足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，隨著國家供給側的結構性改革以及生態(tài)與環(huán)保任務放大，國內石油化工業(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、帶材產品的生產，并依據ASME/ASTM相關規(guī)范要求以及相關行業(yè)、協(xié)會標準制定了一系列內控作業(yè)文件和技術標準。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品實際水平保持一致，在實驗的基礎上建立了嚴格的工業(yè)用優(yōu)質鋯及鋯合金產品標準，以滿足國內客戶高質量的需求。具體內容見表1。

3、產品性能對比

3.1原材料對比

針對工業(yè)級鋯產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》的基礎上，形成了編號為N/SNZ8401－2017《一般工業(yè)用海綿鋯》內部標準標準，并HZr-1牌號的產品提出了加嚴內控要求，各牌號產品的化學元素要求見表2。

經研究發(fā)現，工業(yè)鋯中鉿含量對酸堿性介質腐蝕會產生影響，主要體現在鉿在鋯基體中會形成原電池電位差效應，鋯基體中鉿含量增加會加速鋯在酸堿介質中的腐蝕速率。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)鋯產品中的鉿含量，發(fā)現國外進口工業(yè)鋯產品鉿含量均低于1.0%。

國核鋯業(yè)在技轉西屋技術基礎之上充分掌握了鋯鉿分離技術，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等元素均滿足技術指標要求，由表中可以看出國核鋯業(yè)已具備生產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果如圖1所示。從圖1可見，目前國核鋯業(yè)生產出的產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)鋯板材產品顯微組織見圖2。國核鋯業(yè)生產的R60702(Zr-3)工業(yè)鋯板、管材產品的金相組織如圖3所示。從圖2和圖3對比可見，國核鋯業(yè)生產出的R60702(Zr-3)工業(yè)鋯板、管材產品的成品性能均為再結晶組織形貌，晶粒度評級均為10級。該組織與國外進口工業(yè)鋯產品顯微組織接近。

4、結束語

本文概述了我國鋯合金的生產龍頭企業(yè)－－國核鋯業(yè)工業(yè)鋯加工技術水平，通過對國核鋯業(yè)建立的工業(yè)鋯標準與國內外標準、化學成分、力學性能、金相組織的對比，形成結論如下:

a)國核鋯業(yè)建立了與國外ASME/ASTM規(guī)范要求以及相關行業(yè)標準相一致的工業(yè)鋯材料標準;同時，在實驗的基礎上建立了嚴格的工業(yè)用優(yōu)質鋯及鋯合金產品標準，以滿足國內外客戶高質量的需求。

b)國核鋯業(yè)擁有獨立的海綿鋯生產線，充分掌握了鋯鉿分離技術，目前可以有效控制海綿鋯中鉿含量，已具備生產不同梯度鉿含量的鋯鑄錠能力。

c)國核鋯業(yè)生產的工業(yè)海綿鋯、工業(yè)鋯板、管材的化學成分與國外進口同類產品相當。

d)國核鋯業(yè)生產的R60702(Zr－3)工業(yè)鋯板、管材產品力學性能、金相組織與國外進口同類產品相當。

參考文獻

[1]黃伯云.中國材料工程大典[M].北京:中國化工出版社，2006.

(本文文獻格式:胡旭坤，趙林科，徐濱，等.國產與進口工業(yè)鋯性能對比[J].山東化工，2019，48(06):87－89.)

相關鏈接