Zr702 против Zr705: какой сорт циркония выбрать?

Обзор продукции

Проверено и поддерживается инженерной командой Shaanxi Qianyi Tuoda Technology Co., Ltd.

Zr702 против Zr705: какой сорт циркония выбрать?

Если вы помните только один номер с этой страницы: Zr705 имеет предел текучести 379 МПа, Zr702 только 207 МПа-почти вдвое, но оба показывают скорость коррозии ниже 0,05 мм/год при кипячении 20% HCl. Для чистой коррозионной стойкости, сложных форм или тяжелой сварки укажите Zr702 (UNS R60702, нелегированный цирконий). Для высокой механической нагрузки - валы насоса, элементы смесителя, стебли клапанов высокого давления, внутренние элементы сосудов под давлением - указать Zr705 (UNS R60705, цирконий - 2,5% Nb). Оба сорта должны держаться подальше от фтористоводородной кислоты, окисляющих хлоридов, маловодной концентрированной азотной кислоты и соляной кислоты выше примерно 149 °C. Прочитайте таблицу At a Glance, затем раздел о режиме отказа, прежде чем записать марку в заказ на покупку.

Оригинальное название: Zr702 vs Zr705

Оба типа имеют одинаковую пассивную ZrO₂ пленкаЕдинственная разница, которая имеет значение в обслуживании, это ниобий и то, что он покупает вам-прочность, при небольшой премии коррозии.

Что такое Zr702 и Zr705

Zr702 цирконий коммерческой чистоты: Zr + Hf ≥ 99,2%, с no nobiumГафний ограничен 4,5% - не потому, что он вреден, а потому, что цирконий и гафний добываются вместе, и их свойства настолько близки, что коммерческий («химический») сорт гафния не удосуживается ниже 4,5%. Zr705 представляет собой цирконий-ниобий сплав: Zr + Hf ≥ 95,5% с 2,0 - 3,0% Nb. Ниобий образует мелкие осадки, которые примерно удваивают силу выхода.

Оба они Коммерческий Не путайте их с ядерными марками, такими как Циркалой-2/Циркалой-4 (UNS R60802/R60804), которые перевозят олово, железо, хром и никель для облицовки топлива. Zr702 и Zr705 являются рабочими лошадками химико-технологического оборудования. Если вы взвешиваете цирконий против титана, наше сравнение титан против циркония в уксусной кислоте показывает, почему цирконий выигрывает в восстановлении кислот там, где титан терпит неудачу.

Цирконий находится непосредственно над титаном в периодической таблице, поэтому оба образуют плотную, стабильную оксидную пленку, и оба ценятся за коррозионную службу.(химический) цирконий изготавливается из цирконного песка путем карботермического восстановления и хлорирования; Гафний, почти идентичный химически, либо удаляется для ядерного использования, либо оставляется в Эта общая, сложная цепочка поставок является большой частью того, почему цирконий стоит в несколько раз дороже титана.

Помимо химических заводов, очень низкое сечение поглощения нейтронов циркония-около 0,18 амбаров, против примерно 5 для титана и намного выше для большинства сталей-делает его ценным везде, где материал должен находиться рядом с реактором или линией переработки без впитывания нейтронов или плохой активации.(Циркалой-2/4) квалифицируются для облицовки топлива; Коммерческие марки Zr702 и Zr705 не используются для облицовки, но распространены в перерабатывающем оборудовании, таком как сосуды для растворов, центробежные контакторы и трубопроводы, Именно поэтому цирконий продолжает появляться в самых требовательных технологических потоках.

Миф о «Чистый цирконий сопротивляется всему»

Общее предположение заключается в том, что, поскольку Zr702 является " чистым ", он сопротивляется каждому химическому веществу. Уменьшение кислот - соляная, серная, уксусная, муравьиная, молочная-но она быстро атакуется фтористоводородной кислотой, окисляющими хлоридами, маловодной концентрированной азотной кислотой, акварегией и несколькими другими окислителями. Ниже примерно 149 °C цирконий превосходно в соляной кислоте при всех концентрациях вплоть до точки кипения; выше этой температуры риск возникновения Водородный пикап Появляется.

Точное утверждение не «чистый цирконий сопротивляется всему». в СМИ, где пассивная пленка стабильна - И быстро проваливается там, где этот фильм разрушен».

Именно поэтому наиболее полезной частью этой страницы является раздел «Режим сбоя» ниже. Выбор класса не может исправить ошибку неправильной среды.

Полезный способ представить отказ-оксидная пленка. При восстановлении кислот пленка ZrO2 стабильна и самовосстанавливается, поэтому металл по существу инертен. Ввести фторид, сильный окислитель или окисляющий ион металла, и пленка либо растворяется, либо предотвращает реформинг, так что голый металл корродирует в течение нескольких часов. Сорт, который вы выбираете, не может изменить эту химию; только окружающая среда или другой сплав.

Сила: как Zr705 почти удвоился

Цифры переводятся в a + 46% растяжения и + 83% выхода для Zr705. Для дизайнера это означает более тонкие секции, меньшее количество опор или просто деталь, которая не будет деформироваться под нагрузкой. Цирконий стоит дорого, поэтому экономия прочности редко окупает сам материал-Zr705 зарабатывает свою премию, когда В противном случае часть была бы ограничена силойНо не в тех случаях, когда вы пытаетесь сохранить металл.

Для дизайнера разрыв в урожайности является конкретным: a Вал Zr705 несет примерно на 80% большую нагрузку изгиба или кручения, чем вал Zr702 того же диаметра, или достигает той же нагрузки на меньшем участке.(около 275 МПа) и Ti-6Al-4V (около 880 МПа), но Zr705 сохраняет свою коррозионную стойкость в HCl, где даже Ti-6Al-4V выходит из строя. Выберите Zr705, когда компонент ограничен по прочности и среда уменьшается.

Когда самого циркония недостаточно, следующим шагом вверх по лестнице коррозии является: танталТанталум инженеры-металлисты достигают только после превышения температуры циркония или концентрации, но он может стоить в пять-десять раз дороже циркония, Hastelloy C-276 охватывает многие окисляющие и смешанные среды, которые цирконий не может, Однако он подвергается воздействию соляной кислоты при высокой температуре, где цирконий выделяется. Практическое правило состоит в том, чтобы попробовать цирконий сначала (самый дешевый из экзотических вариантов), затем тантал, затем Hastelloy, в этом порядке стоимости.

Коррозия: где два класса одинаковы

Поскольку оба сорта образуют одну и ту же пленку ZrO₂, их коррозионное поведение почти полностью перекрывается в среде, где сияет цирконий: соляная кислота (все концентрации до кипения), серная кислота (до примерно 70%, значительно выше кипения), азотная кислота (до примерно 70%, до 250 °C), уксусная/муравьиная/молочная кислоты, мочевина и карбамат, горячие щелочи, большинство органических кислот и карбамат. сокращение Хлористые среды, такие как морская вода. При кипячении 20% HCl обе марки сидят ниже 0,05 мм/год - причина, по которой цирконий является по умолчанию для дистилляционных колонн HCl и ребойлеров.

В отличие от этого, титан разрушается в соляной кислоте: даже при комнатной температуре и низкой концентрации ионы хлорида разрушают пленку TiO2, а металл катастрофически корродирует. Грады коррозии HCl для титана показать, почему инженеры стремятся к цирконию (или титану палладия) вместо этого. Для морской перевозки соответствующее сравнение Gr2 против Gr7 титанаДля циркония хлорид является проблемой только тогда, когда он окисление хлорид (см. режимы отказа).

Типичные скорости коррозии рассказывают историю: при кипячении 20% HCl обе марки остаются менее 0,05 мм/год; в 37% HCl цирконий остается пригодным хорошо после 100°C, в то время как 316L нержавеющая и большинство никелевых сплавов уже атакуют. Серная кислота аналогична, хорошо примерно до 70% и значительно выше кипения. Два сорта расходятся только в последней фракции случаев края, Не в широком диапазоне нормальной химической службы.

Компромисс между прочностью и коррозией (поставщики деталей пропускают)

Zr705 не является "более коррозионно-стойким", чем Zr702. Богатые ниобием осадки могут выступать в качестве инициативных мест для локализованной атаки, поэтому Zr705's Всекруговая коррозионная стойкость немного ниже Zr702. В восстановлении кислот (HCl, H₂) Zr705 не лучше, чем Zr702-это немного хуже-при этом стоит дороже. Его единственный реальный пункт продажи по сравнению с Zr702-это сила.

Эмпирическое правило: никогда не указывайте Zr705 для получения "лучшей коррозии". Укажите его только тогда, когда вам нужен выход.

Это тот же компромисс, который вы видите внутри титановых семейств-сравните. Gr7 vs Gr12 титан (палладий для коррозии против молибдена для прочности) или Ni200 против Ni201 никель (углеродный контроль против высокотемпературного обслуживания). Alloing всегда торгует одной собственностью на другую.

Ниобий в Zr705 осаждается в виде мелких бета-фазных частиц во время охлаждения; эти частицы слегка анодны к альфа-матрице и могут действовать как места инициации в нескольких агрессивных средах. Эффект незначителен в большинстве услуг и невидим в HCl, но реален в сильно окисляющих условиях, что является еще одной причиной, по умолчанию Zr702 является для чистой коррозионной стойкости.

Как прочитать сертификат Mill

Обе категории покрываются ASTM B551/B551 M (ASME SB551) для полосы, листа и пластины. Химические и механические пределы ниже приведены в значениях, которые вы должны видеть в EN 10204 3.1 MTC.

При приемке подтвердите, что Nb находится в пределах 2,0 - 3,0% для Zr705, кислород находится в крышке, а водород-на уровне или ниже 0005%. Гафний до 4,5% является нормальным для обоих сортов-не отказывайте сертификат только потому, что присутствует гафний. Титановая - пластина Стандарт ASTM B265 or титановая труба ASTM B338То же самое относится и к чтению MTC.

Помимо химии, настаивайте на правильных тестах формы: пластина должна иметь ультразвуковое тестирование и отчет о плоскостности, труба нуждается в гидравлических или холодных токах, а штангу следует проверить на прямолинейность и состояние поверхности. Сертификат EN 10204 3.1 связывает каждое значение с фактическим теплом, которое имеет значение, когда деталь попадает в сосуд под давлением или смежную с ядерной линией.

Обработка циркония ближе к механической обработке нержавеющей или титана 316L, чем к углеродистой стали: металл word-hardens быстро, поэтому используйте острые, положительные грабли инструменты, жесткую установку, умеренную скорость резания и щедрую подачу, чтобы оставаться впереди закаленного слоя. Ужин, повторная резка рабочих закаленных поверхностей и встроенная кромка все ускоряют износ инструмента. Рекомендуется охлаждающая жидкость, и шлифование или проволочная пыль должны быть собраны и утилизированы безопасно, потому что мелкий цирконий воспламеняется. Поверхность, обработанная серебром, является признаком того, что цех контролирует как сплав, так и процесс.

Сварка и формование: почему Zr702 проще

Обе марки свариваются GTAW (TIG) с полная защита инертного газа - Любой воздушный контакт разрушает сварной шов; яркая серебристая бусина означает, что экранирование было хорошим, синяя или серая шарика означает загрязнение. Zr702 не имеет второй фазы, поэтому он сварки и формы немного более предсказуемы, а его зона теплового воздействия остается более однородной. ERzr705 Наборы для Zr705 и ERzr702 для Zr702-никогда не разбавлять по сортам.

Два магазина предостережения: Циркониевые мелкие частицы и порошок могут воспламениться, поэтому осторожно управлять сварфом; и держать цирконий отдельно от инструментов из углеродистой стали и пыли, чтобы избежать загрязнения железом. Для толстых сосудов цирконий часто используется. Взрывчатый на сталь Для сокращения затрат при сохранении коррозионно-стойкой поверхности. титановый бар и титановый провод Supply.

Практичные параметры сварки: Используйте аргон, по крайней мере 9999% чистоты, задний экран шириной от 40 до 60 мм и обратный поток продувки, который удерживает корень в инертном газе до тех пор, пока он не остынет ниже 200 °C. Держите теплоотдачу умеренной, чтобы ограничить бета-фазный диапазон в Zr705. Квалифицированная процедура (WPQ/PQR) и сертифицированный сварщик не подлежат обсуждению для удерживающих давление соединений.

Коммерческий цирконий поставляется в отожженном состоянии, и для большинства фабрикации не требуется дальнейшей термической обработки, кроме снятия напряжения около 550 - 650 °C, чтобы ослабить формовочные и сварочные остаточные напряжения. Любой шаг повышенной температуры должен быть сделан в вакууме или инертном газе-никогда на воздухе выше примерно 425 °C, или поверхность окисляется и хрупки. После сварки удерживающего давление соединения, подтвердить, что процедура была квалифицирована (PQR/WPQ) и что корень и коронка показывают ярко-серебристый цвет незагрязненного циркония до выпуска детали.

Ограничения и способы отказа

Ниже приведены условия, при которых цирконий-любой сорт-не удается. Прочтите это перед уточнением.

Фтористая кислота и все фторидно-несущие среды

Ионы фторида растворяют пленку ZrO₂. Гидрофтористородная кислота, фторворная кислота и флуокремниевая кислота быстро атакуют цирконий. Жесткое исключение - Никакой сорт циркония здесь не приемлем.

Окисляющие хлориды (Fe³/Cu², влажный хлор)

Снижение хлоридов (например, хлорид натрия, морская вода) прекрасно. Но окисляющие хлориды металлов-растворы железа и меди хлорида-и влажный хлор разрушают пассивную пленку. Обратите внимание на нюанс: цирконий сопротивляется отбеливающим ликёрам, содержащим диоксид хлора, но свободный влажный газ хлор агрессивен. Подтвердите точные виды, а не просто "хлорид".

Зажимание/низководная азотная кислота (риск пожара)

Цирконий отлично содержит азотную кислоту до концентрации около 70% и 250 °C. Опасность заключается в том, что концентрированная азотная кислота с очень небольшим количеством водыПоддерживайте обслуживание азота в пределах~70%/250 °C оболочки и избегайте дымления марок.

Соляная кислота выше ~ 149°C

Ниже температуры кипения при всех концентрациях HCl является наиболее сильным случаем циркония. Водородный пикап Оставайтесь в кипящей оболочке для длительного срока службы HCl.

Серная кислота выше~70% при повышенной температуре

Цирконий сопротивляется серной кислоте примерно до 70% концентрации, значительно выше кипения. Кроме того, -особенно дымящая серная кислота-скорость коррозии повышается, и Hastelloy или тантал может быть лучшим вызовом.

Водородное эмбрибление (и 300°C или катодическая поляризация)

При температуре выше 300 °C цирконий начинает поглощать водород; то же самое происходит при катодной поляризации или при гальваническом соединении с более благородным металлом. Результатом является водородное охрупчивание. Он обратим вакуумным отжигом около 1000 °C, но профилактика на стадии проектирования дешевле.

Окисление воздуха выше 425°C

В воздухе цирконий значительно выше 425 °C, образует белый цирконий около 540 °C и становится насыщенным кислородом выше 700 °C. Температура процесса должна оставаться значительно ниже этих порогов; инертная или вакуумная атмосфера расширяет предел.

Aqua Regia и сильные смешанные окислители

Врагами циркония являются фторид, свободные галогены, окисляющие ионы металлов и сильные окислители, а не сам хлорид.

Водородная Хрупкость-это способ отказа инженеры недооценивают больше всего. Он появляется медленно: деталь выглядит хорошо, затем трещины под нагрузкой после нескольких месяцев в богатом водородом, катодически поляризованном или очень высокотемпературном обслуживании.

Пять ошибок появляются неоднократно в неудачных спецификациях циркония. Во-первых, спецификация Zr705, чтобы получить "лучшую коррозию", когда он только сильнее. Во-вторых, забывая, что травление или очистка ванны могут содержать Фтористоводородная или фторборовая кислота - В-третьих, гальваническое соединение циркония с углеродистой сталью в проводящем электролите: цирконий благородный, поэтому сталь быстро разъедает; использовать диэлектрическую изоляцию. В-четвертых, растяжение соляной службы за ~ 149°C водородный предел сбора. В-пятых, обработка без учета работы закалки. Каждый из них является ошибкой спецификации, а не ошибкой класса.

Zr702 против Zr705 по применению

Для изготовленного оборудования-реакторов, теплообменников, агитаторов-см. наши Руководство покупателя нестандартного титанового оборудования; такая же логика коррозии применяется при строительстве установок с циркониевой или твердоциркониевой оболочкой. Титановые флажки, Титановые фитинги, Titanium Крепежи, и наш никелевые изделия линия.

Если вы инструктируете изготовителя, укажите точную среду, температуру и является ли деталь несущей. Это единственное предложение определяет класс: только коррозионные и сложные точки к Zr702; несущие точки к Zr705; и если среда находится в списке исключений выше, остановитесь, потому что цирконий не тот металл, и никакие изменения класса не исправят его.

Полная строка заказа на покупку должна назвать класс (UNS R60702 или R60705)-стандарт на продукцию (ASTM B551 для пластины, B523 для бесшовной трубы, B658 для сварной трубы, B493 для стержня/проволоки, B350/B351 для поковок), закалка (отожженный), точные размеры и количество, тип MTC (EN 10204 3.1), и любые требуемые NDT. Для пластин, покрытых взрывом, укажите толщину основания и толщину циркония. Температура и является ли деталь несущей-эти три факта определяют класс быстрее, чем любая диаграмма коррозии.

Выберите Zr702 если/выберите Zr705 если

Выберите Zr702, если:

• □ В услуге преобладают восстановляющие кислоты (HCl, H₂ SO, уксусная, муравьиная, мочевина).
• □ Форма сложна, а объем сварки/формовки высок.
• Стоимость чувствительна, и вам не нужна очень высокая прочность.
• □ Вопросы чистоты-фармацевтика, пищевая промышленность, ядерная переработка.

Выберите Zr705, если:

• □ Компонент несет высокую механическую нагрузку (вал, мешатель, стебель, внутренние части сосуда).
• · Вам нужен уровень выхода 379 МПа - более прочный, чем большинство титана, намного лучше в восстановлении кислот.
• □ Вы принимаете немного более низкий рейтинг коррозии и более высокую цену за прочность.

Однострочное правило: Zr702 является по умолчанию. Zr705-это премия, которую вы платите только тогда, когда этого требует загрузка.

Часто задаваемые вопросы

Является ли Zr705 более коррозионно-стойким, чем Zr702?

При восстановлении кислот, таких как HCl и H2SO4, Zr705 не лучше Zr702. Единственное реальное преимущество Zr705 перед Zr702-прочность (выход 379 МПа против 207 МПа).

Могу ли я заменить Zr705 на Zr702 на существующем рисунке?

Обычно да, потому что свойства Zr705 огибают Zr702. Но подтвердить дизайн не полагался на немного более простую сварку и формовку Zr702, и что бюджет и время выполнения позволяют ниобий класс. Обратный-падение Zr705 до Zr702 на высоконагруженной части-не безопасно без повторного рейтинга.

Какие сварочные проволоки я использую для Zr702 и Zr705?

Используйте соответствующий наполнитель: ERZr702 для Zr702 и ERZr705 для Zr705. Никогда не разбавляйте по сортам, потому что смешивание изменяет коррозионный и прочный баланс. Оба требуют GTAW с полной защитой от инертного газа (задний экран плюс задняя продувка); яркая серебристая шарика указывает на хорошее экранирование.

Почему цирконий дороже титана?

Циркониевая руда меньше, гафний должен быть отделен или допущен, а изготовление требует строгой защиты от инертного газа.

Сопротивляется ли цирконий азотной кислоте?

Да, в пределах. Цирконий превосходно в азотной кислоте до приблизительно 70% концентрации и 250 °C. Опасность заключается в концентрированной азотной кислоте с очень небольшим количеством воды, которая может воспламенить металл. Оставайтесь внутри ~ 70%/250 °C оболочки и избегайте дымления марок.

Является ли цирконий безопасным для контакта с пищевыми продуктами и фармацевтическими препаратами?

Да. Цирконий нетоксичен и биосовместим, и он не пропускает ионы металлов в технологический поток, поэтому он используется в фармацевтических биореакторах и оборудовании для контакта с пищевыми продуктами в соответствии с cGMP и FDA-совместимыми конструкциями установок. Zr702 является обычным сортом для этих обязанностей.

Какие стандарты ASTM охватывают Zr702 и Zr705?

Пластинка, лист и полоска: ASTM B551/B551M (ASME SB551). Бесшовная труба: ASTM B523. Сварная труба: ASTM B658. Бар и проволока: ASTM B493 (также упоминается как B550). Ковки: ASTM B350/B351. Всегда подтверждайте текущее издание и значения сертификата мельницы перед приемкой.

Нужен Zr702 или Zr705 в наличии, разрезанный до размера или построенный для рисования? Как акционер титана/никеля/циркония, мы поставляем пластину, трубку, слиток и фитинги для ASTM B551/B523/B658/B493, предлагаем небольшие партии с нулевым разрезанием, машины для клиентов чертежи и отправляем по всему миру с быстрым оборотом. Запрос цитаты

Изображения для добавления в CMS (альтернативный текст на английском языке):

• Alt: "Таблица сравнения марок циркония Zr702 против Zr705-прочность текучести 379 МПа против 207 МПа"
• Alt: "Вал насоса Циркония 705 и компонент смесителя в химической службе"
• Alt: «Контрольные точки сертификата заводских испытаний для пластины ASTM B551 Zr702 и Zr705»