Састав и идентификација разреда
Зр702, означен као УНС Р60702, је нелегирани цирконијум који садржи око 99,2 процента цирконијума са малим контролисаним додацима калаја, гвожђа и хрома и садржајем хафнијума који је нормално ограничен на 4,5 процената. Зр705, означен као УНС Р60705, легиран је са око 2,0 до 3,0 посто ниобијума, што му даје знатно већу чврстоћу од нелегираног типа без великог губитка дуктилности или отпорности на корозију. Оба су покривена АСТМ Б550 за плоче, лимове и траке и АСТМ Б551 за шипке, жицу и отковке, који постављају хемију, механичка својства и толеранције. Пошто је хафнијум хемијски сличан цирконијуму и скупо га је одвојити, дозвољени ниво хафнијума је важан део спецификације и његове импликације на цену.
Снага и механичко понашање
Главна практична разлика између ова два разреда је снага. Нелегирани Зр702 има границу течења од отприлике 200 мегапаскала у жареном стању, док Зр705 достиже око 500 мегапаскала или више у зависности од облика производа и термичке обраде. Та разлика омогућава да се Зр705 користи у тањим деловима или при већем пројектованом притиску, а у многим посудама смањена дебљина зида надокнађује вишу цену материјала по килограму. Оба типа задржавају корисну дуктилност и могу се формирати и заваривати, иако Зр705 захтева пажљивију контролу производње јер је његова већа чврстоћа праћена већом осетљивошћу на термичку обраду и процедуру заваривања. Дизајн треба да прати дозвољене вредности у важећем коду за одређени облик и стање производа, а не да претпоставља једну вредност.
Отпорност на корозију у процесним медијима
Обе врсте отпорне су на широк спектар агресивних медија, укључујући растворе хлороводоничне и сумпорне киселине, органске киселине као што су сирћетна и мравља киселина, водоник пероксид, морска вода и многа окружења која садрже хлорид, и оба формирају заштитни оксидни филм који се самопоправља када је оштећен. У већини ових медија ова два разреда се понашају веома слично, тако да сама отпорност на корозију ретко одлучује о избору. Разлике се јављају у специфичним срединама и на високој температури, где легирајући елемент може утицати на понашање, иу раду који садржи водоник, где цирконијум може да апсорбује водоник и формира крхке хидриде. Сакупљање водоника зависи од медијума, температуре, стања површине и присуства промотера, тако да се мора проценити за стварни процес, а не претпоставити из назива класе.
Типичне услуге и критеријуми за избор
Зр702 се обично користи за измењиваче топлоте, цевоводе, судове, стубове и вентиле где је процес корозиван, али је механичко оптерећење умерено, и где је приоритет максимална отпорност на корозију са једноставном производњом. Зр705 се бира тамо где се иста отпорност на корозију мора комбиновати са већом чврстоћом, на пример у посудама под притиском, цевоводима високог притиска, мешалицама и компонентама које су подложне механичком оптерећењу или ерозији, и где тањи зид даје уштеду на тежини или предност у процесу. Процес одабира треба да упореди укупне инсталиране трошкове, укључујући материјал, дебљину, заваривање, инспекцију и цену било које термичке обраде након заваривања, а не цену по килограму, јер тањи део Зр705 може бити јефтинији у целини у дизајну високог притиска.
Израда, заваривање и инспекција
Цирконијум мора бити заштићен од контаминације током производње, јер он лако реагује са кисеоником, азотом, водоником и угљеником на повишеној температури, а контаминација која је резултат тога оштећује материјал. Заваривање се изводи у инертној атмосфери са пажљивим заштитом и, где је потребно, пратећим штитом и прочишћавањем, а зона заваривања и топлотног утицаја мора бити светла и без промене боје. Алати за сечење, брушење и обликовање треба да буду посвећени цирконијуму или да буду темељно очишћени, јер контаминација гвожђем изазива локализовану корозију. Инспекција укључује испитивање пенетрантима боје или други површински преглед и, где је наведено, радиографски или ултразвучни преглед заварених спојева, заједно са хемијском верификацијом испорученог производа. Записе о топлотном броју, облику производа и поступку заваривања треба чувати током века трајања опреме.
Често постављана питања
П: Која је разлика између Зр702 и Зр705?
Зр702 је нелегирани цирконијум, док је Зр705 легиран са око 2,0 до 3,0 процента ниобијума, што повећава његову границу течења на отприлике 500 мегапаскала или више у односу на око 200 мегапаскала за Зр702.
П: Који разред има бољу отпорност на корозију?
У већини хемијских процесних медија ова два функционишу веома слично, тако да сама отпорност на корозију ретко одлучује о избору, а избор је обично вођен јачином, притиском и температуром.
П: Када треба изабрати Зр705?
Тамо где отпорност цирконијума на корозију мора да се комбинује са већом чврстоћом, као што су посуде под притиском, цеви под високим притиском и компоненте под механичким оптерећењем, често омогућавајући тањи зид.
П: Који стандарди покривају цирконијумску плочу и шипку?
АСТМ Б550 покрива цирконијумске плоче, лимове и траке, а АСТМ Б551 покрива шипке, жицу и отковке, као и хемију сетова, механичка својства и толеранције.
П: Зашто је наведен садржај хафнијума?
Хафнијум је хемијски сличан цирконијуму и скуп је за одвајање, тако да је максимални садржај хафнијума контролисан у спецификацији и утиче и на својства и на цену материјала.
П: Који је главни ризик производње са цирконијумом?
Контаминација кисеоником, азотом, водоником, угљеником и гвожђем на повишеној температури узрокује крхкост и локализовану корозију, тако да заваривање захтева потпуну заштиту инертног гаса и чист, наменски алат.