Kokie yra cirkonio vamzdžių pritaikymai?

Pagrindinės savybės, skatinančios naudoti cirkonio vamzdžius

Cirkonio vamzdžiai nurodomi ten, kur atsparumas korozijai ir patikimumas aukštesnėje temperatūroje yra svarbesni nei stiprumo{0}}svorio -santykis. Cirkonio šiluminės neutronų sugerties skerspjūvis- yra labai mažas, todėl jis buvo būtinas branduolinėje inžinerijoje. Cheminėje tarnyboje jis atsparus daugumos mineralinių ir organinių rūgščių, įskaitant acto, druskos ir azoto rūgštis, atakoms ir gerai veikia redukuojančioje ir silpnai oksiduojančioje aplinkoje. Metalas taip pat išlaiko naudingą stiprumą aukštoje temperatūroje, todėl cirkonio vamzdžiai gali veikti karštuose koroziniuose srautuose, kur nerūdijantis plienas ir net titanas sugestų. Šios savybės lemia tris pagrindines taikymo sritis: branduolinį, cheminį apdorojimą ir specializuotą pramoninę įrangą.

Branduolinė energija: kuro apvalkalas ir pagrindiniai komponentai

Didžiausias ir reikliausias cirkonio vamzdžių panaudojimas yra branduoliniuose reaktoriuose. Kuro granulės yra sandariai uždarytos plonuose cirkonio lydinio vamzdeliuose, vadinamuose kuro apvalkalu, kuriuose yra dalijimosi produktai ir šiluma perduodama aušinimo skysčiui. Apkala turi beveik nesugerti neutronų, todėl vietoj nerūdijančio plieno naudojami cirkonio lydiniai, tokie kaip Zircaloy-2 ir Zircaloy-4. Zr-2.5Nb slėginiai vamzdžiai tiekia sunkaus vandens aušinimo skystį suslėgtuose sunkiojo vandens reaktoriuose. Be degalų kanalų, cirkonio vamzdeliai atsiranda kreipiamuosiuose vamzdeliuose, tarpiklių tinkleliuose ir prietaisų kanaluose, kur per daugelį metų projektinė eksploatavimo trukmė reikalauja mažos neutronų sugerties ir atsparumo korozijai.

Cheminis apdorojimas: šilumokaičiai, reaktoriai ir kondensatoriai

Chemijos gamyklose cirkonio vamzdžiai naudojami apvalkalų{0}}ir Acto rūgšties paslauga yra klasikinis pritaikymas, nes cirkonis toleruoja acto rūgštį aukštoje temperatūroje ir koncentracijoje, kur kiti metalai sugenda. Kitos patikrintos paslaugos apima druskos rūgštį vidutinėje temperatūroje, azoto rūgštį, mažos koncentracijos sieros rūgštį ir organines rūgštis farmacijos ir smulkių cheminių medžiagų gamyboje. Cheminiams ir biologiniams reaktoriams naudingas cirkonio atsparumas duobėms ir įtempių korozijos įtrūkimams. Nors cirkonio vamzdžių ryšuliai kainuoja daugiau nei nerūdijančio plieno arba titano ekvivalentai, jie gali užtikrinti ilgesnį tarnavimo laiką ir mažesnę techninę priežiūrą esant sunkioms apkrovoms, o tai pateisina priemoką viso gyvavimo ciklo pagrindu.

Kiti pramoniniai pritaikymai

Už branduolinių ir chemijos gamyklų ribų cirkonio vamzdžiai naudojami ėsdinimo įrenginiuose, skirtuose metalo apdailai, jūros vandens ir jūrų įrangoje, kur stipriai veikia chloridas, ir vandenilio peroksido gamyboje, kur geležis ir kiti metalo jonai turi būti apsaugoti nuo gaminio. Cirkonis taip pat legiruojamas medicininiams implantams, o cirkonio -pagrindo komponentai atsiranda specializuotoje laboratorinėje ir analizės įrangoje. Kai kuriose žuvų auginimo ir akvakultūros sistemose jūros vandens kilpose naudojami korozijai{3}}atsparūs metalai, nors tai yra nedidelė rinka, palyginti su chemijos ir branduolinės energijos sektoriais.

Klasės ir standartai

Cirkonio vamzdžiai nurodomi pagal klasę pagal paskirtį ir taikomą standartą.

Cheminės klasės paprastai tiekiamos ASTM B523 ir B658, o branduolinės klasės atitinka reaktoriaus pardavėjo specifikacijas ir nacionalinius branduolinius standartus. Siūlomi besiūlių ir suvirintų konstrukcijų vamzdžiai, kurių dydžiai yra nuo mažų prietaisų vamzdelių iki didelio-skersmens vamzdžių.

Atrankos ir pirkimų svarstymai

Renkantis cirkonio vamzdžius, pirmiausia reikia apibrėžti proceso sąlygas: korozinę terpę ir jos koncentraciją, temperatūrą, slėgį ir numatomą tarnavimo laiką. Korozijos terpė apibrėžia lydinių šeimą, temperatūra ir slėgis – sienelės storį ir sujungimo būdą, o reguliavimo sistema nustato, ar reikalinga branduolinė -sertifikuota klasė. Norėdami atlikti cheminę priežiūrą, nurodykite standartą, klasę, išorinį skersmenį, sienelės storį, ilgį ir paviršiaus apdailą bei paprašykite gamyklos sertifikato su cheminės analizės ir mechaninių bandymų rezultatais. Cirkonio suvirinimui reikalingas inertinių dujų ekranas, kad būtų išvengta trapumo, todėl gamybos galimybės yra pagrindinė tiekėjo vertinimo dalis.

Dažnai užduodami klausimai

Kodėl cirkonis naudojamas branduolinio kuro apvalkalui?

Kadangi cirkonis turi išskirtinai mažą šiluminės neutronų sugerties skerspjūvį-, apvalkalas neeikvoja neutronų, o reaktorius palaiko grandininę reakciją su mažesne kuro apkrova nei naudojant nerūdijančio plieno apvalkalą.

Kokias rūgštis gali susidoroti cirkonio vamzdžiai?

Cirkonis yra atsparus acto, azoto ir druskos rūgštims esant vidutinei temperatūrai, kartu su kitomis organinėmis rūgštimis ir kai kuriomis redukuojančiomis terpėmis, todėl jis naudojamas agresyviuose cheminiuose šilumokaičiuose ir reaktoriuose.

Kuo skiriasi Zr702 ir Zircaloy-4?

Zr702 yra komerciškai grynas cirkonis, skirtas cheminėms reikmėms, o Zircaloy-4 yra alavo legiruotas branduolinis produktas, sukurtas kuro apvalkalui, kontroliuojamam korozijai ir mechaniniam veikimui reaktoriaus sąlygomis.

Ar galima suvirinti cirkonio vamzdžius?

Taip, bet suvirinant reikalingas griežtas inertinių dujų ekranavimas, nes cirkonis aukštoje temperatūroje sugeria deguonį ir azotą ir be apsaugos tampa trapus.

Ar cirkonio vamzdžiai yra brangesni nei titano vamzdžiai?

Paprastai taip, remiantis vieneto svoriu, tačiau esant stipriai rūgščiai, cirkonis gali tarnauti daug ilgiau už alternatyvas, todėl gyvavimo ciklo sąnaudos yra konkurencingos.

Kokie standartai taikomi cirkonio vamzdžiams?

Cheminės klasės paprastai tiekiamos ASTM B523 ir B658, o branduolinės klasės atitinka reaktoriaus pardavėjo specifikacijas ir nacionalinius branduolinius standartus.