锆的焊接讲义Zr

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锆材的焊接

锆材的焊接1 锆材的特性和用途1.1 物理性能（见表1）表1熔点1852℃密度 6.51g/cm3 比热0.276J/(g﹒K) 指导率0.18W/(cm﹒K) 线帐系数 5.8×10-6K-1 相变度862℃1.2晶体结构在室温下，为密排六方晶格（α-Zr结构），相变温度862℃以上时，为体心立方晶体（β-Zr 结构）。

1.3 特性Zr是非常活泼的金属，其优异的抗腐蚀性实际上取决于表面氧化膜的完整性和牢固性。

在高温下，Zr易与O2，H2，N2反应，与H2在200℃可生成ZrH2，在大约315℃的H2气氛中，Zr会吸收H2而导致氢脆，与O2在300℃可生成 ZrO3 ，在大约 550℃以上，与空气中的 O2反应生成脆性氧化膜，在700℃以上，Zr吸收 O2而使材料严重脆化，在600℃Zr吸收N2而生成ZrN。

1.4用途1.4.1用于反应堆结构材料耐中子辐射，强度不发生变化，？（HF）要严格控制。

1.4.2化工类抗腐蚀材料 Zr的耐腐蚀性优于不锈钢、Ni和镍合金、Ti，力学性能和工艺性能很适于制造耐腐蚀压力容器、管道等，在醋酸和农药厂等强腐蚀场合的应用越来越多。

能耐大多数有机酸、无机酸、强碱、熔融盐、高温水及液态金属的腐蚀；但在149℃以上的盐酸中易产生氢脆；Zr 是仅次于Ta的抗硫酸腐蚀的金属材料，对盐酸的耐腐蚀性优于其他金属，大约与Ta相仿；在210℃以下和在质量浓度小于95%的硝酸中的耐蚀性和Pt差不多；在磷酸中的耐蚀性比较好；抵御强碱溶液和熔融碱的腐蚀能力比Ti好得多；Zr不能抵御氢氟酸的侵袭，在湿氯气、王水和高价金属氯化物溶液中的抗蚀性能差。

1.4.3储氢除气材料 Zr在不太高的温度下就有吸收O2，N2，H2的能力，其反应温度分别为200℃，400℃，300℃，反应速度随温度升高而增加，100g的Zr能吸收817L的H2，固溶的H2可以通过加热方法去除。

超过900℃时，Zr就猛烈吸收N2，可用作真空系统的的除气材料。

锆及锆合金的焊接

（一）错及错合金的焊接1、一般规定<1>本章适用于错及错合金管道的焊接施工。

<2>本章适用于鸨极惰性气体保护电弧焊方法。

2、焊前准备<1>焊接材料的选用应符合下列要求：<1.1>焊缝金属的力学性能不应小于相应母材退火状态标准规定的下限值，焊接工艺性能应良好，焊缝的使用性能应符合相关标准和设计文件的规定。

<L2>保护气体应选用氤气、氨气或氨和氮的混合气。

<2>焊件坡口制备应符合下列规定：<2.1>焊件切割及坡口加工应采用机械方法，加工速度应适当，应防止过热氧化。

当采用等离子切割管子时，应采取防止管子内外表面被污染的措施，并应采用机械方法去除污染层。

<2.2>对坡口及其边缘20mm范围内的金属表面应进行机械清理，并应使其露出金属光泽。

<2.3>坡口表面及两侧20mm范围内外表面及焊丝表面应采用无水酒精或丙酮等溶剂清除油脂、水分、灰尘等杂物，不得采用含氯的溶剂清洗焊件。

<2.4>清理好的焊件应立即施焊。

当清理超过4小时未焊时，且无有效的保护措施，则焊接前应重新清理。

<3>管道对接焊件组对时，内壁错边量不应大于接头母材厚度的10%,且不应大于1mm。

<4>定位焊应符合下列规定：<4.1>定位焊的焊接工艺应与正式焊接相同，并应由合格焊工施焊。

<4.2>定位焊缝应均匀分布，焊缝高度不得超过管壁厚的2/3o<4.3>定位焊缝不得有裂纹、气孔或不允许存在的氧化变色等缺陷。

3、焊接工艺要求<1>错及错合金焊接应采用直流电源、正接法。

焊接位置宜采用转动平焊。

<2>宜选用偏大的焊接电流和较快的焊接速度，层间温度应低于IOO0Co<3>错及错合金内外表面的焊接区域均应采取有效的气体保护措施，且应符合下列规定：<3.1>应采用大直径的焊炬喷嘴保护熔池,焊炬喷嘴直径宜为12mm-20mm,喷出的氨气应保持稳定的层流状态；<3.2>当采用焊炬拖罩保护热态焊缝和热影响区的外表面时，焊炬拖罩的形状和尺寸应根据焊件尺寸和接头型式确定，应采用导热性能较好的材料制作。

锆材焊接施工新技术

锆材焊接施工新技术1 前言我公司在承建镇化醋酸装置工程中，首次遇到稀贵金属锆（Zr）702材质管道的焊接工作，工程锆、哈氏合金管道焊接量较大，约5000多DIN，管径1/4—24″不等，各种管径规格、尺寸、形状不等的焊缝均有。

目前，锆材的焊接对我公司来讲尚属受次，国外也仅有几家公司接触过，国外相关的焊接技术资料报道也少见。

我公司通过与合肥通用机械研究所合作，经过4个月的焊接理论实践的培训，对锆材的焊接工艺及特点有了部分了解，本文对锆材702工艺管道的焊接作如下论述。

2 锆及锆合金焊接性锆在元素周期表中属Ⅳ副族金属，在地壳中蕴藏量仅为0.025%，是一种银白色金属，其主要物理性能见表1所示：程，锆在许多有机酸、无机酸、强碱和熔融盐中具有优异的耐蚀性和良好的导热性，因此，锆及其合金也是化工工程中最好的耐腐蚀结构材料。

锆702属非合金级工业纯锆，其化学成份和机械性能见表2，表3所示：锆与锆合金焊接性良好，锆的热膨胀系数小，因此焊接变形小，锆的弹性模量小，因此焊接残余应力也小，锆对焊接裂纹敏感性低，液态锆流动性很好，但是，锆在高温下化学活性大，极易与大气发生反应，200℃开始吸氧，300℃开始吸氢，400℃开始吸氮，温度越高反应越加剧烈，这些元素存在焊缝中，使得焊缝金属中脆性的针状组织增加，此外，锆在400℃以上与碳或碳的化合物反应形成碳化物，使得焊缝疏松、变脆和易于晶间腐蚀。

因此，焊前应清理焊接接头附近的油、脂及其它碳氢化合物，并用高纯度的惰性气体对焊接接头进行保护。

锆材的工艺管道焊接接头质量好坏，可根据焊缝及热影响区表面颜色来判断，效果的好到坏的颜色依次为：银白色→微黄色→褐色→兰色→灰白色。

因此，锆材在焊接前，对保护气体的纯度、保护气流量大小、主喷嘴直径大小、尾部拖罩、侧保护罩的保护效果，均应反复试验直至达到良好的保护效果。

由于锆的熔点高，热溶量小，导热性差，因此焊接熔池积累的热量多，熔池尺寸大。

锆的基本性能及Zr702的焊接

锆的基本性能及Zr702的焊接一、概述：锆及锆金属是优异的耐蚀结构材料，目前较广泛的应用于核动力工程和化工耐蚀结构。

在许多有机酸，无机酸，强碱和熔融盐中具有优异的耐蚀性和导热性，良好的抗高温和水蒸锆为银白色金属，熔点为1852℃，无磁性，相对密度为6.51g/m ³，在常温下，锆为密排六方晶格，称为α相，862℃以上为体心立方晶格，称为β相。

锆与其他金属物理性质比对，表2。

1、锆702的弹性模量低（焊接残余应力小）。

2、锆702的熔点高（加上导热系数相对较小，因此熔池容易过热）。

3、锆702的膨胀系数低，仅为碳钢的一半（焊接变形小）。

4、锆702的导热系数中等，为碳钢的一半（焊接注意层间温度）。

5、锆702的密度低，焊缝容易成型美观（表面张力相对较大，焊缝表面光滑，单面焊双面成型性能也好）。

三、化学性质：锆是高活性金属，纯锆熔点高达1852℃，焊接需要采用大能量热源，在高温下化学活性很大，极易与空气中的氧、氢、氮发生反应，使其机械性能与耐蚀性能急剧降低，当被加热到焊接温度时，极易熔解其表面氧化物，锆与氧在200℃开始发生反应，与氢在300℃开始发生反应，与氮在400℃开始发生反应。

锆对杂质的存在十分敏感，微量的杂质（如氧、氢、氮、碳等）就可导致脆化，直接影响到它的塑性、韧性。

四、锆702（纯锆）焊接特点：因锆702热膨胀系数小，因此焊接变形小；弹性模量小，因此焊接残余应力小；锆的高温强度大，塑性好，结晶温度区间小，在晶界上形成的低熔点共晶物少，所以热裂纹倾向很小；流动性好，因此比较容易获得优质的焊接接头。

五、锆702（纯锆）焊接工艺：1、焊接锆的关键是要求获得有效的良好保护，使焊接高温区与空气隔绝。

⑴氩气纯度应为99.999%，露点低于-50℃（-60℉）的高纯级氩气。

⑵对较大的工件采取局部保护，应采用尾随拖罩保护的焊炬及背面保护拖罩。

拖罩的形状大小应根据工件及焊接规范决定。

锆材(Zr702)焊接

6、锆材焊接工艺改进、
锆材管道焊接过程中，保证焊接质量的重要因素在于充分的氩气保护和及时的散热，通过对江苏索普（集团）有限公司二期醋酸工程的施工，为我们对锆材的焊接积累了丰富的经验，此次对江苏索普（集团）有限公司醋酸三期工程锆材管道的施工，我们充分利用了先前积累的经验，并在此基础上对锆材管道的焊接工艺进行了改进, 主要表现在以下几个方面：
4、引弧前，喷嘴及正反面保护装置应提前供气，并足以排除气路及保护装置内空气和吸附的潮气。背面提前通气量推荐为 10倍所需排除的空气体积。熄弧后，喷嘴及正反保护装置应继续通气，直到焊区金属冷却到300℃以下为止。
5、焊接过程中，焊丝加热端应始终保持在氩气保护区内，如接触空气则应切除焊丝端至少25mm。 6 6、手工焊时应保持焊丝均速送进，避免焊枪横向摆动。
1.3锆材的焊接特性 1.3锆材的焊接特性 1、锆的熔点高于钛，密度比钛大，而比热比钛小，因此焊接时热输入比钛略大。
2、锆的热导率比钛略大，但比铁小的多，与奥氏体不锈钢接近，属导热性较差的材料。在高温下，锆易与02，N2，H2反应，与氢气在200℃可生成ZrH2 ，在大约3l5℃ 的氢气中，锆会吸收H 而导致氢脆，与氧气在300 ℃可生成ZrO3，在大约550℃以上，与空气中的氧气反应生成脆性氧化膜，在700 ℃以上，锆吸收氧气而使材料严重脆化；在600℃ 锆吸收氮气而生成ZrN，为避免焊接区域长时间高温停留造成的不利影响，应采用小的焊接参数。
摘要：江苏索普（集团）60万吨/年醋酸三期工程由于工艺介质腐蚀性较强，在生产中使用了较多的耐腐蚀性较强的锆材，且锆材管道的规格有21种，壁厚等级有 SCH10S,SCH40S,SCH80S三个等级，焊接条件各不相同，所以锆材的焊接情况将直接关系到装置的稳定生产。本文将主要介绍锆材的特性，锆材的焊接及锆材焊接过程中的技术进步。关键词：锆材，焊接，上）

锆合金管道焊接工艺评定

锆合金管道焊接工艺评定摘要：各种产品的焊接过程中，产品焊接工艺是否合理直接影响产品的焊接质量，本文通过对锆合金管道的焊接工艺评定的制定与实施，获得了满足规范要求的焊接接头性能及耐腐蚀性能，从而为工程实施提供技术保障。

关键词：锆合金焊接方法焊接工艺评定力学性能0．引言锆合金属于高合金，具有较强的高温化学性能，极易吸附空气中的氧、氮等杂质，从而改变焊缝及热影响区的化学成分，造成焊接接头的脆性增大、塑性和韧性及抗腐蚀性能降低、因此必须采用能量集中的焊接热源，良好的焊接保护条件，以提高焊接接头的加热及冷却速度，缩短过热区金属在高温下的停留时间，从而获得具有良好质量的焊接接头。

1.焊接设备与材料：1.1设备：瑞典ESAB焊机LTN-2551.2材料：母材：Zirconium 702 焊丝：ERZr-22.焊接前准备2.1焊前仔细清理锆管表面的氧化物、灰尘和其他杂质，防止焊缝遭受污染及引起气孔等缺陷。

2.2焊件坡口及其边缘表面的清理可先用不锈钢丝刷清理然后进行脱脂处理，与焊件坡口相接触的焊接夹具表面用丙酮擦洗。

2.3焊件装配时不允许用手触摸坡口，否则焊缝表面会发生不同程度氧化倾向。

2.4焊件或焊丝在氢氟酸2～4％、硝酸30～40％混合酸溶液（温度600C）中清洗，时间一分钟，在用冷水冲洗，并放置到150～2000C的烘干箱内保温，做到随用随取，这样可以有效的防止酸洗过程中发生吸氢现象，在取用焊丝时要佩戴清洁的白手套。

工业技术论文发表，济南天之信。

3.气体保护措施3.1焊接用氩气的纯度要＞99.995％，氩气中各种杂质含量必须在规定范围内。

3.2焊缝的内外表面采用局部充氩保护的方法，最大限度的使焊缝及热影响区处于氩气保护之下。

3.2.1焊缝正面的保护焊缝正面的保护氩气要使用具有一定挺度的层流保护气流的焊炬。

3.2.2焊缝正面后端的保护对于已脱离喷嘴保护区，但仍处于4000C 以上的焊缝和热影响区表面，必须继续给以氩气保护，并采用局部环形拖罩跟踪保护，拖罩宽度30～40mm ，高度35～45mm,拖罩长度应足以使焊缝及热影响区金属得到充分的保护，拖罩外壳四角应圆滑过渡，尽量减少死角。

锆及锆合金的焊接

锆及锆合金的焊接关键词：锆及锆合金焊接性能焊接工艺焊接过程保护1概述锆及锆合金具有优良的抗酸、碱等介质腐蚀的能力，能在奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金所不能胜任的腐蚀介质下工作，所以在化工行业醋酸工程中锆材被广泛使用。

锆 Zr 和钛在化学元素周期表中同居于第Ⅳ类元素，都是很活泼的金属，对C、 O2、 H2、N2有很强的亲和力，锆的焊接性能和钛相近，但在工艺措施和和焊接过程中的保护要求比钛更严更高。

锆及锆合金的焊接性能比较好，在常温下其化学成分比较稳定，但在高温下化学性能就变的非常活泼，高温固态的锆与环境空气中的多种元素及灰尘、水分、湿度都有很强的亲和力并会发生化学反应，从而破坏了锆及锆合金的机械性能和耐腐蚀能力，所以在锆及锆合金的焊接过程中洁净的焊接环境、焊缝及热影响区的保护、冷却是保证焊接质量的关键。

2锆及锆合金的焊接性能我们公司先后在镇江索普化工厂、大庆石化总厂的三套醋酸工程中对锆及锆合金管道进行了安装和焊接，并取得了一些经验。

2.1锆及锆合金的焊接性能良好，产生裂纹的倾向很小，最关键的是要对焊缝及热影响区做好保护。

2.2 固态的锆及其合金在 590℃以上对 O2、H2、 N2有脆性敏感，因此在高温下应对其进行保护，防止其受大气污染。

在焊接过程中锆及锆合金必须与大气隔离，并一直要隔离保护到590℃以下。

焊接时所用的焊丝必须干燥、无氧化、油渍、污物。

2.3锆及其合金的熔点高于钛，密度比钛大，而比热较钛低，因此焊接时热输入可比钛焊接时略大一些，即焊接电流可比钛略大一些。

2.4 锆及其合金的热导率比钛略大，但比铁要小的多，与Cr-Ni 奥氏体不锈钢接近，属于导热性能差的材料，为防止焊接区高温停留时间长，应采取小的焊接线能量。

2.5 锆的膨胀系数比钛小，比其他材料也低得多，因此焊接时变形小，应力小，利于焊接。

2.6 锆和钛的母材和焊材对杂质的控制指标存在差异。

见表 1表 1 对杂质 C、 N2 、 H2、 O2的控制指标：≤ %母材与焊材 C N2 H2 O2锆无缝管≤ 0.05 ≤ 0.025 ≤0.005 ≤ 0.16钛无缝管≤ 0.08 ≤0.03 ≤0.015 ≤ 0.25 锆焊丝 AWS A5.24 0.05 0.025 0.016 0.005钛焊丝 AWS A5.16 0.05 0.020 0.15 0.008 从表中可以看出锆对O 对 H 的控制指标都高于钛，尤其是对O 的要求几乎高一个数量2 2 2级，所以焊接时的保护要求和焊接工艺及措施要比钛的焊接更严格。

500m3锆钢复合板储罐焊接工法阐述

500m3锆钢复合板储罐焊接工法阐述1 概述工业锆属于高熔点稀有金属，是原子能工业、化工、石油化学工业中的一种重要结构材料，在大多数有机酸、无机酸、强碱和一些熔融态的盐中均具有优良的耐腐蚀性。

锆的耐腐蚀性优于不锈钢、镍和镍合金。

在苛性腐蚀介质中与不锈钢、钛及镍基合金相比，大大提高了设备的寿命和可靠性，能够取得更大的经济效益。

锆化学活泼性大，高温下会与氢、氮、氧等气体起化学反应，锆在315℃～1000℃强烈吸氢，在400℃以上强烈吸氧，在800℃以上强烈吸氮。

氢、氧、氮与锆形成脆性化合物，不但使锆塑性和韧性明显变差，而且使锆的耐蚀性急剧降低，其中氧对塑性和韧性的影响大，而氮对耐蚀性的影响大。

另外，由于锆熔点高，导热系数小，因此在锆材的焊接中，对焊接工艺参数提出了更高的要求。

在中油吉林石化公司丙烯腈厂增设500m3酸水储罐项目中应用了锆材的焊接技术，下面介绍一下焊接工法。

2 工法特点本工法根据锆材的特性和数据进行分析，从以下三个方面改进了锆材的焊接工艺：确定了更加合理的焊接工艺参数；制定有效的气体保护措施；对焊接机具进行小改造，增加一个氩气喷嘴。

通过上述三个方面的改进，使锆材焊接后的外观成形和表面颜色都有了很大程度的改观，从而减少了焊接处理的工作量，提高了经济效益。

3 适用范围本工法适用于锆材（R60702）搭接焊缝。

4 工艺原理锆焊接性较好，可以采用多种焊接方法，其中氩弧焊是比较经济的方法。

锆在590℃以上对氧、氮、氢的脆性敏感，因此对该金属的焊接必须进行焊接保护，防止大气污染。

在焊接时，锆必须与大气隔离，一直冷却到593℃以下。

锆焊丝必须进行化学清洗。

5 工艺流程及要点5.1 坡口加工采用机械加工的方式将坡口加工成型，对焊口表面进行机械打磨，露出金属光泽。

用丙酮对母材及焊丝进行擦洗，保证没有严重的氧化、水汽、油污及赃物。

清理程序应为：磨光机打磨→不锈钢丝轮（刷）清理→抛光轮抛光→丙酮清洗→封口保护。

锆的焊接特性与工艺性

作者简介：郗峰波（１９７５一），男，工程师，一直从事压力容器焊接工３年第１期总第１２１期
，
小，可以采用多种方法焊接，通常采用钨极氩弧焊（ＧＴＡＷ）、熔化极氩弧焊（ＧＭＡＷ）、等离子弧焊（ＰＡｗ）、真空电子束焊来焊接锆金属，锆焊接通常不需要预热。预热可以在温度低或湿度高的地方使用，作为除湿度的一种辅助手段。
◇
锆的焊接特性与工艺性
Ⅱ ｉ皿ｇ之，￡ｓ砬Ｇｓ＠ ⑩ Ⅱ ⑩ ⑩ ｉ鸸⑩
文／西安核设备有限公司郗峰波李晴李鹏飞
友伽
摘要：本文对锆（Ｒ６０７０２）的材料性能、焊接性、焊接方法进行了分析，从焊前坡口的制备、焊
少量溶解的氢、氧、氮可提高锆的硬度并降低
锆的延展性。锆在高温下还会与碳和碳化物起
反应而增加脆性。
１．５用途
用于反应堆结构材料，耐中子辐射，化工
在室温下，为密排六方晶格（ａ — ｚｒ结构），相变温度８２６％以上时为体心立方晶格（１３一Ｚｒ
焊接时，大于３００￣Ｃ的区域（包括焊缝、热影
器内部形状复杂的选用较高值。容器内表面必
须是清洁的，不存在可吸收空气和湿气的污物。
４．５焊接工艺要点和措施尽量用小的热输入焊接，一般在７～３５ｋＪ／ｃｍ
之间，考虑其散热速度较慢，需要靠使典陕速
锆材用于化工类抗腐蚀材料，在我国尚处
Ｃｏ
Ｓｎ
０２Ｈ２Ｎ２Ｃ

锆材焊接工艺课件

锆材焊接工艺
货架
锆材焊接工艺
保护气体应采用高纯度99.999%以上的氩气。保护装置结构和尺寸应根据接头形式和尺寸确定，用导热性能交好的材料制成，形状宜与焊件边缘相似，能够贴近焊件表面。 3.3管道下料和坡口制作管材下料前，应认真熟悉管道单线图，仔细核对材质、规格、尺寸，做好标记移植。锆材尽量采用机械方法切割。如车、铣、锯、钻或砂轮切割，也可采用等离子等热切割方法，此时应留有足够的加工余量，以便除去污染层，并注意保护管子内外表面、防止火花飞溅灼伤材料表面。当采用砂轮机打磨坡口时，为了防止锆材表面温度过高，保证焊件表面不变色，需要采用较低的转速进行打磨，避免有火花飞出，打磨部位周围的母材进行遮盖。焊前，使用锉刀、刮刀等对机加工或打磨后的坡口边缘进行特殊加工，消除毛刺、凹坑、打磨颗粒等不连续缺陷。加工坡口所用工具应为专用，并保持清洁。
锆材焊接工艺
锆材管道焊接
锆材焊接工艺
当母材温度低于15℃时，应对近缝区进行预热，加热可采用远红外电加热，也可采用喷灯，但应避免火焰直接接触焊接坡口，以防止污染，预热温度应在 18℃以上，焊接层间温度应控制在100℃以下。钨极氩弧焊采用高频引弧和衰减电流熄弧措施。注意起弧和收弧处质量,收弧时应将弧坑填满.多层焊的层间接头应错开。焊接采用小规范，快焊速，并避免焊枪横向摆动，当单道焊缝不能满足焊缝宽度要求时，可采用压道焊。焊接过程中，焊丝加热端应始终处于氩气保护区内。灭弧后，焊丝可暂不拿出焊接区域。如发生污染变色，则应切除至少25mm。焊接过程中，如发现焊缝及热影响区出现不能允许的污染变色时，应立即停止焊接，查明原因，采取措施，并经验证确实有效后，方可继续焊接。轻微的表面变色可用不锈钢丝刷清除。对污染严重的焊接，必须铲除干净，并进行必要的修复后，方可进行下一步的焊接工作。焊接过程中，若钨极碰撞熔池或焊丝则应停止焊接，铲除污染的焊肉,磨修或更换电极。

锆及锆合金的焊接

锆及锆合金的焊接一、锆的物理特性及应用1．室温下，锆属密排六方格金属，为α-Zr结构。

锆有良好的结合性能，加热和冷却过程中有相变，在相变温度（862℃）以上，锆是体心立方晶格金属，为β-Zr结构，锆的物理性质如（表一）：(表一)如果锆中加入锡，能提高转变温度。

铁、镍、铬可使转变温度降低，一些锆合金有热处理效(表二)锆及锆合金的化学性能及抗腐蚀性，锆是非常活泼的金属，锆和锆合金对环境气体中的氧、氮、氢等气体都有很强的亲和力。

锆的优异的抗腐蚀性实际上取决于表面氧化膜的完整性和牢固性。

在高温下锆容易与上述气体反应，氢在200℃可生成ZrH2 ,在大约315℃的氢气氛中，锆会吸收氢而导致氢脆，锆表面存在氧化膜可以阻挡氢的吸收。

氧在300℃可生成Zr03,在大约550℃以上，与空气中的氧反应生成多孔的脆性氧化膜，在700℃以上，锆吸收氧而使材料严重脆化，在600℃锆吸收氮可生成ZrN b.2.锆及锆合金的用途①反应堆结构材料：在中子辐射作用下，锆的强度和韧性实际上不发生改变，锆的热中子吸收截面只有0.18*105b,因此，锆及锆合金是其他任何材料不可替代的原子能高温水放应堆重要结构材料。

②化工类抗蚀材料：锆几乎和一样，具有优良的抗酸、碱以及液体金属（如Na,K）腐蚀能力。

在某些腐蚀介质中，甚至超过了铌和钛等腐蚀性能很好的金属，它能在钛不能胜任的腐蚀介质中工作。

③储氢除气材料：锆在不太高的温度下就有吸收氧、氮和氢的能力，其反应温度分别为200℃、400℃、300℃，反映速度随温度增加而增加。

固溶的氢以通过加热的方法去除。

因此，锆的化合物被用作储氢材料，锆常作真空系统的除气剂。

二、锆及合金的焊接用于核反应堆结构材料的锆合金要求其纯度很高，对焊缝的纯度要求亦较高，必须仔细清除锆及锆焊接坡口和焊丝表面的氧化物或油污。

另外，也可对坡口进行喷沙处理，化学侵蚀有两个目的，一是去除表面油污，二是去除表面氧化物。

经酸洗后的锆合金必须用清水冲净，烘干后焊接。

锆及锆合金的焊接

2 ）接头易脆化在焊件冷却过程中热影响区金属有可能析出复杂的金属间化合物（如ZrCr2和Zr2Fe）、氧化物、氮化物等，这些脆性析出物将导致焊缝及热影响区金属的强化，而塑性显著降低，为此，在焊接工艺上应采取保护措施，使焊缝金属避免受到污染。 3）气孔敏感性强锆焊接时气孔是经常碰到的一个问题，产生气孔的原因主要有两点，其一是氩气、母材、焊丝中的H2、O2、及 H2O含量提高会明显使焊缝气孔增加；其二，锆及其合金坡口附近及焊丝表面常受到外部杂质的污染，包括水份、油脂、氧化物、尘埃等，这此杂质如不彻底清除，会导致焊接接头形成气孔和裂纹。因此焊接锆时应采用严格的焊前清理程序及采用高纯度的氩气。
5 坡口制备焊接接头采用V型坡口，坡口间隙2-3mm。焊件切割及坡口加工宜采用机械方法，当采用等离子切割时，应采用砂轮机打磨坡口清理其加工表面，坡口须打磨光滑，露出金属光泽；因锆粉末易燃，所以用无齿锯切割时,要在其前方放置一水盆，使切割的粉末落到区域进行认真的清理。在焊口组对前采用丙酮等溶剂清除坡口两侧75mm范围内的水及污物，再用不锈钢刷或细锉刀等工具去除距焊缝至少25mm 以上的氧化物. 2 ）焊丝使用前，必须用丙酮或酒精去除表面的油脂等杂物，严禁使用四氯化碳一类氯化烃做为脱脂溶剂，清洁后的焊丝拿放须戴洁净手套。清理完30分钟内必须用完，否则用前应重新清理。 3）用于锆材工具严禁与清理其它金属的工具接触。
3 焊接方法
锆材焊接最常用的焊接方法钨极氩弧焊，直流正极性；主要是通过焊枪喷嘴加拖尾保护罩及管内通氩气进行保护，防止焊缝和热影响区氧化；并应在清洁间内焊接，或在安装口施工时，采用临时的防风棚，减少焊缝内可能出现的气孔缺陷。
4 焊接材料 1）氩气锆材焊接采用高纯氩气（氩气纯度≥99.999%）作为保护气体；由于锆对氧气的敏感性，锆材焊接须采用集气管，把几瓶氩气并联起来使用，以增大氩气的供应量，用适当加大氩气量的方法来隔离氧气、氮气。在正式焊接、更换氩气瓶或集气管时，须检查氩气纯度。 2 ）焊丝焊丝成分与母材化学成分相同，型号为ErZr-2；所用焊丝必须有质量证明书或材质合格证；焊丝使用前，必须用丙酮或酒精去除表面的油脂等杂物，严禁使用四氯化碳一类氯化烃做为脱脂溶剂，清洁后的焊丝拿放须戴洁净手套；清理完30分钟内必须用完，否则用前应重新清理

锆盘管焊接要点

锆盘管焊接工艺要点1.焊接环境焊接应在清洁、干燥的室内环境中进行，温度应在15℃以上。

严禁在含铁等灰尘的空气中施焊。

焊接平台衬以奥氏体不锈钢板。

2.焊工焊工应是焊接技能好，焊接质量一贯稳定的熟练钨极氩弧焊工。

焊工在施焊中应穿戴干净的皮手套和干净洁白的帆布工作服，穿绝缘工作鞋。

3.焊接工艺3.1焊接方法焊接采用手工钨极氩弧焊。

直流正接即焊件接正极。

3.2坡口型式机加工坡口，防止局部温度过高，坡口角度单边30°～35°为宜。

如下图所示。

3.3焊前清理将坡口及两侧25mm范围内打磨光亮去除氧化膜，再用丙酮清洗去除油污和灰尘。

打磨用不锈钢丝刷。

需清除的杂质包括氧化膜、机械加工坡口表面徽裂纹内的吸附物、材料表面的油脂及污物。

因此清理程序为：不锈钢丝轮(刷)清理→抛光轮抛光→丙酮清洗→封口保护。

3.4焊接保护保护是焊接锆材的关键。

保护气体为高纯氩气（纯度≥99.999%）。

焊接时应对三个焊接区域进行气体保护，即熔池、熔池后部高温区、焊缝背面。

熔池由氩弧焊枪喷嘴保护，焊缝后部高温区和焊缝背面用保护罩保护。

银白色为合格。

保护罩为紫铜制作。

焊丝前端部要始终处于有效的氩气保护之下，停弧时，焊丝的前端部不能立即离开焊枪喷嘴保护。

已氧化的端部再次焊接前必须剪掉。

3.5焊材选用ERZr2，化学成分满足下表。

ERZr2化学成分（质量分数）（%）AWS UNS Zr+Hf Hf Fe+Cr O2H2N2 C ERZr2 R60702 ≥99.01 4.5 0.020 0.016 0.005 0.025 0.05 表中单一数值为允许的最大值。

焊丝必须进行化学清洗，保证无严重的氧化、吸收的水气、油脂和赃物。

3.6焊接工艺参数施焊中限制焊接线能量不超过10 kJ／cm，采用小直径焊丝小电流焊接。

控制层间温度低于90℃，不用焊前预热。

工艺参数见表1。

3.7定位焊定位焊长度和高度应与材料的厚度相适宜，高度一般不超过板厚的2/3。

HZr702是什么材料HZr702焊接工艺

上海梵普实业研制高品质哈氏合金、高温合金、镍基合金。

锆材作为一种活性金属，在一定工况条件下，表面能形成一层氧化保护膜，这层保护膜能使锆材耐多种不同浓度、不同温度的强腐蚀介质腐蚀。

因此在石油、化工、核能等行业广泛使用。

锆材作为一种稀有金属，价格也非常昂贵，是一种优秀的化工耐腐蚀结构材料，在醋酸行业中的重要作用已日益凸现，故而我们需要在大型装置施工现场通过焊接施工条件、焊接工艺、焊接环境等的监控，提高锆材的焊接质量，并且制定出成熟的焊接工艺及评定标准，来降低醋酸行业的生产成本、提高生产效率。

因此我们提出了研究锆材焊接工艺的意向，下面就一些简要的研究内容做简单的讲解。

研究的总体内容：锆702是高活性金属，熔点很高，焊接需要采用大能量热源，在高温下化学活性很大，极易与空气中的氧、氢、氮发生反应，使其机械性能与耐蚀性能急剧降低。

针对上面提到的几个特性，我们对焊接工艺进行了研究。

研究发现，如果在焊前对锆管道材料和焊丝表面进行机械清理和化学清洗可以有效的控制焊接接头的力学性能；且只有使用纯度不低于99.999%的高纯度氩气体保护，才可以有效防止锆材与杂质的结合。

在这些基础之上，我们做了许多的尝试和实验。

环形拖罩在锆材焊接中想要确保保护气浓度，我们首先想到的是修改焊接拖罩的形状，比如随着管径和壁厚的增大将拖罩相应加长加宽，这种做法对直焊缝效果明显，但是对环焊缝就并没有想象中那么理想。

那么我们又想到，如果加工一种环形拖罩，使拖罩的内弧径与所焊工件外径吻合，就能起到密封的效果了吧。

但是如果对每一种弧度都预制定制的拖罩，现场施工就会变得很麻烦。

后来，我们转换思路，是不是只要加大保护气的供给量，就一定能确保焊接质量呢？我们试着把原来的保护气单管进气，改成多管进气，测试到底用气量在什么范围内可以既确保施工质量又减少浪费，最后通过集体的努力，形成了《锆材焊接工艺》。

根据我们的研究，对焊接工艺进行了特材焊接的工装改革，分别采用耐高温不易溶化又无污染的工装辅助材料，根据焊接形状、位置制作了气体内外拖罩等改进，同时对氩弧焊枪、使其能连续操作，通过改造利用多管进气，增加氩气流动量，使内外氩气等压一致等措施，这些改进起到了严格的防污染及保护效果，采用合理的焊接工艺，最终使焊缝一次合格率达到了99.8%。

锆的焊接讲义Zr

锆合金在低温下具有良好的延展性，较高的强度，氧元素具有间隙强化作用，并且在低温下锆合金没有低温脆化转变。
4、锆材的性能的化学成分及物理性能
4.1、锆材的化学成分锆材的化学成分和室温力学性能如表 1，锆及合金的弹性模量随着温度
升高而迅速减小，比重比钢的小。表中显示室温温度下纵向和横向性能的平均数值，屈服强度和延伸率是用 0.2%永久变形测定的，具有弹塑性变形。
锆材铸锭的加工基本工艺流程：海绵锆-----真空烘干------组批混料------压单块电极-----电极组焊-----一次电子束-----切底垫-----取样分析------氩弧焊箱内焊接------二次电子束----扒皮取样分析成分-----去头部-----切除底垫------超声探伤-----成品铸锭 2.3、锆的分类锆Байду номын сангаас分为（1）核工业用锆，限制铪含量小于万分之几，都需要热处理；（2）非核工业用锆，铪含量可达 4%左右；
并且某些性能受有向性的影响。这些性能包括热膨胀、屈服强度、极限抗
拉强度、延伸率、缺口韧性和弯曲塑性都随方向不同而有不同程度的变化。
延展性随温度提高而有明显增加。
牌号
Zr700 Zr702 Zr704 Zr705 Zr706
UNS.No
R60700 R60702 R60704 R60705 R60706
锆(Zr)是第九种最普通元素，在地壳中含量丰富，占 0.025%,其地质含量超过 Zn、Pb、Ni，甚至超过 Cu、Sn,储量为铜储量的 2.5 倍。熔点 1882℃，沸点为 4377℃，密度为 6.506g/cm3(20℃)。根据锆的性能特点，锆主要用于核反应堆、化工设备和作为合金成分三方面。锆的热中子吸收截面低（0.18 靶），铪热中子截面高（105 靶）；锆的原子序为 4a，原子量 91.224,如此，锆被广泛得用于：（1）锆是一种热中质穿透材料；

zr导热系数

zr导热系数金属导热系数是衡量一种金属材料导热能力的重要物理指标。

尤其在热负荷工况下，导热性能的好坏会直接影响热梯度的分布、热传递率及热延迟时间，从而影响运行效率及热设备的整体稳定性。

因此，研究和掌握金属材料的导热性能，对实际的热力学设计和实施有着重要的作用。

针对金属导热性能的研究，其中以锆系金属（Zr）的导热系数研究为其重要组成部分，在有关工作中受到越来越多的重视。

锆系金属是一类金属元素，包括锆（Zr）、铑（Rh）、钨（W）三种金属元素，由于具有良好的导热性、高温抗腐蚀性和高熔点，因此它们在热设备、抗腐蚀设备和航空航天设备中得到了广泛的应用。

由于锆系金属具有良好的热稳定性和高温阻燃性，它们在高温焊接、高温热处理和空间航天领域显得更加重要。

锆系金属导热系数是衡量其在温度变化时对热流程的响应程度，是研究锆系金属导热性能的关键指标之一。

锆系金属的导热系数，是指在温度保持不变的情况下，锆系金属的热流率随着热梯度变化的比例，也可以理解为在相同温度下热流率与热梯度的比值，用符号λ来表示。

锆系金属的导热系数主要受温度和浓度的影响。

对于各种不同组成的锆系金属，其导热系数随温度变化的规律也不完全相同。

实验证明，在室温下，锆系金属的导热系数变化范围在14～21W/mK之间，而浓度越高，其导热系数随之升高；但是当温度较高时，导热系数变化又显得不太明显。

因此，从技术角度讲，在特定条件下，对锆系金属的导热系数进行精确测试，是推动其应用的关键所在。

锆系金属的导热系数的研究，无疑会对其更好的运用产生质的提高。

首先，深入理解锆系金属的导热性能，有助于研究和推动更好地把握其热性能，从而实现更好的热处理效果和空间航天运行效果；其次，锆系金属导热系数的研究，有助于我们更加精确地测定和评估温度变化对锆系金属的影响，从而更好地掌握它们的热变形特性，为有效控制热处理过程和热力学设计提供有力的依据。

总的来说，通过深入研究锆系金属导热系数，可以更好地提高其在高温应用中的性能以及抗腐蚀性，从而进一步发挥它们在空间航天和航空航天领域的重要作用。