国产与进口工业锆性能对比

第6期
收稿日期：2018－12－11
作者简介：胡旭坤(1983—)，陕西周至人，
工程师，学士，主要从事锆合金加工工艺研究櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂殬
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生产与应用
国产与进口工业锆性能对比
胡旭坤
1，2，3
，赵林科1，2，3
，徐
滨
1，2，3
，杨晶
1，2，3
，于军辉
1，2，3
(1．国核宝钛锆业股份公司，陕西宝鸡721013;2．国家能源核级锆材研发中心，
陕西宝鸡721013;3．陕西省核级锆材重点实验室，陕西宝鸡721013)
摘要：本文概述了国核宝钛锆业股份公司产品概况，
工业锆产品标准;对比了国产和进口工业锆产品的化学成分、金相组织、力学性能。

结果表明:国核锆业生产的工业锆铸锭、管材、板材系列产品与进口同类产品的化学成分、力学性能、金相组织结果相当。

关键词：国产;进口;工业锆;性能中图分类号：TG146．414文献标识码：A 文章编号：1008－021X (2019)06－0087－03
Performance Comparison of Domestic and Imported Industry Grade Zirconium
Hu Xukun 1，2，3，Zhao Linke 1，2，3，Xu Bin 1，2，3，Yang Jing 1，2，3，Yu Junhui 1，
2，3
(1．State Nuclear Bao Ti Zirconium Industry Company ，Baoji 721013，China ;
2．National Center for Energy Ｒesearch and Development of Nuclear Grade Zirconuim ，Baoji 721013，China ;
3．Key Laboratory of Nuclear Grade Zirconium of Shaanxi ，Baoji 721013，China )
Abstract :This paper summarized the product profile and the industry grade zirconium products standard of State Nuclear Baoti
Zirconium Industry Company ，and the chemical composition ，metallographic structure and mechanical properties of domestic and imported industry grade zirconium products are compared．The results show that the chemical composition ，mechanical properties and metallographic structure of industry grade zirconium ingots ，pipes and sheets produced by State Nuclear Baoti Zirconium Industry Company are similar to those of imported similar products．Key words :domestic ;imported ;industry grade zirconium ;properties 1引言
锆及锆合金由于其热中子吸收截面小，
且具有良好的力学性能、加工成型性能、焊接性能、耐酸、碱腐蚀性能而被广泛用
于原子能及化工等领域［1］。

在化工领域，工业锆主要用于酸
性，强还原性及温度较高且含有卤族离子的醋酸、醋酐等化工
装置中。

工业锆的主要产品有锻件、板带材、管棒材等，用于制
作压力容器、换热器、塔器、搅拌器等化工装置。

选用锆材作为
化工设备制造的关键材料，不仅提高了设备的使用寿命和可靠
性，而且改善了工作环境，提高了化工原料的产量，质量和经济
效益。

本文概述了我国锆合金的生产龙头企业－－国核宝钛锆
业股份公司(简称“国核锆业”)现有工业锆材加工技术水平，对
比我国工业锆合金技术与国外进口的差异，以及国核锆业和国
外进口Ｒ60702(Zr －3)工业锆板材、管材产品的化学成分、金相
组织、力学性能的差异。

为发展我国工业锆合金加工技术，寻
求国内外锆材加工差异，实现我国锆材加工和发展技术水平提供了理论和实践基础。

2
企业发展概况
国核宝钛锆业股份公司是集锆及锆合金材料生产制造、
科技研发和理化检测为一体的高科技领军企业，建成了涵盖海绵锆生产、锆合金熔炼和锻造、管棒板带材成品制造在内的我国完整的锆材产业体系，形成了专业化的锆材生产线及研发、分析与检测平台，年产量可满足100台百万千瓦级核电机组用核级锆材的需要及石油化工、醋酸及精细化工等行业对工业级锆材的需求。

近年来，随着国家供给侧的结构性改革以及生态与环保任务放大，国内石油化工业迅速发展，化工装备对工业锆加工材的需求量逐年增加。

国核锆业利用自身产业链优势，相继完成了100余份合同涉及管、板、棒、丝、带材产品的生产，并依据ASME /ASTM 相关规范要求以及相关行业、协会标准制定了一系列内控作业文件和技术标准。

同时，为满足化工行业对长周期耐腐蚀材料的需求，确保与国外进口锆及锆合金产品实际水平保持一致，在实验的基础上建立了严格的工业用优质锆及锆合金产品标准，以满足国内客户高质量的需求。

具体内容见表1。

表1锆材产品种类及等效适用标准对应表
产品类型国际标准
国核锆业公司标准
内控标准优质产品标准
锻件
ASME SB －493/SB －493M
ASTM B493/B493M
N /SNZ 8102－2017Q /SNZ 8101－2018
海绵锆ASTM B494/B494M
N /SNZ 8401－2017
/
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78·胡旭坤，等:国产与进口工业锆性能对比
DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2019.06.034
山东化工
表1（续）
产品类型国际标准
国核锆业公司标准
内控标准优质产品标准
锆铸锭
ASTM B495/B495M N /SNZ 8101－2017/
无缝管及焊接管
ASME SB523/SB －523M ASTM B523/B523M ASME SB658/SB －658M ASTM B658/B658M N /SNZ 8103－2017N /SNZ 8107－2018
Q /SNZ 8103－2018Q /SNZ 8107－2018
棒材/丝材ASME SB550/SB －550M ASTM B550/B550M N /SNZ 8104－2017Q /SNZ 8104－2018
带材、薄板及中厚板
ASME SB551/SB －551M ASTM B551/B551M
N /SNZ 8105－2017Q /SNZ 8105－2018
焊丝
AWS 5．24N /SNZ 8106－2018/
3产品性能对比3．1原材料对比
针对工业级锆产品对化学成分的严格要求，国核锆业在ASTM B494/B494M 《原生锆》和有色行业标准YS /T 397《海绵
锆》的基础上，形成了编号为N /SNZ 8401－2017
《一般工业用海绵锆》内部标准标准，并HZr －1牌号的产品提出了加严内控要求，各牌号产品的化学元素要求见表2。

表2工业海绵锆化学成分
元素名称化学成分/%
产品牌号HZr －1HZr －2Zr +Hf 含量(不小于)
99．499．2Al ≤0．05/C ≤0．02≤0．03Cl ≤0．13≤0．13Cr ≤0．02≤0．05Cu ≤0．01/Fe ≤0．08≤0．15H ≤0．005≤0．0125
Mg ≤0．06/Mn ≤0．01/N ≤0．01≤0．025
Ni ≤0．01/Pb ≤0．005/
Si
≤0．01
/
表2（续）
元素名称化学成分/%
产品牌号
HZr －1HZr －2Ti ≤0．005/V ≤0．005/O
Ⅰ级Ⅱ级≤0．050．05 ≤0．1≤0．14
Ⅰ级
≤1．0Hf Ⅱ级1．0 ≤2．0≤4．5
Ⅲ级
2．0 ≤3．0
注:如Hf 含量是Ⅰ级时，其O 含量也必须达到Ⅰ级。

经研究发现，工业锆中铪含量对酸碱性介质腐蚀会产生影响，主要体现在铪在锆基体中会形成原电池电位差效应，锆基体中铪含量增加会加速锆在酸碱介质中的腐蚀速率。

同时，降低铪含量可以明显改善锆材的加工性能及成形性能，因此低铪的工业锆制品具有较好的加工性能及耐酸碱腐蚀性能。

另外，国核锆业分析了国外进口工业锆产品中的铪含量，发现国外进口工业锆产品铪含量均低于1．0%。

国核锆业在技转西屋技术基础之上充分掌握了锆铪分离技术，目前可以有效控制海绵锆中铪含量，以此控制锆铸锭中铪含量，国核锆业采用不同铪含量海绵锆所熔Ｒ60702(Zr －3)
铸锭铪含量见表3，其余Fe +Cr 、
N 、O 、C 、H 等元素均满足技术指标要求，由表中可以看出国核锆业已具备生产不同梯度铪含量的锆铸锭能力。

表3
国核锆业工业锆铸锭Hf 含量
%
化学元素
要求
铸锭1
铸锭2
铸锭3
铸锭4
铸锭5
铸锭6
Hf
≤4．50．010．250．891．522．112．13
3．2力学性能对比
国核锆业与国外进口Ｒ60702(Zr －3)锆合金板材力学性能
结果如图1所示。

从图1可见，
目前国核锆业生产出的产品力学性能与国外进口的力学性能基本一致。

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88·SHANDONG CHEMICAL INDUSTＲY
2019年第48卷
第6
期
图1国核锆业和国外进口Ｒ60702（Zr －3）产品力学性能对比图
3．3金相组织
国外进口Ｒ60702工业锆板材产品显微组织见图2。

国核锆业生产的Ｒ60702(Zr －3)工业锆板、管材产品的金相组织如图3所示。

从图2和图3对比可见，国核锆业生产出的Ｒ60702(Zr －3)工业锆板、管材产品的成品性能均为再结晶组织形貌，晶粒度评级均为10级。

该组织与国外进口工业锆产品显微组织接近。

a )δ7mm T 向ˑ200
b )δ7mm L 向ˑ200
图2国外进口Ｒ60702
锆合金板材显微组织照片
图3国核锆业生产的Ｒ60702（Zr －3）
锆合金板材和管材显微组织照片
4
结束语
本文概述了我国锆合金的生产龙头企业－－国核锆业工业锆加工技术水平，通过对国核锆业建立的工业锆标准与国内外标准、化学成分、力学性能、金相组织的对比，形成结论如下:
a )国核锆业建立了与国外ASME /ASTM 规范要求以及相关行业标准相一致的工业锆材料标准;同时，在实验的基础上建立了严格的工业用优质锆及锆合金产品标准，以满足国内外客户高质量的需求。

b )国核锆业拥有独立的海绵锆生产线，充分掌握了锆铪分离技术，目前可以有效控制海绵锆中铪含量，已具备生产不同梯度铪含量的锆铸锭能力。

c )国核锆业生产的工业海绵锆、工业锆板、管材的化学成分与国外进口同类产品相当。

d )国核锆业生产的Ｒ60702(Zr －3)工业锆板、管材产品力学性能、金相组织与国外进口同类产品相当。

参考文献
［1］黄伯云．中国材料工程大典［M ］
．北京:中国化工出版社，2006．
（本文文献格式：胡旭坤，赵林科，徐滨，等．国产与进口工业
锆性能对比［
J ］．山东化工，2019，48（06）：87－89．）·
98·胡旭坤，等:国产与进口工业锆性能对比。