A cirkónium korrózióállósága karbamidban, szerves közegekben és forró gázokban

Miért ellenáll a cirkónium korróziónak?

A cirkónium korrózióállóságát egy vékony, szívós oxidfilmnek köszönheti, amely azonnal képződik a tiszta felületen, és megjavítja magát, ha megsérül, ugyanúgy, mint a titán. A legtöbb vizes és szerves közegben a film stabil marad, így a támadási arány elhanyagolható marad még agresszív vegyszeres kezelés során is. A fémet főleg ötvözetlen Zr702-ként, szabályozott hafniumtartalommal, kisebb mértékben ötvözött Zr705-ként szállítják rúd, huzal és cső formájában. A rudat és a huzalt általában az ASTM B550-hez, a csöveket pedig az ASTM B523-hoz rendelik.

Karbamid szintézis és szerves táptalajok

A karbamidszintézis magas hőmérsékleti és nagynyomású körülményei között a cirkónium kivételesen korrózióálló, ezért használják bélésekhez, belső elemekhez és csövekhez ebben a folyamatban. Jó kémiai stabilitást mutat számos kémiai polimer, azofesték és etanol előállítására szolgáló közegben is. A hőátadó közegekkel, például klórozott bifenil- és kumol keverékekkel végzett vizsgálatok során a cirkónium korróziós sebessége gyakorlatilag nulla volt. Ha azonban hidrogén van a közegben, a cirkónium elnyeli azt; a víz közegben tartása megőrzi az oxidfilmet és csökkenti a hidrogénfelvételt-.

Viselkedés gázokban és magas hőmérsékleten

A cirkóniumot a legtöbb gáz 300-400 fokon nem támadja meg, de e tartomány felett gyorsan változik a kép, és minden gáznak megvan a saját küszöbértéke.

Közepes	Küszöb	Hatás a cirkóniumra
CO, CO2, SO2, C3H8, N2 és gőz	300-400 fok	nincs korrózió
Levegő	körülbelül 425 fok	súlyos hámlás és repedés
Oxigén	körülbelül 540 fok	felületén fehér cirkóniát képez
Hidrogén	körülbelül 704 fok felett	gyors felszívódás és ridegség
Nitrogén	400 foktól lassú, 800 fok felett erőszakos	nitrid képződés
Levegő, hosszú expozíció	kb 1000 fok	gyors oxidáció és integritásvesztés

Ezek a határértékek egyszerű módon nem halmozódnak fel, és ha a munkahőmérséklet levegőben meghaladja a 400 fokot, a vákuum vagy a nagy tisztaságú inert atmoszféra sokkal megbízhatóbb, mint bármely részleges védőintézkedés.

Hidrogénabszorpció, ridegedés és izzítás

A hidrogén könnyen oldódik cirkóniumban, és oldhatósága meredeken növekszik a hőmérséklettel. Az abszorpció körülbelül 300-400 fokon kezdődik, és ha elegendő hidrogént vett fel, a fém hidrogén rideggé válik, amit a hajlékonyság elvesztése és a repedések mutatnak. Az üzem közben vagy a pácolás során felvett hidrogén vákuummelegítéssel körülbelül 1000 fokon eltávolítható. Az oxigén és a nitrogén eltérően viselkedik: a vákuumos izzítás nem távolítja el őket, ezért mindkettőt ellenőrizni kell az olvasztás és a feldolgozás során, mert mindegyik megnöveli a keménységet és visszafordíthatatlanul csökkenti a hajlékonyságot. A cirkóniumnak erős affinitása van az oxigénhez, nitrogénhez és hidrogénhez, ami közel hasonlít a titánhoz.

Tervezési és gyártási útmutató

Tartsa a folyamatos légszállítást körülbelül 400 fok alatt, és minden melegebb kezeléshez használjon vákuumot vagy száraz inert gázt.

Kerülje el a körülbelül 300 fok feletti hidrogéntartalmú atmoszférát, hacsak nem tervezik későbbi vákuumos lágyítást.

Védje az oxidfilmet: kezelje tiszta szerszámokkal, és kerülje a szükségtelen koptatást vagy szemcseszórást.

A pácoláshoz használjon hidrogén-fluorid és salétromsav keveréket, majd alaposan öblítse le és szárítsa meg.

Kerülje a szénnel való közvetlen érintkezést magas hőmérsékleten, mert cirkónium-karbid képződhet.

A galvanikus és diffúziós hatások elkerülése érdekében a hosszú alkatrészeket acél helyett cirkónium vagy kerámia hordozóra támassza alá.

Gyakran Ismételt Kérdések

K: Miért használnak cirkóniumot a karbamidszintézis berendezésekben?
Magas hőmérsékleten és nagy nyomású karbamid körülmények között a cirkónium kivételesen korrózióálló, így a bélések, a belső részek és a csövek megőrzik épségüket ott, ahol sok más fém gyorsan meghibásodik.

K: Milyen hőmérsékleten oxidálódik a cirkónium a levegőben?
A légi támadás körülbelül 425 fokon válik súlyossá, az oxigén körülbelül 540 fokon fehér cirkónium-oxidot képez, és az 1000 fok körüli hosszú expozíció tönkreteszi a fémet, ezért a forró munkához vákuumra vagy inert gázra van szükség.

K: A cirkónium hidrogén ridegedést szenved?
Igen. Körülbelül 300{2}}400 fokon kezdi felvenni a hidrogént, és az oldhatósága a hőmérséklettel nő, így a felszívódás ridegséget okoz. A hidrogént körülbelül 1000 fokos vákuumos izzítással lehet eltávolítani.

K: A vákuumos izzítás eltávolíthatja az oxigént és a nitrogént a cirkóniumból?
Nem. A vákuumos lágyítás csak a hidrogént távolítja el; Az oxigént és a nitrogént alacsony szinten kell tartani az olvasztás és a feldolgozás során, mert mindkettő tartósan növeli a keménységet és csökkenti a rugalmasságot.

K: Hogyan viselkedik a cirkónium nitrogénben?
Lassan kezd reagálni körülbelül 400 fokon, és hevesen reagál 800 fok felett, nitrideket képezve, így a forró feldolgozás során elkerülhető a nitrogén atmoszféra.

K: Segíti-e a víz a technológiai közegben a cirkóniumot?
Igen. Kis mennyiségű víz megtartja a védő oxidfilmet és csökkenti a hidrogénfelvételt, ezért a vizet hordozó közegek kevésbé agresszívek, mint a száraz hidrogéntartalmúak.