锆的耐蚀性能及锆设备制造品质控林云喜(北京石油化工工程有限公司西安分公司，陕西西安710075)摘要:锆材在一些强腐蚀介质中的耐蚀性能比不锈钢、钛材更加优异，较多地应用于化工特材设备的制造。为保证其良好的耐蚀性能，锆材设备的加工制造要求很高。介绍了化工用锆(R60702)在化学工业中的主要应用范围，并对锆设备制造过程中的关键品质控制进行分析总结。关键词:锆材;应用范围;耐蚀性能;品质控制:TG146．4+14文献标志码:A:1671-5276(2012)03-0043-03CorrosionResistingPropertyandManufacturingQualityControlofEquipmentforZirconiumLINYun-xi(Bei激ngPetrochemicalEngineeringCo．，Ltd．，Xi’anSubsidiary，Xi’an710075，China)Abstract:Thecorrosionresistingpropertyofzirconiumismoreexcellentthanthatofstainlesssteelandtitaniuminsomestrongcor-rosivemediums，whichiswidelyappliedinmanufactureofchemicalspecialmaterialequipment．Inordertoensuretheexcellentcor-rosionresistingproperty，thedemandsofprocessing锆(R60702)是耐蚀合金中对温度较高的强还原性工艺介质具有优良耐蚀性能的材料。在含有盐酸或其他卤族离子，且温度较高的化工工艺装置中，锆可能是最佳或唯一的选择。在65%浓度以下，温度高于100℃的硫酸介质中，锆也是唯一可选择的耐蚀材料。但锆的耐蚀性能取决于其氧化膜的致密性与完整性，当锆氧化膜的致密性与完整性被破坏时，锆在酸性工艺介质中将不具备耐蚀性。如当锆中各种其他金属元素(除铪和铌)的总含量严重超标时，锆的氧化膜不再具有致密性，锆在酸性介质中将发生迅速的腐蚀。再如，当盐酸介质中含有10－6级的氧化剂时，锆将发生点腐蚀且锆的纯净度将影响锆设备的使用状况与使用寿命。因此，在选用锆材时，应充分了解工艺介质的组分及运行条件，并对其设备制造进行严格的品质控制。由于锆与铪共生，他们的物理和化学性能非常相近，因此比较难以分离。锆中含铪，不影响锆的耐蚀性和工艺性，所以化工用锆中不必减少铪含量，一般铪含量在5%以下即可［1］。锆与钛是同族元素，且化学活性都很高，但表面都能形成致密的钝化膜，具有良好的耐蚀性能。而锆在多数强腐蚀性介质中的耐蚀性常比钛更好［2］，所以尽管锆材比钛材昂贵，随着化工行业的发展，许多强腐蚀的设备，如在醋酸醋酐、氯化聚氯乙烯、间苯二酚等装置中，正在越来越多地采用锆材，大大地提高设备的寿命和可靠性，取得更好的经济效益。锆有比不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐腐蚀性能，力学性能和工艺性能也很适宜制造容器和换热器。化学成分美国非核用锆和锆合金加工材料的化学成分［1］见表1。表1美国非核用锆和锆合金加工材料的质量分数1．2化工用锆材的性能1概述锆是稀有高熔点金属之一，呈浅灰色。摩尔体积:(cm3/mol)14．1;相对原子质量:91．22;密度6．49g/cm3。熔点1852℃±2℃，沸点4377℃。化合价+2、+3和+4，第一电离能6．84eV。晶体结构:六方晶胞。金属锆的可塑性好，易于加工成板、丝等，且锆的耐蚀性比较好，接近铌、钽。1．1(ASTMB495－92)%Zr+HfHfFe+CrH≤N≤C≤O≤牌号SnNb≥≤≤1．0R6070299．24．50．02～2．00．0040．0200．0500．161．0～2．02．0～3．0R6070595．54．50．20．0050．0250．0500．18作者简介:林云喜(1962—)，男，陕西泾阳人，高级工程师，学士，研究领域:化工设备。·43·MachineBuildingAutomation，Jun2012，41(3):43～45·机械制造与研究·林云喜·锆的耐蚀性能及锆设备制造品质控制力学性能及物理与工艺性能美国锆与锆合金非核用板、带的力学性能［3］见表2。表2美国锆与锆合金非核用板、带的力学性能(ASTMB551－2010)1．3δ(Lo=51)/Rm/MPaReL/MPa牌号备注弯曲半径5TR60702≥38≥20≥16弯曲半径3TR60705≥55≥38≥16美国锆的物理与工艺性能［1］见表3。表3美国锆的物理与工艺性能图1锆在盐酸中的等腐蚀图项目温度/℃性能参数能够大规模在盐酸工业中应用的基本保证。但是当盐酸中存在某些氧化性离子，如Fe+3时，锆的腐蚀电位被极化超过其点蚀电位而产生点蚀或应力腐蚀。因此，锆设备在盐酸介质中运行时，不允许有氧化性离子存在。硫酸是一种复...