Folia i taśma cyrkonowa w klasach Zr702 i Zr1: specyfikacje i standardy

Folia cyrkonowa i rola paska cyrkonowego

Folia cyrkonowa jest produkowana poprzez walcowanie paska cyrkonu do bardzo małych grubości, dzięki czemu pasek stanowi integralną część łańcucha produkcyjnego folii, a nie oddzielną linię produktów. Jakość taśmy wyznacza pułap jakości folii: jednorodność grubości, stan powierzchni i wewnętrzna solidność są uwzględniane w harmonogramie walcowania, a wada będąca drobną wadą taśmy staje się odrzutem folii.

Z tego powodu produkcję folii rozpoczynamy od wysokiej jakości arkuszy i taśm cyrkonowych o znanej chemii i sprawdzonej strukturze wewnętrznej. Walcowanie do grubości folii wymaga powtarzanych przejść z wyżarzaniem międzystopniowym, a tolerancja procesu zawarta już w surowcu jest jedyną tolerancją dostępną dla gotowej folii. Spójny pasek jest zatem praktyczną podstawą spójnej folii.

Stopnie i czystość

Folia i taśma cyrkonowa są dostarczane w gatunkach Zr702 i Zr1, z zawartością cyrkonu wynoszącą około 99,4%, typową dla materiału dostarczanego w tym programie. Wybór gatunku uwzględnia środowisko pracy, a nie kształt produktu: zastosowania nuklearne dotyczą absorpcji neutronów i zawartości hafnu w metalu, podczas gdy zastosowania chemiczne i lotnicze dotyczą odporności na korozję i wytrzymałości w temperaturze.

Cyrkon metaliczny ma gęstość około 6,51 gramów na centymetr sześcienny i topi się w temperaturze około 1852 stopni Celsjusza. Jego niski przekrój poprzeczny absorpcji neutronów termicznych jest powodem, dla którego stosuje się go wewnątrz rdzeni reaktorów, a jego odporność na wodę, parę i wiele kwasów jest powodem, dla którego stosuje się go w sprzęcie do procesów chemicznych.

Zakres specyfikacji: grubość, szerokość i długość

W tabeli podano rozmiary dostarczonych pasków cyrkonowych i folii, obejmujące najlżejsze mierniki folii stosowane w instrumentach i elementach nuklearnych, aż do cięższych pasków stosowanych do części prefabrykowanych.

Najcieńsze mierniki są dostarczane w węższych szerokościach, ponieważ stan krawędzi i płaskość stają się trudniejsze do utrzymania w miarę zmniejszania się grubości. Tolerancję grubości należy podać na dokumencie zakupu wraz ze stanem krawędzi, wykończeniem powierzchni i maksymalną dopuszczalną odchyłką płaskości, ponieważ te trzy elementy decydują o tym, czy folia sprawdzi się w operacji formowania czy wykrawania.

Zastosowania: przemysł lotniczy, reaktory jądrowe i energia atomowa

W przemyśle nuklearnym elementy ze stopów cyrkonu stosowane są do okładzin paliwa, rur prowadzących i elementów konstrukcyjnych wewnątrz reaktora, gdzie decydujące znaczenie ma połączenie niskiej absorpcji neutronów i odporności na wodę o wysokiej temperaturze. Folia i pasek świetlny są używane do elementów instrumentów, getterów i małych części wytwarzanych w tym samym środowisku.

W lotnictwie i inżynierii ogólnej folię cyrkonową stosuje się do elementów, które muszą być odporne na korozję w agresywnych mediach, do cienkich membran i części, w których wymagana jest niska masa i stabilna powierzchnia. Zakłady chemiczne wykorzystują taśmę cyrkonową do okładzin, elementów wymienników ciepła i elementów wewnętrznych pomp narażonych na działanie gorących kwasów, gdzie większość gatunków stali nierdzewnej szybko ulegnie uszkodzeniu.

Obowiązujące standardy i kontrola jakości

Taśma, blacha i folia cyrkonowa są zamawiane zgodnie z normami ASTM B551 i GB/T 21183-2007. W specyfikacji zakupu należy podać gatunek, limity chemiczne obejmujące hafn, wymagane właściwości mechaniczne, tolerancje wymiarowe i metody badań, które należy zastosować, aby można było bezpośrednio sprawdzić certyfikat wydany wraz z partią z zamówieniem.

Kontrola jakości obejmuje analizę chemiczną ciepła, kontrolę wymiarową gotowego kręgu, kontrolę powierzchni w kontrolowanym oświetleniu i pomiar płaskości. Zachowana jest identyfikowalność partii od wlewka do gotowej folii, dzięki czemu wszelkie późniejsze zapytania można rozstrzygnąć w oparciu o pierwotną analizę. Opakowanie chroni powierzchnię podczas transportu, ponieważ folię cyrkonową można łatwo oznaczyć poprzez kontakt, a przeplatanie lub owijanie musi odpowiadać grubości wysyłanego produktu.

Często zadawane pytania: Gatunki i specyfikacje folii cyrkonowej

P: Jakie stopnie są dostępne?
Dostarczane są Zr702 i Zr1 o typowej zawartości cyrkonu wynoszącej około 99,4%. Wybór gatunku uwzględnia środowisko pracy, w szczególności wymagania dotyczące absorpcji neutronów i korozji w danym zastosowaniu.

P: Dlaczego jakość paska cyrkonu jest tak ważna w przypadku folii?
Folia jest produkowana poprzez walcowanie taśmy do bardzo lekkich grubości, więc jednorodność grubości, stan powierzchni i wewnętrzna solidność taśmy przechodzą bezpośrednio na gotową folię i nie można ich skorygować w późniejszym etapie harmonogramu walcowania.

P: Jaki zakres grubości obejmuje?
Folie i taśmy dostarczane są w grubościach od 0,01 mm do 2,0 mm, w szerokościach od 30 mm do 500 mm i długościach od 500 mm do 2000 mm w zależności od zamówionej grubości.

P: Jakie normy dotyczą folii cyrkonowej?
ASTM B551 i GB/T 21183-2007 obejmują taśmę, arkusz i folię cyrkonową. W zamówieniu należy podać gatunek, limity chemiczne, w tym hafn, właściwości mechaniczne, tolerancje i metody badań.

P: Dlaczego cyrkon wykorzystuje się w reaktorach jądrowych?
Ma niski przekrój poprzeczny absorpcji neutronów termicznych i jest odporny na wodę i parę o wysokiej temperaturze, dlatego stosuje się go na płaszcze paliwowe i elementy konstrukcyjne wewnątrz rdzeni reaktorów.

P: Jak należy chronić powierzchnię?
Folię przekładamy lub owijamy według gramatury i wysyłamy w taki sposób, aby powierzchnia nie uległa przetarciu ani zabrudzeniom, gdyż lekki ślad na cienkiej folii staje się widoczną wadą.