Aplicații ale tijelor de zirconiu în industria chimică

De ce sunt selectate tijele de zirconiu pentru servicii chimice

În majoritatea mediilor puternic corozive, zirconiul rezistă la atac mai bine decât titanul. Acesta este motivul pentru care echipamentele cu zirconiu costă mai mult, dar încă își găsesc drum în fabricile chimice: acolo unde titanul își atinge limita, tijele de zirconiu și piesele fabricate continuă să supraviețuiască. Zirconiul este un metal care pasivează și se combină ușor cu oxigenul pentru a forma o peliculă densă, aderentă la suprafață și este acea peliculă, mai degrabă decât metalul de sub el, care oferă rezistența la coroziune.

Controlul hafniului și selecția materialelor

Zirconiul și hafniul coexistă în minereurile de zirconiu, unde conținutul de hafniu este de aproximativ 2% până la 3% din conținutul de zirconiu, iar cele două elemente se comportă foarte similar în termeni fizici și chimici. Separarea lor completă este dificilă și costisitoare: producerea de zirconiu cu un conținut de hafniu sub 0,01% costă mult mai mult, deoarece sarcina de separare este severă. Pentru zirconiu de calitate chimică, această cheltuială nu este justificată. În practică, materialul de calitate chimică este acceptat cu un conținut de hafniu de până la aproximativ 4,5%, fără a afecta performanța la coroziune, în timp ce sarcinile nucleare, în care hafniul trebuie îndepărtat din cauza comportamentului său de absorbție-de neutroni, utilizează gradul scăzut de-hafniu.

Rezistența la coroziune: unde funcționează zirconiul

Datorită peliculei sale pasive, zirconiul rezistă la majoritatea acizilor organici, acizilor anorganici, alcaliilor puternici, sărurilor topite, apei la temperatură înaltă-și metalelor lichide. Limitele practice sunt stabilite de temperatura si de tendinta anumitor medii de a rupe pelicula sau de a introduce hidrogen.

Prin urmare, proiectarea ar trebui să înceapă cu o evaluare medie-cu-medie la temperatura și concentrația de funcționare reale, nu cu o afirmație generală de rezistență la coroziune.

Oxidare, azot și hidrogen la temperatură ridicată

În aer, zirconiul începe să se dezlipească sever la aproximativ 425 de grade și formează oxid de zirconiu alb la aproximativ 540 de grade.

Peste aproximativ 700 de grade absoarbe oxigenul și devine casant; recoacere cu vid nu poate elimina acel oxigen.

Reacţionează cu azotul peste aproximativ 400 de grade, iar reacţia devine viguroasă aproape de 800 de grade; de asemenea, azotul preluat în acest fel nu poate fi îndepărtat prin recoacere în vid.

Absorbția hidrogenului începe peste aproximativ 300 de grade și provoacă fragilizarea hidrogenului, dar hidrogenul poate fi îndepărtat prin recoacere în vid la aproximativ 1000 de grade.

Aceste cifre explică de ce echipamentul cu zirconiu este protejat în timpul sudării și tratamentului termic și de ce preluarea hidrogenului, mai degrabă decât pierderea uniformă a peretelui, stabilește adesea durata de viață a unei componente.

Aplicații tipice în industria chimică

Schimbătoare de căldură cu carcasă-și-tub și baionetă care manipulează fluxuri de proces cu acid clorhidric fierbinte și clorură-.

Reactoare, autoclave și vase sub presiune pentru chimie organică și anorganică agresivă.

Coloane de distilare, interior, tăvi și suporturi de ambalare.

Conducte, fitinguri, supape, arbori pompe și agitatoare unde titanul se corodează prea repede.

Serviciu de uree, acid acetic și peroxid de hidrogen și echipamente expuse la soluții fără clorură de hidrogen și hipoclorit-.

Puncte de fabricație și calitate pentru tija de zirconiu

Cumpărați lansetă certificată chimic și urmăribilă la căldură, cu conținutul de hafniu declarat, astfel încât calitatea să fie cunoscută înainte de începerea fabricării.

Fabricați într-o zonă curată, dedicată; Contaminarea cu fier și cupru de la suprafață poate compromite filmul pasiv.

Sudați sub gaz inert cu ecranare adecvată și decapare după aceea, deoarece contaminarea în timpul sudării este o cauză comună a defecțiunii premature.

Evitați condițiile de funcționare care combină generarea de hidrogen cu temperatură ridicată sau specificați recoacerea în vid la aproximativ 1000 de grade pentru a elimina hidrogenul absorbit.

Menține expunerea la oxigen și azot în timpul formării la cald în limitele de mai sus; dacă metalul trebuie prelucrat la cald, utilizați o atmosferă protectoare.

Întrebări frecvente

Î: De ce este zirconiul mai scump decât titanul, totuși folosit în fabricile chimice?
Deoarece în majoritatea mediilor puternic corozive rezistă la atac mai bine decât titanul. Acolo unde titanul se corodează prea repede, zirconiul oferă echipamentului o durată de viață care justifică prețul de achiziție mai mare.

Î: Cât de mult hafniu este acceptabil în zirconiu de calitate chimică?
Materialul de calitate-chimică este în general acceptat cu conținut de hafniu de până la aproximativ 4,5%. Reducerea hafniului sub 0,01% este o etapă costisitoare de separare și este rezervată sarcinilor nucleare.

Î: În ce acizi ar trebui evitat zirconiul?
Acidul fluorhidric, acidul sulfuric concentrat, acidul fosforic concentrat, acva regia, acidul bromhidric, acidul fluorosilicic, acidul fluoroboric și apa cu brom toate distrug filmul pasiv și trebuie evitate.

Î: La ce temperatură captează zirconiul hidrogen?
Absorbția hidrogenului începe peste aproximativ 300 de grade și duce la fragilizare. Hidrogenul absorbit poate fi îndepărtat prin recoacere în vid la aproximativ 1000 de grade.

Î: Ce se întâmplă cu zirconiul în aer la temperatură ridicată?
Se decojește sever la aproximativ 425 de grade, formează oxid alb la aproximativ 540 de grade, iar peste aproximativ 700 de grade absoarbe oxigenul și devine casant; oxigenul absorbit nu poate fi îndepărtat prin recoacere în vid.

Î: Zirconiul poate fi sudat în mod normal?
Da, cu condiția ca îmbinarea să fie protejată cu gaz inert și suprafața să fie curată și fără contaminare cu fier și cupru, urmată de decapare, deoarece contaminarea în timpul sudării cauzează defecțiuni timpurii.