锆锻件综合指南

1、定义

锆锻件是通过锻造工艺（如热锻、冷锻或等温锻造）将锆或锆合金加工成特定形状的金属部件，具有高强度、耐腐蚀和耐高温特性。

2、材质

工业级锆：纯度99.2%以上（如R60702），用于化工设备。

核级锆合金：如Zircaloy-2（核燃料包壳）、Zircaloy-4（压力管）、Zr-2.5Nb（CANDU堆压力管）。

3、常见形状

块/饼：用于法兰、阀门基材。

环/筒：管道连接件、反应堆部件。

棒/轴：医疗植入物或机械传动部件。

4、核心性能

耐腐蚀性：耐盐酸、硫酸（优于钛），但忌氢氟酸。

机械性能：高温下强度保持（300℃以上仍稳定）。

核性能：热中子吸收截面极低（0.18b），适合核环境。

加工性：高温塑性好，但需氩气保护防氧化。

5、执行标准

国际：ASTM B351（核级）、ASTM B550（工业级）。

中国：GB/T 8767（锆及锆合金铸锭与锻件）。

6、应用领域

核工业：燃料组件、压力管（占全球锆用量的90%）。

化工：反应器、换热器（替代哈氏合金降低成本）。

医疗：骨科植入物（生物相容性接近钛）。

海洋工程：海水淡化设备阀门。

7、制造工艺

熔炼：电子束熔炼（EBM）提纯，核级锆需控制铪含量＜0.01%。

锻造：

多向锻造：细化晶粒（如环轧成型）。

等温锻造：900-1000℃下慢速成型，减少残余应力。

热处理：真空退火（650-800℃），消除加工硬化。

检测：

超声探伤（ASTM B594 Level 3）。

晶间腐蚀试验（ASTM G2）。

8、与钛/镍锻件的区别

9、采购要点

技术规格：明确ASTM等级（如Gr.702或Zircaloy-4）。

供应商资质：需持有ASME NPT证书（核设备）。

检测文件：

质保书含熔炼批次号（核级需追溯至海绵锆来源）。

第三方UT检测报告（至少符合ASTM B351 Class 2）。

交付风险：核级锆交货周期常达6-12个月，需提前规划。

表面处理：要求酸洗钝化（ASTM B614标准）。

10、注意事项

氢脆防控：储存环境湿度＜40%，避免吸氢导致开裂。

加工污染：禁止与碳钢工具接触（铁污染会降低耐蚀性）。

焊接工艺：必须使用氩气保护焊（TIG焊），焊后需退火。

通过系统化选择材料、严控供应链并验证工艺参数，可确保锆锻件在苛刻环境下的可靠性。

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