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锆及锆合金牌号和化学成分

作者:超级管理员 来源:本站 日期:2021-10-25 08:45:10 人气:224



锆及锆合金牌号和化学成分》

编制说明

一、     任务来源及计划要求;

根据国标委综合[2007]100号《关于下达2007年第五批国家标准制修订计划的通知》要求,由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司起草《锆及锆合金牌号和化学成分》国家标准,项目编号:20079074-T-610,计划完成时间2009年。本标准是针对一般工业和核工业用锆及锆合金铸锭及加工材的牌号和化学成分制定的新标准。

二、 编制过程,包括编制原则、工作分工、征求意见单位、各阶段工作过程等;

1、编制原则

本标准在编制时,对国内外锆及锆合金各种产品的生产、应用、交易等多方面进行了全面调研,综合各方面调研资料,并结合ASTM协会和ASME协会的多项标准(主要为一般工业用标准,以下简称ASTM标准和ASME标准)等资料确定出以下主要原则:

a、  本标准所涉及牌号和化学成分应包括目前国内各行业(包括核工业和一般工业)中所有产品的相关要求;

b、 本标准所涉及牌号和化学成分应基本包括国外(主要为ASTM标准和ASME标准)一般工业产品中的相关要求;

c、  本标准所涉及牌号和化学成分的确定应充分考虑各行业的统一适用性、协调性和与现在国内市场的衔接;

d、 本标准的编制水平应定位为国内先进水平;

e、  标准应严格按照GB/T 1.1--2000《标准化工作导则 第一部分:标准的结构与编写规则》以及《有色金属冶炼产品国家标准、行业标准编写示列》的规定格式进行编写。

2、分工

本标准由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司起草。

3、征求意见单位

本标准在中国有色金属标准计量质量研究所网站公开征求意见,同时向全国锅炉压力容器标准化技术委员会、全国有色金属标准化技术委员会等单位发函征求意见,并对反馈意见和建议进行归纳处理。

4、各阶段工作计划

200711月~20088  提出标准草案;

20089月~20091  标准征求意见,形成讨论稿;

20092月~20093  完成标准讨论稿;

20094月~20095  完成标准送审稿,并召开审定会;

20096  完成标准的报批。

5、予审会纪要

2009年3月18日,由全国有色金属标准化技术委员会稀有金属分标委会在江苏省镇江市召开了《锆及锆合金牌号和化学成分》等国家标准讨论会。来自有色金属标准计量质量研究所、全国锅炉压力容器标准化技术委员会、西安宝德粉末冶金有限公司、西安华泰有色金属实业有限公司、西北有色金属研究院、赣州有色金属冶金研究院、湖南湘投金天钛金属有限公司、北京钢铁研究总院、宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司等10家单位的17位专家代表参加了会议。与会代表认真对《锆及锆合金牌号和化学成分》国家标准进行了讨论,形成会议纪要如下:

a)  删除对应的ASTM标准和ASME标准中的对应牌号;

b)  增加附录A,将本标准中对应的ASTM和ASME牌号进行对照,以便标准使用者查询;

c)  将3.2.3条修改为“核工业用锆及锆合金牌号的铀含量出厂时可不分析,但应保证。”;

d)  将4.2条修改为“……供方可在铸锭上取样进行的化学成分分析。”;

e)  将表1中Zr-1、Z-3牌号的氮含量修改为0.025;

f)  删除表2中一般工业用Sn元素允许偏差;将20ppm换算成0.002%。

三、调研和分析工作的情况

锆及锆合金在酸、碱等介质中具有良好的耐蚀性,同时具有突出的核性能和优良的机械性能,是工业上常用的金属之一。然而,由于该金属的提炼和加工较为困难,因此在很长一段时间主要被用于原子能工业方面,作为核反应堆的结构、包复和控制棒材。

近些年,随着我国锆及锆合金铸锭和加工材生产工业化的实现。目前,锆及锆合金除在核反应堆使用外,也已在化工行业内得到推广和应用,主要用于制造化工设备,如制造耐蚀的反应塔、泵、热交换器、阀门、搅拌器、喷嘴、热电偶套管、导管和容器衬里等;锆及锆合金在电子管工业作为良好的消气剂,锆丝、箔可制作栅极支架、阴极支架和栅极材料等。国内外相关行业对锆及锆合金产品的需求量不断增加。

然而,在锆及锆合金铸锭和加工材的生产、交易中没有相应的牌号和化学成分标准规范,目前均采用企业标准或协议标准进行,牌号和成分无统一的标准可依。因此,制定锆及锆合金牌号和化学成分专用标准是非常必要,该标准的制定不仅可有效的规范锆及锆合金铸锭和加工材的牌号和化学成分,同时也可有力的促进该行业的健康、可持续发展。

四、主要技术内容

1、  本标准规定一般工业级(Zr-1、Zr-3、Zr-5)和核工业级 [Zr-0(Zr01)、Zr-2 (ZrSn1.4~0.1) 、Zr-4(ZrSn1.4~0.2)]共计6个级别的锆及锆合金牌号,其化学成分见表1。

表1                                         质量百分数/%

分      类

一般工业

核工业

牌      号

Zr-1

Zr-3

Zr-5

Zr-0

(Zr01) 

Zr-2

(ZrSn1.4~0.1)

Zr-4

(ZrSn1.4~0.2)

化    学  成  分

Zr

--

--

--

余量

余量

余量

Zr+Hf

≥99.2

≥99.2

≥95.5

--

--

--

Sn

--

--

--

--

1.20~1.70

1.20~1.70

Fe

--

--

--

--

0.07~0.20

0.18~0.24

Ni

--

--

--

--

0.03~0.08

--

Nb

--

--

2.0~3.0

--

--

--

Cr

--

--

--

--

0.05~0.15

0.07~0.13

Fe+Ni+Cr

--

--

--

--

0.18~0.38

--

Fe+Cr

≤0.2

≤0.2

≤0.2

--

--

0.28~0.37

杂    质  元  素,不 大 于

Al

--

--

--

0.007 5

0.007 5

0.007 5

B

--

--

--

0.000 05

0.000 05

0.000 05

Cd

--

--

--

0.000 05

0.000 05

0.000 05

Co

--

--

--

0.002

0.002

0.002

Cu

--

--

--

0.005

0.005

0.005

Cr

--

--

--

0.020

--

--

Fe

--

--

--

0.15

--

--

Hf

4.5

4.5

4.5

0.010

0.010

0.010

Ti

--

--

--

0.005

0.005

0.005

U

--

--

--

0.000 35

0.000 35

0.000 35

V

--

--

--

0.005

0.005

0.005

W

--

--

--

0.010

0.010

0.010

Cl

--

--

--

0.010

0.010

0.010

C

0.050

0.050

0.05

0.027

0.027

0.027

N

0.025

0.025

0.025

0.006 5

0.006 5

0.006 5

H

0.005

0.005

0.005

0.002 5

0.002 5

0.002 5

O

0.10

0.16

0.18

0.16

0.16

0.16

a、   本标准涉及核工业锆及锆合金牌号[Zr-0(Zr01)、Zr-2(ZrSn1.4~0.1)、Zr-4(ZrSn1.4~0.2)]及其化学成分与GB/T 8767-1988《核工业用锆及锆合金铸锭》、GB/T 8768-1988《核工业用锆及锆合金无缝管》(已废止)和GB/T 8769-1988《核工业用锆及锆合金棒材和线材》,以上三项标准中的成分规定完全一致,本标准中的牌号和化学成分完全等同与上述标准;与GB/T 21183-2007《锆及锆合金板、带、箔材》相比完全包括其规定。本标准中涉及核工业用锆及锆合金牌号与ASTM标准和ASME标准中牌号为UNS R60001、UNS R60802和UNS R60804的要求相当,其中主元素和9种杂质元素的要求完全一致;增加了Pb、V和Cl杂质元素的考核指标;Zr-2和Zr-4中未对Ca和Nb杂质元素含量进行规定;规定了氧元素含量的上限要求,其他元素含量要求相当。化学成分对比见表2。


表2                                        质量百分数/%

标    准

核    工    业

本标准

ASTM标准

ASME标准

本标准

ASTM标准

ASME标准

本标准

ASTM标准

ASME标准

牌    号

Zr-0

(Zr01)

UNS

 R60001

Zr-2

(ZrSn1.4-0.1)

UNS

 R60802

Zr-4

(ZrSn1.4-0.2)

UNS

R60804

化  学  成  分

Zr

余量

余量

余量

余量

余量

余量

Sn

--

--

1.20~1.70

1.20~1.70

1.20~1.70

1.20~1.70

Fe

--

--

0.07~0.20

0.07~0.20

0.18~0.24

0.18~0.24

Ni

--

--

0.03~0.08

0.03~0.08

--

--

Cr

--

--

0.05~0.15

0.05~0.15

0.07~0.13

0.07~0.13

Fe+Ni+Cr

--

--

0.18~0.38

0.18~0.38

--

--

Fe+Cr

--

--

--

--

0.28~0.37

0.28~0.37

杂  质  元  素  ,  不  大  于

Al

0.007 5

0.007 5

0.007 5

0.007 5

0.007 5

0.007 5

B

0.000 05

0.000 05

0.000 05

0.000 05

0.000 05

0.000 05

Cd

0.000 05

0.000 05

0.000 05

0.000 05

0.000 05

0.000 05

Ca

--

--

--

0.0030

--

0.0030

Co

0.002

0.0020

0.002

0.0020

0.002

0.0020

Cu

0.005

0.0050

0.005

0.0050

0.005

0.0050

Cr

0.020

0.020

--

--

--

--

Fe

0.15

0.150

--

--

--

--

Hf

0.010

0.010

0.010

0.010

0.010

0.010

Mg

0.002

0.0020

0.002

0.0020

0.002

0.0020

Mn

0.005

0.0050

0.005

0.0050

0.005

0.0050

Mo

0.005

0.0050

0.005

0.0050

0.005

0.0050

Ni

0.007

0.0070

--

--

0.007

0.0070

Nb

--

--

--

0.0100

--

0.0100

Pb

0.013

--

0.013

--

0.013

--

Si

0.012

0.0120

0.012

0.0120

0.012

0.0120

Sn

0.005

0.0050

--

--

--

--

Ti

0.005

0.0050

0.005

0.0050

0.005

0.0050

U

0.000 35

0.000 35

0.000 35

0.000 35

0.000 35

0.000 35

V

0.005

--

0.005

--

0.005

--

W

0.010

0.010

0.010

0.010

0.010

0.010

Cl

0.010

--

0.010

--

0.010

--

C

0.027

0.027

0.027

0.027

0.027

0.027

N

0.008

0.0080

0.008

0.0080

0.008

0.0080

H

0.002 5

0.002 5

0.002 5

0.002 5

0.002 5

0.002 5

O

0.16

A

0.16

A

0.16

A

A 当用户要求并在合同中注明时,供方应予以测定并报出,且符合合同规定的要求。

b、  一般工业用锆及锆合金:

Ø  纯锆(Zr-1、Zr-3)

Zr-1、Zr-3两个牌号是在国内现用牌号和化学成分的基础上,分别参考ASTM标准和ASME标准中对UNS R60700和UNS R60702的成分要求确定的,且分别与UNS R60700和UNS R60702含量要求保持一致。化学成分对比见表3一般工业级纯锆部分。

Ø  锆合金Zr-5

本标准中Zr-5直接引用了UNS R60705的化学成分要求。化学成分对比见表2一般工业级锆合金部分。

表3                                          质量百分数

标      准

一般工业级纯锆

一般工业级锆合金

本标准

ASTM标准

ASME标准

本标准

ASTM标准

ASME标准

本标准

ASTM标准

ASME标准

牌      号

Zr-1

UNS R60700

Zr-3

UNS R60702

Zr-5

UNS R60705

Zr+Hf

≥99.2

≥99.2

≥99.2

≥99.2

≥95.5

≥95.5

Nb

--

--

--

--

2.0~3.0

2.0~3.0

Fe+Cr

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

Hf

4.5

4.5

4.5

4.5

4.5

4.5

C

0.050

0.050

0.050

0.050

0.05

0.05

N

0.010

0.025

0.010

0.025

0.025

0.025

H

0.005

0.005

0.005

0.005

0.005

0.005

O

0.10

0.10

0.16

0.16

0.18

0.18

2、  本标准规定的锆及锆合金化学成分允许偏差主要参照了GB/T 8767-1988《核工业用锆及锆合金铸锭》、GB/T 8768-1988《核工业用锆及锆合金无缝管》(已废止)和GB/T 8769-1988《核工业用锆及锆合金棒材和线材》,以上三项标准中的成分允许偏差规定完全一致,一般工业用锆及锆合金化学成分允许偏差主要参照ASTM标准和ASME标准,其要求对比见表4。

表4                                       质量百分数/%

标  准

本标准

ASTM标准和ASME标准

元  素

按表1规定范围的允许偏差,不大于

按标准规定化学成分

范围的复验分析允许偏差,不大于

核工业

一般工业

Sn

0.050

--

--

Fe

0.020

--

--

Ni

0.010

--

--

Cr

0.010

--

--

Fe+Ni+Cr

0.020

--

--

Fe+Cr

0.020

0.025

0.025

O

0.020

0.02

0.02

Hf

0.002或规定极限

的20%,取较小者

0.1

0.1

Nb

0.05

0.05

H

0.002

0.002

C

0.01

0.01

N

0.01

0.01

其他杂质元素

--

--

Ø  核工业用锆及锆合金化学成分允许偏差与GB/T 8767-1988《核工业用锆及锆合金铸锭》、GB/T 8768-1988《核工业用锆及锆合金无缝管》(已废止)和GB/T 8769-1988《核工业用锆及锆合金棒材和线材》中的规定完全一致。

Ø  一般工业用锆及锆合金化学成分允许偏差与ASTM标准和ASME标准规定完全一致。

五、与国内外先进标准对比

1、    与国内标准对比  

Ø  国内目前有GB/T 8767-1988《核工业用锆及锆合金铸锭》、GB/T 8768-1988《核工业用锆及锆合金无缝管》(已废止)和GB/T 8769-1988《核工业用锆及锆合金棒材和线材》和GB/T 21183-2007《锆及锆合金板、带、箔材》标准。

Ø  核工业用锆及锆合金的牌号和化学成要求一致或略高,可完全包括该两项标准中涉及的相应牌号和化学成分的要求,因此无任何冲突。

Ø  本标准中对一般工业用锆及锆合金的牌号和化学成分可完全包扩国内相关国家标准和主要生产单位的先进企业标准的要求。

Ø  对成分允许偏差要求与国内相关标准要求等同或略高。

2、    与国外标准的对比(主要对比ASTM标准和ASME标准)

Ø  核工业用锆及锆合金相近或相当牌号的化学成分与ASTM标准和ASME标准相比,本标准的总体水平略高于。

Ø  一般工业用锆及锆合金牌号与ASTM标准和ASME标准中对应的化学成分相比,纯锆Zr-1、Zr-3分别完全等同于UNS R60700、UNS R60702的要求,锆合金Zr-5的成分完全等同于UNS R60705的要求。

Ø  对化学成分允许偏差要求与国外相关标准要求完全等同。

六、参考资料清单

1、    GB/T 8767-1988、GB/T 8768-1988、GB/T 8769-1988、GB/T 21183-2007

2、    ASTM B350、B493、B523、B550、B551、B658

3、    ASME SB350、SB493、SB523、SB550、SB551、SB658

4、    Q/BS 6331、Q/BS 6431、Q/BS 6531、Q/BS 6532、Q/BS 6631

 

        《锆及锆合金牌号和化学成分》标准编制组

                     2009-3-9

 


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