Zirkonium, et alternativ til titan?
Abstract
Zirkonium er et materiale som er polymorft og anisotropt. Faren for at fasetransformasjoner oppstår under normal drift er minimal, og tiltak kan iverksettes for å redusere risikoen ytterligere. Både titan og zirkonium har HCP struktur ved romtemperatur, og egenskaper som påvirkes av krystallstruktur vil derfor være ganske like for disse metallene.
Titan finnes i dag i et bredere spekter av legeringer enn zirkonium. Årsaken til dette er at titan har vært benyttet i større utstrekning og tidsrom enn zirkonium. Ved sammenligning av egenskapene til disse metallene finner en at titan har lavest tetthet, smeltepunkt og hardhet, mens zirkonium har lavest E-modul, skjærmodul og bruddforlengelse.
Det finnes i dag seks zirkoniumlegeringer for kjemisk prosessindustri, der Zr 702 og Zr 705 er de mest brukte. Disse to legeringene er godkjent av ASME for bruk i trykktanker. For bruk offshore er titan grad 2 er det naturlige sammenligningsgrunnlaget for zirkoniumlegeringer, der Zr 705 og Zr 706 peker seg ut som de beste legeringsalternativene.
Det er små problemer forbundet med sveising zirkonium, men det er viktig med skikkelig beskyttelse for å unngå gassreaksjoner. GTAW og GMAW er de mest aktuelle metodene for sveising av zirkonium.
Korrosjonsegenskapene for titan og zirkonium i både ferskvann og saltvann er gode. Ifølge Pourbaix-diagrammene kan det tyde på at titan er et bedre valg for vandige løsninger. I de aller fleste miljø som er aktuelle offshore har begge metallene gode egenskaper, men zirkonium har bedre egenskaper i svovelsyre og saltsyre. Generelt kan man si at zirkonium er korrosjonsresistent i et bredere spekter av miljø enn titan.
Ingen av de vanligste korrosjonsformene er noen særlig trussel for noen av disse materialene, men titan kan være noe utsatt for spaltkorrosjon.
Zirkonium brukes i dag til produksjon av mange forskjellige komponenter i den kjemiske prosessindustrien. Noe som viser at metallet er et allsidig materiale. Den største ulempen for bruk av zirkonium i dag er prisen, men ved økt bruk er det ikke noe som tilsier at prisene skal holde seg like høye.
Description
Master's thesis in Materials science