Le zirconium dans le génie chimique

Caractères principaux de la construction chaudronnée

Zirconium in chemical engineering

Principal metalworking characteristics

Directeur Recherche et Développement de la Compagnie Européenne du Zirconium CEZUS Groupe Pechiney

Résumé

A près présentation de la métallurgie et des propriétés physiques et mécaniques du zirconium et de ses alliages, nous décrirons les remarquables propriétés de résistance à la corrosion dans de nom breux milieux agressifs comme les acides forts, les alcalis, les milieux organiques et les sels qui placent le zirconium au-dessus des aciers inoxydables et du titane.

Nous présenterons ensuite les propriétés de mise en oeuvre avec les différentes méthodes de conformation par pliage, par emboutissage, etc... et les techniques d’assemblage par soudage et par usinage, pour terminer par les principes généraux de conception des appareils chaudronnés en zirconium. Dans chaque cas, nous nous attacherons à bien mettre en évidence les particularités de ce métal et les précautions à prendre si l’on veut tirer le meilleur parti de ce matériau prometteur en génie chimique et largement utilisé depuis plus de trente ans dans le coeur des réacteurs nucléaires.

Abstract

After presenting the metallurgy and the physical and mechanical properties of zirconium and its alloys, we shall describe the rem arkable corrosion resistance properties in numerous aggressive environm ents such as strong acids, alkalies, organic environments and salts, which place zirconium above stainless steels and titanium .

We shall then present the working properties, with the various methods of forming by bending and stamping, etc., and the assembly welding and machining techniques to term inate with the general principes of the design of apparat s made from zirconium. In each case, we shall attempt to highlight the particularities of this metal and the precautions to be taken if the best is to be obtained from this promising chemical engineering material, which has been widely used for more than thirty years in nuclear reactor cores.

Zusammenfassung

Zunächst werden Metallurgie sowie physikalische und mechanische Eigenschaften von Zirkonium und dessen Legierungen besprochen. Dann gehen wir auf die hervorragende, nichtrostender Stahl und Titan übertreffende Beständigkeit von Zirkonium gegenüber korrosiven Medien ein. Das sind z.B. starke Säuren und Alkalien, organische Medien und Salze.

Anschlieβend beschreiben wir die Einsatzeigenschaften, die verschiedenen Formgebungsmethoden wie Falzen, Pressen usw., die Montagetechniken wie Schweiβen und spanabhebende Bearbeitung und zum Abschluβ die allgemeinen Konstruktionsprinzipien für Apparate aus Zirkonium. Dabei bemühen wir uns jedesmal um die Herausstellung der Besonderheiten dieses Metalls und der Vorsichtsmafinahmen, die man zur sinnvollen Nutzung dieses in der chemischen Verfahrenstechnik noch zukunftsträchtigen, obschon in Atomreaktoren bereits seit über dreiβig Jahren eingesetzten Werkstoffs ergreifen muβ.

Riassunto

Dopo aver presentato lo zirconio e le sue leghe sotto l’aspetto metallurgico ed averne illustrato le proprità fisiche e meccaniche, esporremo le sue notevoli proprietà di resistenza alla corrosione in ambiente aggressivo come gli acidi forti, gli alcali, e in ambiente organico o salino che collocano questo elemento ad un livello superiore rispetto agli acciai inossidabili ed al titanio.

Ci soffermeremo inoltre sulle sue proprietà d’impiego riguardo i vari metodi di trattamento mediante piegatura, imbutitura ecc.. e sulle tecniche di assemblaggio tramite saldatura e laminazione per terminare sui principi generali concernenti la progettazione di apparecchi per la sagomatura di caldaie al zirconio. Cercheremo, in ogni caso di evidenziare le caratteristiche di questo metallo e le precauzioni da prendere per utilizzarne al meglio le promettenti possibilità nel settore dell’ingegneria chimica oltre al suo più che trentennale e largo uso all’interno dei reattori nucleari.

Resumen

Después de la presentatión de la metalurgia y laspropiedades ft'sicas y mecánicas del circonio y de sus aleaciones, describiremos las notables propiedades de resistencia a la corrosion en numerosos medias agresivos como los ácidos fuertes, los álcalis, los medios orgánicos y las sales que sitùan al circonio sobre los aceros inoxidables y el titanio.

Luego, presentaremos sus caracteristicaspara su aplicacóin con distintos métodos de conformation por plegado, por embutido, etc... y las técnicas de ensamblado por soldadura y por mecanizado para terminar por los principios generales de conception de los aparatos de calderenia de circonio. En cada caso, trataremos de destacar las particularidades de este metal y las precauciones necesarias que deben ser tomadas para sacar el mejor partido de este material prometedor en ingenieria quimica y ampliamente utilizado desde hace treinta ahos en el centro de los reactores nucleares.