Китайские производители циркониевых сплавов? 

Когда слышишь этот вопрос, многие сразу думают о титане — рынок им забит, а про цирконий говорят меньше, хотя спрос растёт. Но если копнуть, окажется, что настоящих специализированных заводов по сплавам циркония не так много, часто это те же производства, что делают титан, просто расширили ассортимент. И тут начинаются нюансы: не каждый, кто заявляет о цирконии, может выдержать чистоту материала и стабильность свойств в партии.

Почему цирконий — это не просто ещё один металл

Начну с того, что многие путают цирконий с цирконием реакторным и конструкционным. Первый — это уже высокоочищенные марки, типа Zr-1Nb или Zr-2.5Nb, где контроль по примесям (особенно гафнию) жёсткий, до сотых долей процента. Второй — сплавы вроде Zr702, Zr705, которые идут на оборудование в химической промышленности. Так вот, китайские производители часто начинают именно с конструкционных марок, потому что тут допуски чуть шире, технологии отработаны на титане. Но если нужен материал для активных зон — это уже другой уровень сертификации и контроля.

Свои первые заказы по цирконию мы получали именно на трубы для химических аппаратов. Казалось бы, всё как с титаном: та же вакуумная дуговая печь, те же ковка и прокат. Но на практике выяснилось, что цирконий сильнее нагартовывается, требует более точных температурных режимов при горячей обработке. Несколько партий пришлось переделывать из-за трещин после штамповки — не угадали с подогревом. Опыт, конечно, дорогой, но без таких косяков не понять материал.

Ещё момент — сырьё. Китай в основном использует губчатый цирконий собственного производства, но качество сырца сильно зависит от поставщика. Бывало, получали партию с повышенным содержанием кислорода — и всё, механические свойства не в норме, особенно ударная вязкость. Пришлось налаживать прямые контакты с двумя-тремя надёжными заводами по губке и ввести дополнительный входной анализ каждой поставки. Это удорожает процесс, но без этого стабильности не добиться.

Кто реально делает циркониевые сплавы в Китае

Если смотреть по рынку, можно условно разделить игроков на три группы. Первые — крупные государственные или бывшие государственные предприятия, типа Baoji Titanium или Western Superconducting. У них есть мощности и для циркония, но часто это не основное направление, а побочное от титанового производства. Качество обычно стабильное, но и цены высокие, а гибкости по малым партиям или нестандартным размерам может не хватать.

Вторая группа — средние частные компании, которые сфокусировались именно на редких и тугоплавких металлах. Вот, например, ООО Шэньси Топ Метал (сайт — https://www.sxtopmetals.ru). Они заявлены как профи по титану и его сплавам, пластинам и поковкам, но в последние годы активно развивают направление огнеупорных металлов, куда, естественно, попадает и цирконий. С такими производителями работать часто удобнее: они готовы экспериментировать с составом сплава, делать пробные отливки или поковки под конкретный проект. Но и риски есть — не все имеют полный цикл от губки до готового изделия, некоторые этапы могут отдавать на субподряд, что усложняет контроль.

Третья группа — это мелкие цеха, которые берутся за всё подряд. Они могут предложить циркониевый пруток или лист по очень привлекательной цене, но здесь нужно быть крайне осторожным. Лично сталкивался с ситуацией, когда по документам был Zr702, а спектральный анализ показывал отклонения по железу и хрому. Для неответственных применений, может, и пройдёт, но для аппаратуры, работающей под давлением в агрессивной среде — это брак. Поэтому сейчас мы всегда требуем не только сертификат, но и возможность выборочного контроля у независимой лаборатории.

Практические сложности в работе с цирконием

Одна из главных проблем — сварка. Цирконий, особенно технической чистоты, очень чувствителен к загрязнению азотом и кислородом при высоких температурах. Нужна либо аргоновая камера с контролем точки росы, либо специальные траверсы с локальной защитой. Мы долго подбирали режимы для сварки циркониевых теплообменников — малейшая утечка в газовой линии, и шов становится хрупким, появляются цвета побежалости, которые для этого материала — прямой признак окисления.

Ещё момент — механическая обработка. Цирконий имеет склонность к налипанию на режущий инструмент. Стандартные резцы по стали или даже титану быстро выходят из строя. Пришлось переходить на твёрдые сплавы с определённой геометрией и использовать обильное охлаждение специальными эмульсиями, не вызывающими коррозии. Это, опять же, увеличивает себестоимость конечного изделия, что не все заказчики сразу понимают.

И конечно, контроль качества. Ультразвуковой контроль для поковок и проката — обязателен. Но с цирконием есть своя специфика: акустические свойства отличаются от титана, нужно калибровать оборудование и иметь эталоны с искусственными дефектами именно из циркониевых сплавов. Не на каждом производстве это есть. Поэтому, выбирая поставщика, стоит спросить не только делаете ли вы цирконий, но и как именно вы контролируете внутренние дефекты в готовой продукции.

Пример из практики: разработка нестандартного изделия

Был у нас проект — требовался цилиндр из циркониевого сплава Zr705 (тот, что с ниобием, более прочный) для испытательного стенда. Размеры нестандартные: толстостенный, с фланцем сложной формы. Обратились к нескольким из тех средних компаний, о которых говорил. ООО Шэньси Топ Метал откликнулись быстро, потому что у них как раз опыт работы с титановыми поковками сложной конфигурации, что логично для циркония.

Процесс занял месяцев пять. Сначала сделали компьютерное моделирование процесса ковки, чтобы избежать образования внутренних разрывов. Потом — пробная поковка из меньшей заготовки, её разрушили, посмотрели макроструктуру. Только после этого запустили основную заготовку. Но и тут не обошлось без сюрпризов: при механической обработке после термообработки в некоторых местах проявилась неоднородность твёрдости. Пришлось корректировать режимы отжига. В итоге изделие сдали, но сроки сдвинулись недели на три.

Этот кейс хорошо показывает, что даже при наличии технологий каждый сложный заказ на цирконий — это в какой-то степени НИОКР. Нет такого, чтобы взяли чертёж и сделали как обычно. Нужна постоянная обратная связь между технологами производства и инженерами заказчика, готовность к итерациям. И да, это отражается на цене. Те, кто предлагает сделать быстро и дёшево, скорее всего, либо рискуют качеством, либо уже имеют абсолютно идентичный опыт, что бывает редко.

Куда движется рынок и на что смотреть

Спрос на циркониевые сплавы постепенно растёт, и не только в традиционной химии или атомной энергетике. Всё чаще появляются запросы из медицины (имплантаты), аэрокосмической отрасли (детали для специфических сред), даже в прецизионном приборостроении. Это заставляет производителей инвестировать в более чистые печи, в оборудование для изостатического прессования порошковых заготовок.

Для покупателя это значит, что выбор становится шире, но и разброс в качестве тоже может увеличиться. Сейчас уже недостаточно спрашивать делаете ли вы цирконий. Нужно задавать конкретные вопросы: какая максимальная партия, какие марки сплавов доступны (только Zr702/705 или также низкоогафниевые), есть ли опыт поставок для вашей отрасли, можно ли получить образец для испытаний до контракта.

Лично я считаю, что будущее за теми производителями, которые не просто добавляют цирконий в каталог, а строят под него отдельную технологическую цепочку с глубоким контролем. Те же, кто работает по принципу титан, но из другого сырья, в долгосрочной перспективе могут столкнуться с проблемами конкуренции, особенно на рынках с высокими требованиями. Поэтому, когда смотришь на сайт вроде sxtopmetals.ru, важно оценить, насколько цирконий интегрирован в их портфель: это отдельный раздел с детальным описанием процессов или просто строка в общем списке металлов. Разница в подходе, как правило, видна сразу.