Ванадиевый пруток

Ванадиевый пруток — полуфабрикат из металлического ванадия с круглым поперечным сечением, изготавливаемый горячей ковкой и горячим прокатом из слитков электронно-лучевой плавки. Применяется в ядерной, аэрокосмической, химической промышленности и научно-исследовательских учреждениях там, где требуется коррозионная стойкость в агрессивных средах в сочетании с тугоплавкостью и механической прочностью.

Марки, стандарты и исходные материалы

Ванадиевый пруток (круг) выпускается по ТУ 48-4-374-76 двух марок: ВнП-1 и ВнП-2. Заготовкой служат слитки металлического ванадия по ТУ 48-4-272-73 марок ВнМ-1 (чистота ≥99,9 %) и ВнМ-2 (чистота ≥99,5 %), получаемые методом электронно-лучевой плавки в водоохлаждаемый медный кристаллизатор.

Химический состав прутка (допустимые примеси, %)

Марка	V, не менее	Fe, не более	Al, не более	Si, не более
ВнП-1	основа	0,15	0,20	0,20
ВнП-2	основа	0,25	0,30	0,30

В обеих марках дополнительно нормируются азот, водород, кислород и углерод. Электролитический порошок марок ВЭЛ-1, ВЭЛ-2, ВЭЛ-3 — отдельная продукция с чистотой ≥99,84 % и иными ТУ; к прутковому прокату он отношения не имеет.

Физические и механические свойства

Ванадий — переходный металл V группы периодической системы (атомный номер 23, атомная масса 50,94 а. е. м.), серебристо-серого цвета, по внешнему виду сходный со сталью. Кристаллическая решётка — объёмно-центрированная кубическая, период a = 0,3024 нм.

Параметр	Значение
Плотность при 20 °C	6,11 г/см³
Температура плавления	1920 °C
Температура кипения	3400 °C
Удельное электросопротивление при 20 °C	24,8 · 10⁻⁸ Ом · м
Теплопроводность при 300 К	30,7 Вт/(м · К)
Твёрдость слитка ВнМ-1 по Бринеллю	не более 110 кг/мм²
Твёрдость слитка ВнМ-2 по Бринеллю	не более 120 кг/мм²

В чистом виде ванадий ковок и пластичен, хорошо обрабатывается давлением. Именно это делает возможным его горячий прокат в пруток при высоких температурах.

Влияние примесей и нагрева на свойства

Примеси кислорода, водорода и азота резко снижают пластичность ванадия и повышают его твёрдость и хрупкость — даже при содержании в десятые доли процента. По этой причине нормирование этих элементов в ТУ является обязательным. Именно нежелание допускать насыщение металла газами определяет применение электронно-лучевой плавки в вакуумной среде для получения слитков-заготовок.

При нагреве на воздухе выше 300 °C на поверхности ванадия начинают интенсивно расти оксиды, металл теряет пластичность и становится хрупким. Поэтому горячая обработка давления проводится в инертной атмосфере или вакууме, а длительная эксплуатация изделий при высоких температурах на воздухе не рекомендуется без защитных покрытий.

Химическая стойкость ванадиевого прутка

Чистый ванадий защищён плотной оксидной плёнкой, которая обеспечивает ему устойчивость в широком диапазоне агрессивных сред при нормальных условиях:

• разбавленные растворы соляной и серной кислот — устойчив;
• разбавленная азотная кислота — устойчив;
• растворы щелочей — устойчив;
• морская вода и растворы минеральных солей — устойчив.

Активно растворяется в плавиковой кислоте, царской водке, а также в концентрированных азотной и серной кислотах при нагревании. Эту особенность необходимо учитывать при выборе ванадиевых деталей для химического оборудования, работающего с концентрированными минеральными кислотами.

При взаимодействии с кислородом ванадий образует несколько оксидов: VO, V₂O₃, VO₂ и V₂O₅. Высший оксид — пятиокись ванадия V₂O₅ — является промышленным катализатором в производстве серной кислоты. При реакции с хлором при повышенных температурах образуются летучие хлориды ванадия.

Применение ванадиевого прутка

Прутки из чистого ванадия марок ВнП-1 и ВнП-2 используются как конструкционный и технологический материал в следующих отраслях:

Ядерная энергетика

Ванадий обладает малым поперечным сечением неупругого рассеивания нейтронов, что делает его ценным конструкционным материалом для атомных реакторов. Прутки применяются для изготовления конструктивных элементов первого контура и экспериментальных сборок.

Аэрокосмическая и авиационная промышленность

Чистый ванадий служит полуфабрикатом для изготовления деталей, работающих при повышенных механических нагрузках и в агрессивных средах. Тугоплавкость и коррозионная стойкость определяют его применение в специальных узлах. Кроме того, ванадий входит в состав высокопрочных титановых сплавов типа Ti–6Al–4V (российский аналог ВТ6, содержит около 4 % ванадия) — один из наиболее массовых авиационных сплавов: прутки из чистого ванадия в этом случае используются как лигатурный полуфабрикат при приготовлении сплава. Подробнее о прокате из таких сплавов — в разделе Титановый прокат.

Химическая промышленность

Коррозионная стойкость к разбавленным кислотам и щелочам обусловливает применение ванадия в химическом оборудовании — реакторах, мешалках, трубопроводной арматуре — там, где среды несовместимы с нержавеющими сталями или никелевыми сплавами.

Научно-исследовательские работы и электроника

Прутки ВнП-1 используются как материал для мишеней, электродов и экспериментальных образцов в лабораторной практике, в том числе при синтезе соединений ванадия — в частности, силицида ванадия V₃Si, применяемого в сверхпроводящей электронике. Подробнее о поставке силицида ванадия — в разделе Силицид ванадия.

Сортамент и условия поставки

Ванадиевый пруток по ТУ 48-4-374-76 поставляется в виде кругов следующих стандартных размеров:

Параметр	Диапазон
Диаметр	3,0–100,0 мм
Длина	200–1500 мм
Минимальная длина при диаметре от 50 мм	не менее 100 мм

Изготовление прутков нестандартных диаметров и длин возможно по согласованию с поставщиком. Поставка производится по заказу. Для уточнения наличия, сроков и условий — свяжитесь с нами.