Коррозийностойкие сплавы на железноникелевой и никелевой основе

 

Для работы оборудования в среде кислот высоких концентраций, сложных минеральных удобрений и в других средах повышенной агрессивности антикоррозийных свойств обычных коррозийностойких сталей может быть недостаточно. В таких случаях целесообразно использовать сплавы на железноникелевой и никелевой основах.

Сплавы на железноникелевой основе содержат суммарную концентрацию железа и никеля не менее 65% при приблизительном отношении железа к никелю равном 1,5.

К группе отечественных сплавов на железноникелевой основе относятся сплавы 06ХН28МДТ (ЭИ943), 0ХН28МДИ (ЭП516), ХН40МДБ (ЭП937), ХН40МДТЮ (ЭП543) и др.

Сплав ХН40МДБ (ЭП937) - зарубежные аналоги Nicrofer 482Mo, Incoloy 825 и др. - обладают исключительно высокой стойкостью кточечной и язвенной коррозии, коррозионному растрескиванию хлоридах и сероводородосодержащих средах. Сплав стоек в 60%-м растворе серной кислоты, в кипящих растворах азотной (до 40%), фосфорной (до 40%), муравьиной кислоты всех концентраций.

Сплав ХН40МДТЮ (ЭП543) - относится к категории дисперсионно-твердеющих материалов, в которых комплекс служебных свойств достигается после закалки от 1050-1100 и последующего старения при 750 Сплав применяется для тяжелонагруженных узлов подземного скважинного оборудования, работающего на сероводородосодержащих месторождениях.

 

Сплавы на основе никеля

 

Для экстремальных условий эксплуатации, когда на металл одновременно воздействуют среды высокой агрессивности, высокие температуры и даления, комплекса физико-механических и коррозийных свойств железноникелевых сплавов также может оказаться недостаточно. В этом случае применяют довольно дорогостоящие никелевые сплавы, в которых железо может присутствовать в незначительных количествах. Никель обладает довольно высокой коррозийной стойкостью во многих агрессивных средах, способностью растворять в большом количестве многие элементы, такие как хром, медь, молибден, железо, медь, которые являются основными легирующими элементами коррозийностойких никелевых сплавов.

Коррозийностойкие никелевые сплавы разработаны на основе одной из трех систем легирования: Ni-Mo, Ni-Cr-Mo, Ni-Cr.

Никельмолибденовые сплавы марок Р65М-ВИ (ЭП982-ВИ), Н70МФ-ВИ (ЭП814А-ВИ) и их зарубежные аналоги HastelloyB-2, NimoferS6928 имеют исключительно высокую стойкость в средах неокислительного характера - всоляной, фосфорной, серной кислотах, влажном хлористом водороде, органических кислотах при повышенных температурах.

Никельхромомолибденовые сплавы марок ХН63МБ (ЭП758У), ХН65МВУ (ЭП760 и их зарубежные аналоги Hastelloy С-276, Hastelloy С-22) обладают высокой коррозийной стойкостью в широкой гамме высокоагрессивных сред окислительного и восстановительного характера, в водных растворах хлоридов меди (до 20%) и железа (до 35%), растворах серной, фосфорной, уксусной и муравьиных кислот, загрязненных ионами хлора и фтора, в сухом хлоре, мокром хлористоводородном газе, в кремнефтористоводородной кислоте и в других агрессивных средах.

Никельхромовые сплавы марок ХН58В (ЭП795) и зарубежные аналоги Nicrofer600 имеют высокую стойкость в растворах азотной кислоты в присутствии фтор-иона при высоких температурах. Никелевые сплавы этой основы легирования успешно используют как жаростойкий материал, например сплав ХН78Т (ЭИ45).

 

Двухслойные стали

 

Для деталей химической аппаратуры (корпусов аппаратов, днищ, фланцев, патрубков и др.), работающих в коррозионной среде, нашли применение двухслойные стали.

Двухслойная сталь позволяет экономить дорогостоящие материалы. Двухслойные стали (биметаллы) состоят из основного слоя - низколегированной (09Г2, 16ГС, 09Г2С, 12МХ, 10ХГСНД и др.) или углеродистой (Ст3) стали и коррозийностойкого плакирующего (защитный) слоя толщиной 1-6 мм из коррозионностойких сталей (08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ, 08Х13) или никелированных сплавов.

Двухслойная сталь образуется путем соединения разнородных металлов электрошлаковой сваркой или пакетным способом, при котором два листа из нержавеющей стали укладываются между толстыми плитами из низкоуглеродистой стали, обвариваются по периметру и прокатываются до заданной толщины. Распространены также заливка легкоплавкого металла по тугоплавкому и погружение тугоплавкого металла в расплавленный легкоплавкий металл. При гальваническом способе слой более ценного металла наносят электролитически. Более твёрдые - дорогие и дефицитные - сплавы наплавляют на сталь электронагревом (при производстве режущего инструмента, штампов и пр.). Надежное сцепление слоев позволяет подвергать двухслойную сталь резке, гибке, штамповке и сварке. Особенности сварки двухслойных сталей заключаются в том, что для каждого слоя основного и облицовочного (высоколегированного) металла необходима особая технология сварки. Сварку указанных сталей можно производить только двусторонним швом - со стороны низкоуглеродистого и со стороны легированного слоев. Между швами, свариваемыми со стороны основного (низколегированного), и швами со стороны облицовочного (высоколегированного) металлов, должно быть предусмотрено наложение разделительного слоя, что позволяет предотвратить нежелательное проплавление разнородных металлов.

 

 

 

Заключение

 

Применение закаленной и коррозионностойкой стали в машиностроении позволяет снизить энергоемкость и трудоемкость при производстве деталей. В последнее время наблюдается увеличение использования низкоуглеродистых коррозионностойких сталей и сплавов в химической, криогенной, пищевой и легкой промышленности, обусловленной их высокой стойкостью в агрессивных средах.

Низкоуглеродистые коррозионностойкие марки стали применяются для изготовления сварного оборудования и трубопроводов, работающих в контакте с азотной кислотой и аммиачной селитрой, предназначена для изготовления основных узлов оборудования для синтеза карбамида и капролактама, работающих в кипящей фосфорной и 10% уксусной кислотах, сернокислых средах.

Тросы из нержавеющей стали используются в тех ситуациях, где не должна иметь место коррозия, а также при работе в условиях высоких температур, например, в яхтенном спорте, авиации, химической и пищевой отрасли.

Несмотря на малую относительную величину объемов производства нержавеющие стали в ряде случаев практически являются отраслеобразующим материалом. Например, развитие таких отраслей как авиакосмическая, нефтехимическая, пищевая, медицинская и бытовая впрямую зависит от рынка нержавеющего металлопроката. Нержавеющая сталь применяется в сельхозмашиностроении, вагоностроении, автомобилестроении, в авиакосмической, нефтехимической, медицинской, пищевой промышленности (в т.ч. винодельческой промышленности для перекачивания вин, фруктовых соков, виноматериалов), при производстве инструмента сложной конфигурации (например, ножей для обработки кожи), в атомном машиностроении, в энергетическом машиностроении, в дизайне и оформлении, в судостроении, на заводах капитального ремонта транспорта, в производстве бытовой техники.

Нержавеющий металлопрокат находит все большее применение в промышленности и строительстве, обеспечивая более высокое качество, долговечность и эстетику конечного продукта.

 

 

Использованная литература

 

1. Адаскин А.М., Зуев В.М. «Материаловедение (металлообработка)». - 6-е изд. стереотипное изд. - М.: «Академия», 2009. - 288 с.

2. Болтон У. «Конструкционные материалы металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты». - М.: «Додэка-XXI», 2004. - 320 с.

.   Лахтин Ю.А, Леонтьева В.П. «Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений». - 3-е издание изд. - М.: «Машиностроение», 1990. - 528 с.

.   Ю.П Солнцев, В.Ю. Пирайнен, С.А. Вологжанина «Материаловедение специальных отраслей машиностроения». - СПб.: Химиздат, 2007. - 783 с.