Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2016 » Октябрь » 1 » Материалы для производства химических аппаратов. ч.3 – экономия никеля.
10:39
Материалы для производства химических аппаратов. ч.3 – экономия никеля.

            

     В химической промышленности и во многих других областях техники очень важна стойкость сталей к коррозии. Это позволяет обеспечить высокую долговечность оборудования, исключить из жидких сред ржавчину и окалину, резко снизить попадание в реакционную среду примесей переходных металлов, крайне нежелательных, например, в полимерной промышленности или фармацевтике.
    Простейший путь достижения высокой стойкости к коррозии – внесение в сталь добавок никеля, хрома и титана. Но, наиболее эффективный легирующий элемент – никель, отличается высокой стоимостью, а запасы его богатых руд встречаются сравнительно редко, что ограничивает возможность его применения по экономическим причинам. Такая сталь как 12Х18Н10 отличается высокой стойкостью к коррозии, но, она содержит 10% никеля, что делает ее почти в два раза дороже стали 30Х13. При этом, достижение высокой стойкости к коррозии не должно нанести вред перерабатываемости стали (например, свариваемости) и ее прочностным характеристикам. В целом, чем больше сталь содержит углерода, тем выше ее прочность, но, хуже свариваемость. Сталь 12Х18Н10 сваривается намного легче, чем сталь 30Х13, при этом сталь 08Х13 сваривается легче, чем сталь 10Х18Н10, но, она отличается низкой жесткостью, и несколько менее устойчива к коррозии.
     Оптимизация рецептуры сталей это весьма сложная задача, так как, нужно учесть эффекты взаимного влияния легирующих добавок, что достаточно сложно, так как, четкой теории действия всех легирующих добавок нет и сегодня. Например, четко известно, что вольфрам повышает твердость сталей преимущественно за счет образования твердых карбидов, хорошо растворимых в цементитной фазе сталей. При этом сложно объяснить взаимное усиление одновременной добавки молибдена и вольфрама. Лишь через образование смешанных микроскопичеких кристаллитов, армирующих структуру стали через цементитные прослойки структурных зерен.
      Добавки в никелевые стали, часто призваны повысить эффективность имеющегося в составе никеля, то есть, создать оптимальные условия для его работы. Аналогично, добавка кремния повышает эффект от увеличения твердости при небольших добавках марганца в низкоуглеродистые стали, что дает стали 09Г2С прекрасную свариваемость, несмотря на твердость уровня стали 20.
      Атом никеля близок по диаметру и химическим свойствам к атому железа, что позволяет ем легко встраиваться в ферритную структуру сталей. Главная цель никеля состоит в изменении энергии выхода катиона железа в жидкую среду. Наиболее оптимально этот эффект никель может осуществить при аустенитной структуре стали, значит, нужны добавки, повышающие устойчивость аустенитных структур при н.у.
Примерами устойчивых к коррозии сталей с низким, или исчезающим содержанием никеля, являются: 08Х13, 07Х13АГ20, 08Х18Г8Т, 08Х12Н6М2Т, 08Х22Н6Т и др. Многие легированные стали содержат добавку только хрома (40Х13, 30Х13, 08Х13 и пр.), содержание никеля в этих сталях составляет 0,05 – 0,40% (обычно не регламентируется). Хром способен выполнять ту же функцию, что и никель, но, с меньшей удельной эффективностью. Большинство стойких к коррозии сталей с низким содержанием никеля имеют аустенитную структуру. Данные стали отличаются несколько большей жесткостью, механические свойства сталей 03Х13АГ19 и 07Х13АГ20 приведены в таблице:

       

     Одним из примеров удачной экономии никелевых сталей является замена 12Х18Н10Т на 30Х13 при изготовлении вала винта отжимной машины в производстве синтетических каучуков (производственная линия ЛК-4). Дело в том, что детали экструдеров испытывают сильные нагрузки, поэтому механический износ оказывает существенное влияние на долговечность. Следовательно, переход на более твердую сталь 30Х13 в результате не только не повлек снижения долговечности, но и повысил ее в два с половиной раза.
     Другой пример снижения расхода никеля – сфера производства удобрений. Как известно, большой объем жидких сред, в том числе, с достаточно высокой кислотностью (чаще всего фосфорная и серная кислоты) требует повышения стойкости к коррозии широкого перечня весьма не маленьких аппаратов. Традиционным решением бала сталь 12Х18Н10, но, при минимальном повышении толщины стенок аппаратов, можно перейти на ферритную сталь 03Х18БФЮ, стойкость которой обусловлена одновременным легированием ферритных зерен хромом, и экранировании межзерновых прослоек пленкой оксида алюминия. Стойкость данной стали в растворах разбавленных кислот сопоставима со стойкостью стали 12Х18Н10.
      Аустенитные стали 03Х13АГ19 и 07Х13АГ20 устойчивы в водной среде при температурах -210 – +400*С. При 50*С устойчивы к действию фосфорной кислоты концентрацией до 10%, азотной кислоты (до 50%), уксусной кислоты (до 10%), хлорида натрия (до 10%). Устойчивость к аминам, аммиаку, и щелочам высокая. Как и все стали с низким содержанием углерода, они могут эксплуатироваться в при низких температурах.

Категория: Металлургия | Просмотров: 275 | Добавил: Chemadm | Рейтинг: 5.0/2
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]