Каковы основные правила изготовления, сварки и термообработки, которые необходимо соблюдать при работе с никелем 200?

Никель 200 представляет собой технически чистый деформируемый никель (UNS N02200), содержащий не менее 99,0% никеля (плюс кобальт). Это не сплав в традиционном смысле закалки, а материал, основные характеристики которого обусловлены его высокой чистотой. Эта чистота придает никелю 200 особый набор свойств:

Отличная коррозионная стойкость: он демонстрирует выдающуюся стойкость к коррозии едкими щелочами (даже в расплавленном виде до ~ 600 градусов F / 315 градусов), нейтральными и щелочными растворами солей и неокисляющими кислотами. Он обладает высокой устойчивостью к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением.

Высокая тепловая и электропроводность. Среди конструкционных сплавов чистый никель обладает превосходной теплопроводностью и электропроводностью, что делает его пригодным для изготовления специализированных электрических и электронных компонентов.

Хорошие механические свойства при низких температурах: сохраняет пластичность и вязкость вплоть до криогенных температур.

Магнитные и магнитострикционные свойства: Никель 200 является ферромагнетиком и проявляет магнитострикцию, что делает его полезным в некоторых преобразователях и устройствах хранения данных.

Простота изготовления: он обладает хорошей пластичностью и легко поддается сварке, ковке, горячей-и холодной-обработке.

Основная ценность Никеля 200 заключается в сочетании исключительной коррозионной стойкости в специфических агрессивных химических средах (особенно каустических средах) и полезных физических свойствах. Однако его использование ограничено температурами ниже примерно 600 градусов F (315 градусов) из-за риска графитизации из-за небольшого содержания углерода. Для работы при более высоких-температурах в агрессивных средах предпочтительным является вариант с низким-углеродом, никель 201 (UNS N02201).

2: В каких конкретных химических процессах и промышленных применениях никель 200 считается важным или предпочтительным конструкционным материалом?

Профиль стойкости Nickel 200 делает его незаменимым в ряде требовательных отраслей, где чистота продукции и долговечность оборудования имеют первостепенное значение.

Производство и обращение с каустической содой (гидроксидом натрия). Это типичное применение никеля 200. Это стандартный материал для труб испарителей, технологических трубопроводов, клапанов и насосов, работающих с концентрированными растворами NaOH, особенно при повышенных температурах и концентрациях, при которых нержавеющая сталь быстро подвергается коррозии. Его использование обеспечивает чистоту продукта (отсутствие примесей железа) и надежность оборудования.

Пищевая и фармацевтическая промышленность. Его коррозионная стойкость, простота очистки и отсутствие-непримесей (отсутствие вымывания легирующих элементов, таких как хром или молибден) делают его пригодным для ответственного оборудования, работающего с некоторыми органическими кислотами, жирными кислотами и промежуточными продуктами высокой-чистоты. Он используется в реакторах, перекачивающих трубопроводах и дистилляционных колоннах.

Производство синтетического волокна. При производстве вискозы и других синтетических волокон процесс включает в себя концентрированные щелочные растворы (щелок для замачивания) и кислотные прядильные ванны. Компоненты Nickel 200 эффективно противостоят обеим средам.

Щелочные батареи и системы топливных элементов: он используется в компонентах никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторов, а также в некоторых конструкциях щелочных топливных элементов благодаря его стабильности и проводимости в электролитах КОН.

Морское и морское машиностроение. Никель 200 не применяется для трубопроводов морской воды (где медь-никель лучше), но используется для изготовления специализированных приборов, пружин и важных крепежных деталей, подвергающихся воздействию морской атмосферы или специальных систем контроля коррозии на основе-щелочных веществ, благодаря своей превосходной стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением,-индуцированному хлоридами.

3. Каковы основные правила изготовления, сварки и термообработки, которые необходимо соблюдать при работе с никелем 200?

Для успешного производства Nickel 200 необходимы методы, разработанные для чистого никеля, который отличается от стали или нержавеющей стали.

Подготовка и чистота: это имеет первостепенное значение. Все поверхности для сварки или пайки должны быть тщательно очищены от оксидов, масла, краски и любых посторонних материалов. Необходимо строго избегать загрязнения железом инструментов (шлифовальных кругов, режущих инструментов, используемых для обработки углеродистой стали), чтобы предотвратить появление очагов локальной коррозии. Рекомендуется использовать специальные, отмеченные инструменты.

Горячая и холодная обработка: обработка никеля 200-быстро затвердевает. Операции холодной штамповки требуют большей мощности и могут потребовать промежуточных этапов отжига. Горячую обработку следует выполнять при температуре 1400 градусов по Фаренгейту - 2150 градусов по Фаренгейту (760 градусов - 1175 градусов) с последующим быстрым охлаждением для поддержания мягкого, пластичного состояния.

Термическая обработка: Первичная термообработка представляет собой полный отжиг, выполняемый при температуре 1300 градусов по Фаренгейту - 1600 градусов по Фаренгейту (705 градусов - 870 градусов), за которым следует быстрое охлаждение (закалка в воде) для предотвращения графитизации и поддержания оптимальной коррозионной стойкости и пластичности. Снятие напряжения может осуществляться при температуре 900 градусов по Фаренгейту - 1100 градусов по Фаренгейту (480 градусов - 595 градусов).

Сварка: Никель 200 легко сваривается с использованием обычных процессов, таких как газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW/TIG) и газовая дуговая сварка металлов (GMAW/MIG).

Присадочный металл: используйте соответствующий присадочный металл ERNi-1 (для GTAW) или проволоку ERNi-1.

Конструкция соединения: используйте более широкие канавки и большие отверстия в основании, чем в стали, чтобы компенсировать более высокую плотность и поверхностное натяжение, которые могут привести к плохому сплавлению.

Тепловложение и температура между проходами: Поддерживайте тепловложение от низкого до умеренного и строго контролируйте температуру между проходами ниже 300 градусов F (150 градусов). Чрезмерное тепло может вызвать рост зерен и их охрупчивание.

Обратная продувка: используйте инертный газ (аргон) для всех корневых проходов, чтобы предотвратить окисление нижней стороны сварного шва, которое может привести к образованию слабой, корродированной поверхности.

4. Чем никель 200 отличается по своим характеристикам и применению от его более распространенного варианта никеля 201?

Разница незначительна, но важна для эксплуатации при высоких-температурах. Никель 200 и никель 201 по существу идентичны с точки зрения коррозионной стойкости, механических свойств и технологичности при более низких температурах. Единственное, решающее различие заключается в максимально допустимой температуре эксплуатации.

Никель 200 (UNS N02200): Содержит номинальное содержание углерода до 0,15%. При воздействии температур в диапазоне 800 градусов по Фаренгейту - 1100 градусов по Фаренгейту (425 градусов - 595 градусов) в течение длительного периода времени этот углерод может выпадать в осадок в виде графита (графитизация) на границах зерен. Это делает материал хрупким и серьезно ухудшает его коррозионную стойкость и механические свойства.

Никель 201 (UNS N02201): это марка с низким-углеродом, с максимальным содержанием углерода 0,02 %. Это радикально сводит к минимуму риск графитизации.

Практическое правило применения:

Используйте Nickel 200 в тех случаях, когда рабочая температура постоянно остается ниже 600 градусов F (315 градусов). Зачастую это более доступный и экономичный-вариант стандартной химической обработки.

Используйте никель 201 для применений, связанных с повышенными температурами выше 600 градусов F (315 градусов), особенно в едких средах. Сюда входят высокотемпературные-каустические испарители, теплообменники и компоненты реакторов. Для любой конструкции, работающей при высоких-температурах, никель 201 является более безопасным и рекомендованным выбором, обеспечивающим долгосрочную-сохранность.

5. Какие стандарты материалов ASTM/ASME и формы продукции доступны для никеля 200?

Никель 200 производится в широком диапазоне форм продукции, каждая из которых регулируется конкретными стандартами ASTM/ASME, гарантирующими химический состав, механические свойства и качество.

Пластина, лист и полоса:

Стандартные спецификации ASTM B162 - для никелевых пластин, листов и полос.

Версия норм ASME SB162 - для котлов и сосудов под давлением.

Бесшовные трубы и трубки:

Стандартные спецификации ASTM B161 - для никелевых бесшовных труб и трубок.

Стандартные спецификации ASTM B163 - для бесшовных трубок конденсатора и теплообменника- из никеля и никелевых сплавов.

АСМЭ СБ161/СБ163.

Сварная труба:

ASTM B725/B726 - Стандартные спецификации для сварных труб из никеля и никелевых-сплавов.

АСМЭ СБ725/СБ726.

Пруток, стержень и проволока:

Стандартные спецификации ASTM B160 - для никелевых прутков и слитков.

Стандартные спецификации ASTM B166 - для сплавов никеля-хрома-железа (UNS N06600) и сплава никеля-хрома-кобальта-молибдена (UNS N06617) в виде стержней, стержней и проволоки. (Примечание: пруток/пруток из никеля 200 часто поставляется в B160).

Поковки и фитинги:

Стандартные спецификации ASTM B564 - для поковок из никелевых сплавов.

Стандартные спецификации ASTM B366 - для фабричных-фитингов из кованого никеля и никелевых сплавов.

При закупке никеля 200 необходимо указать правильный стандарт ASTM/ASME и потребовать сертифицированный отчет о заводских испытаниях (MTR), чтобы гарантировать, что материал соответствует необходимым химическим и механическим характеристикам для предполагаемой эксплуатации.