Ülevaade vase-nikli sulamite uurimisest ja rakendusest, sealhulgas vase-nikli sulamite klassifikatsiooni, omaduste ja rakenduste ning toimivusnõuete uurimine
Kokkuvõte: Meretööstuse kiire areng on seadnud üha suuremaid nõudmisi mereinseneri rakendusmaterjalidele, sealhulgas valgele vasele, mida kasutatakse laialdaselt laevades, mõnes elektrijaamas ja merevee magestamises. Kuna see on allutatud pikaajalisele merevee erosioonile ja korrosioonile, siis kui korrosioonikindlus ei vasta kasutusnõuetele, tekib korrosioonitõrge, mille tulemuseks on suured kahjud. Seetõttu on valge vask pälvinud üha suuremat tähelepanu tänu oma heale merevee korrosioonikindlusele (eriti heale erosioonikorrosioonikindlusele) ja korrosiooniväsimuskindlusele, suurepärasele külma- ja kuumatöötlusvõimele ning kõrgele tõmbetugevusele, voolavuspiirile ja muudele omadustele.
Märksõnad: valge vask; koostis; korrosioonikindlus; rakendus
CTL klassifikatsiooni number: TG146.15 Dokumendi kood: A
Meretööstuse arenguga on merevee jahutussüsteemide materjalivalik arenenud TUP varajasest vasest, alumiiniumist messingist ja roostevabast terasest praeguseks vase-nikli sulamiks, millel on parem vastupidavus merevee korrosioonile. Valge vask kasutab põhielemendina niklit ja sisaldab väikeses koguses Fe, Mn ja muid elemente, et moodustada pidev ühefaasiline tahke lahus, mis annab sellele hea plastilisuse, löögikindluse ja termilise stabiilsuse. Samal ajal takistab vase ja nikli lõpmatu tahke lahus hilisema kuum- ja külmtöötluse käigus faasimuutust, mistõttu see mõjutab sulami mehaanilisi omadusi ja korrosioonikindlust vähe. See artikkel tutvustab erinevaid valgeid vasesulamiid ja nende rakendusi ning teeb kokkuvõtte vase-nikli sulamite uurimistööst. Joonisel 1 on kujutatud avamereplatvormi süsteem ja joonisel 2 on näidatud materjalide toimivusnõuded.
1. Vase-nikli sulamite klassifikatsioon
Tabelis 1 on näidatud vasknikli sulami klass ja elementide koostis. Kupronikli võib jagada mangaan-kupronikliks, raud-kupronikliks, tavaliseks kupronikliks, alumiiniumkupronikliks ja tsink-kupronikliks. Ni-elemendi erineva sisalduse tõttu on selle omadused erinevad ja ka kasutusvõimalused on erinevad. erinev. Tänu oma asendamatule korrosioonikindlusele ja paljudele traditsioonilistest sulamitest parematele omadustele on sellel suur kasutuspotentsiaal.
2. Vase-nikli sulamite omadused ja kasutusalad
Tavaline valge vask on üldiselt struktuurne vase-nikli sulam. Lisaks kõrgele korrosioonikindlusele on sellel ka head terviklikud mehaanilised omadused kõrgel ja madalal temperatuuril, st hea plastilisus ja sitkus. Tavaliselt kasutatakse seda varraste või ribadena. Samal ajal võib mõne sulami mikroelementide, nagu Fe, Mn, Zn ja Al, lisamine tavalise valge vase baasil saavutada praktilistes rakendustes erilisi jõudlusnõudeid ja vastata paremini tööstuslikele vajadustele. Kõige laialdasemalt kasutatav raud-nikkel vask on BFe10-1-1 (C70600) ja
pilt.png
BFe30-1-1 (C71500), kui Ni massiosa on vahemikus 30–10%, on sulamil laiem passiveerimisvahemik ja parim korrosioonikindlus. Sulamil on ka ülitugev vastupidavus merevee erosioonile ja korrosioonile ning seda nimetatakse "mereehitussulamiks". Vase ja vasesulamite peamised kasutusalad meretehnika valdkonnas on toodud tabelis 2.
BFe10-1-1 ja BFe30-1-1 sulamite eelisteks on hea vastupidavus merevee erosioonile ja korrosioonile, kõrge soojusülekandetegur, suurepärased mehaanilised/keevitusomadused, mere mikroobide adhesiooni pidurdamine jne ning neid kasutatakse laialdaselt. laevade pea- ja abimootorites. Jahutusveetorud, tuletõkketorustikud avamere naftatootmisplatvormidel, soojusvahetid elektrijaamades, kondensaatorid rannikuäärsetes tuumaelektrijaamades ja soolveekuumutid mitmeastmelistes kiiraurustusseadmetes merevee magestamise jaoks [2-4]. Samal ajal on BFe30-1-1 sulam suurem tugevus ja seda kasutatakse ka kõrge tugevusega konstruktsiooniosades, nagu võllid, kinnitusdetailid, klapivarred ja mõnede mereseadmete äärikud. BFe30-2-2 sulam, mis on vastupidav merevee erosiooni korrosioonile ja liiva korrosioonile, töötati välja Ida-Hiina mere merevee suure liivasisalduse probleemi lahendamiseks [5]. BFe10-1-1
pilt.png
BFe{{0}} sulamist torude mehaanilised omadused kõvas olekus peavad vastama: tõmbetugevus 370 MPa või suurem, voolavuspiir 150 MPa või suurem, pikenemine 18% või suurem. Vickersi kõvadus 85 või suurem; korrosioonikindlus: korrosiooni kogus (50 kraadi, 3,5% NaCl merevesi) Vähem kui 0,025 mm/a või sellega võrdne, punktkorrosioon ei ole lubatud. Mangaani valgel vasel (BMn3-12 sulam) on mõõdukas takistustegur, väike takistuse temperatuuritegur ja see on suhteliselt stabiilne. Tänu headele elektrilistele omadustele saab BMn3-12 sulamit kasutada muude täppisinstrumentide standardtakistite ja takistuskomponentide valmistamiseks. Aja arenguga on nõuded instrumentide täpsusele aina kõrgemad, mistõttu ei saa selle sulami uurimine piirduda sulami koostise ja sisalduse muutmisega [6]. Lõõmutamise, horisontaalse ekstrusiooni rikke ja tõmbamisprotsesside tõttu on BMn3-12 sulamil spetsiaalsed koherentsed kaksikpiirid, mis võivad parandada materjali tugevust, ilma et see mõjutaks materjali juhtivust. BMn40-1.5 sulam on elektriline vase-nikli sulam, mida kasutati varem kui BMn3-12 sulamit. Tänu väiksemale temperatuuritakistustegurile on sellel parem kuumuskindlus ja seda saab kasutada laiemas temperatuurivahemikus. Võrreldes BMn3-12 sulamiga on sulamil BMn40-1.5 vase suhtes suurem termoelektriline potentsiaal, seega sobib see täppistakistite, liugtakistite, käivitus- ja reguleerimistrafode ning vahelduvvoolu takistuse tensomõõturite jaoks [8 ]. Alumiinium-nikkelvasel on nii kõrge tugevus kui ka hea plastilisus ja sitkus. Nende hulgas kasutatakse BAl13-3 sulamit sageli suurema tugevusega korrosioonikindlate osade valmistamiseks ja BAl16-1.5 sulamit kasutatakse olulise kasutusega lamevedrude valmistamiseks. Alumiinium-nikli vase jõudluse parandamiseks lisatakse pikka aega sageli väike kogus mikroelemente, et luua tugevdatud alumiinium-nikkelvasest maatriks, millel on hea juhtivus, säilitades samal ajal suure tugevuse, et täita praktilisi rakendusnõudeid. . Kuna alumiinium-nikkelvasel on kõrge tugevus, kõrge elektrijuhtivus ja hea kulumiskindlus, saab seda kasutada potentsiaalse materjalina pliiraamide ja kulumiskindlate osade jaoks [9-11].
Tsink-kuproniklit (BZn18-18BZn15-20 sulam) nimetatakse ka "saksa hõbedaks" [12]. Kuna tsink-nikkelvase eelisteks on hea tõmbetugevus, väsimus- ja korrosioonikindlus, kasutatakse seda peamiselt komponentide või kristallide, meditsiiniseadmete, ehitusmaterjalide ja puhkpillide kestadena [13].
3. Vase-nikli sulami jõudlusnõuded
Seoses minu kodumaa merelaevaehituse, avamere nafta- ja gaasitööstuse, merekaevandamise, mereenergia ja merevee magestamise tööstuse kiire arenguga muutuvad materjalidele esitatavad nõuded aina kõrgemaks [16]. Nende hulgas kasutatakse enamasti vase-nikli sulamist torusid. Laevade vasesulamist kondensaatoritorud on pikka aega töötanud kõrge temperatuuri, kõrge rõhu ja väga söövitava jahutuskeskkonna - merevee keskkonnas. Seetõttu ei piisa enam sellest, et toote keemiline koostis, mehaanilised omadused ja merevee korrosioonikindlus vastavad nõuetele. Ranged nõuded tuleb esitada ka geomeetrilise mõõtme täpsusele, protsesside toimivusele, sisemisele korraldusele ja muudele näitajatele. Samal ajal nõutakse ka vase-nikli sulamist torudel head korrosioonikindlust. , kõrge soojusülekandetegur, suur läbimõõt, kõrge täpsus, suurepärane mehaaniline keevitustehnoloogia ja hea võime pärssida mere mikroorganismide [17] adhesiooni ja muid omadusi. Hiina töötlemisseadmetega seotud probleemide tõttu ei saa suure läbimõõduga vasktorude sulameid praegu veel masstootmine ja need sõltuvad peamiselt välismaisest impordist. Seetõttu tuleb suure läbimõõduga vasktorude tootmisraskustest veel üle saada.
4. Vase-nikli sulamite uurimistöö
4.1 Vase-nikli sulami korrosioonimehhanism
Joonis 4 näitab kupronikli korrosioonireaktsiooni erinevaid protsesse hapnikuga rikastatud merevees. Joonisel olev AB joon on kupronikli katoodreaktsiooni protsess merevees, mida saab väljendada järgmiselt:
1/2[O2]+[H2O]+2e−=2[OH−] (1)
CD-joon joonisel 4 on valge vase anoodreaktsiooni protsess ilma passiveerimiseta merevees. Seda saab väljendada järgmiselt:
Cu=Cu++e−(2)
T1, T2, T3 joonisel 4
Kõver on valge vase passiveerimise anoodreaktsiooni protsess merevees. EF liin on valge vase vesiniku eraldumise reaktsiooniprotsess, mis on tingitud hapnikupuudusest, mistõttu selle protsessi käigus ei teki passivatsiooni ega korrosiooniprodukte.
Cu(võiCu2O)=Cu2++2e−(3)
pilt.png
2[Cu2+]+3[OH−]+[Cl−]=Cu2(OH)3Cl (4)
4.2 Vase-nikli sulami korrosioonikindluse uurimine
Meretööstuse materjalide jõudlusnõuete täitmiseks on tehtud palju uuringuid vase-nikli sulamite korrosioonikindluse parandamiseks. Deng Chuping[19] leidis, et haruldaste muldmetallide Ce-ga lisatud valge vase tõmbetugevus ja venivus paranesid ning tera struktuur oli tihedam. Lisaks võib haruldaste muldmetallide Ce lisamine parandada sulami tüüpilist denikli korrosiooni väävlit sisaldavas keskkonnas. kalduvus. Jiang et al. [20] uuris erinevate Fe sisalduste mõju B10 sulami struktuurile ja omadustele ning leidis, et Fe sisalduse suurenedes näitas korrosioonikindlus esmalt suurenemist ja seejärel langust, kuid ei uurinud rohkem korrosioonikindluse mehhanismi. . Uurimine. Pekingi värviliste metallide uurimisinstituut
Zhang Jianing [21] leidis Fe/Mn suhet reguleerides parima sulami suhte B10 korrosioonikindluse parandamiseks. Uuring näitas, et kui Fe/Mn=3:2, on sulami korrosioonikindlus parim. Ma et al. Hiina Teaduste Akadeemia [22] leidis, et tahke lahuse + külmvaltsimise deformatsiooni + ümberkristallimise lõõmutamisprotsessi kasutamine võib suurendada terapiiride ja kaksikpiiride arvu, saades seeläbi parema korrosioonikindlusega sulami.
5 Järeldus
Selles artiklis võetakse lähtepunktiks peamiselt vask-nikli sulam, selgitatakse erinevate vask-nikli sulamite keemilist koostist ja kasutusstsenaariume, tutvustatakse juhtivaid vaskkondensaatoritorude tootmistehaseid nii kodu- kui välismaal ning vask-nikli sulamist torude jõudlust. kodumaiste meresüsteemide torujuhtmed. nõudlus ja tulevased suundumused vase-nikli sulamite väljatöötamisel. Tehakse kokkuvõte vase-nikli sulamite uurimistöö peamistest edusammudest. Praegu on peamine edasiminek haruldaste muldmetallide elementide jälgede lisamisest erineva sisu lisamiseni.
Fe element, mis muudab maatriksisulami elementide ja terapiiride suhteid, et parandada vase-nikli sulamite korrosioonikindlust.
