Nickelvol32no2august2017 rus fb

Патрульные суда из нержавеющей стали — надёжнее, легче, экологичнее Нержавеющая сталь для высокоскоростных поездов

ЖУРНАЛ ПОСВЯЩЕН НИКЕЛЮ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЮ

От велосипедов до космических кораблей

Никель «в движении»

«НИКЕЛЬ», Т. 32, № 2, 2017 Г.

Космические достижения — в самом прямом смысле слова

©ДУЧЧИО МАЛАГАМБА (DUCCIO MALAGAMBA), БАРСЕЛОНА

©ДУЧЧИО МАЛАГАМБА (DUCCIO MALAGAMBA), БАРСЕЛОНА

r MOCAPE: панели из никельсодержащей нержавеющей стали покрывают поверхность площадью 40 тыс. кв. метров

«ОБЛАКО»: внешняя облицовка выполнена из панелей из нержавеющей стали весом около 387 тонн 

ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ № 10 МУЗЕЙ СОВРЕМЕННОГО ИСКУССТВА И ВЫСТАВКА АРХИТЕКТУРНЫХ ПРОЕКТОВ М

узей современного искусства и Выставка архитектурных проектов (the Museum of Contemporary Art & Planning Exhibition (MOCAPE)) станет очередной всемирной архитектурной достопримечательностью в возрождённом культурном районе Футянь города Шэньчжэня в Китае. Семиэтажное здание общей площадью 233 477 кв. м. с площадью выставочных помещений 861 112 кв. м поражает экологичным дизайном мирового уровня, в котором широкое применение нашла никельсодержащая нержавеющая сталь. Концепция спроектированного архитектурной компанией из Вены Coop Himmelb(l)au центра MOCAPE — обогащающее друг друга взаимодействие двух независимых организаций — Музея современного искусства (Museum of Contemporary Art (MOCA)) и Выставки архитектурных проектов (Planning Exhibition (PE)); MOCAPE задуман как точка пересечения культур и место проведения архитектурных выставок. В то время как оба музея спроектированы как отдельные организационные единицы, чтобы тем самым подчеркнуть их индивидуальные функции, обе организации оказываются соединены в одном здании, обрамлённом многофункциональным фасадом. Поразительный фасад музея в конструктивном отношении независим от главного здания. Дизайн его прозрачных стен позволяет посетителям любоваться городской панорамой прямо из открытого, свободного от колонн выставочного помещения. Такой дизайнерский эффект был достигнут благодаря использованию комбинации стекла и оболочки из перфорированных панелей из нержавеющей стали марки 316L (UNS S31603), площадь перфорации которых составляет 51%. Вознёсшаяся на высоту 40 м крыша музея к тому же была спроектирована таким образом, чтобы пропускать в выставочные залы дневной свет, что снижает потребность в искусственном освещении и позволяет экономить энергию. Прочные панели из нержавеющей стали марки 316L, матированной дробеструйной обработкой стеклянной дробью, использованы в конструкции крыши, а также в козырьках главного входа и выходов. Панели из никельсодержащей нержавеющей стали покрывают поверхность общей площадью в 40 тыс. квадратных метров. Они были выбраны по причине своей коррозиестойкости, качества поверхностной обработки и по светоотражающим свойствам. Внутри здания MOCAPE в металлической футеровке всех лестниц, пандусов и переходных мостиков широко применялась нержавеющая сталь марки 304L (UNS S30403). Она же использована и в фасаде конструкции, получившей название «Облако» (The Cloud) и соединяющей выставочные залы обоих музеев.

2 НИКЕЛЬ. ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ

«ОБЛАКО»

Расположенное в центральном атриуме (крытом портике) MOCAPE, «Облако» являет собой примечательный образец архитектуры. Дизайн сложной формы «Облака» навеян «Спящей музой» румынского скульптора Константина Брынкуши и лунами Марса. Он представляет собой соединённые сваркой панели из нержавеющей стали марки 304L весом около 387 тонн. Из них выполнена внешняя облицовка конструкции. Панели были отполированы для достижения эффекта однородности и зеркального блеска поверхности, которая в буквальном смысле отражает дух музея через блики движения по залам посетителей, игру света и красок. Для монтажа, сварки и финишной обработки наружной оболочки применялись автоматизированные технологии. Согласно архитектору проекта, сочетание автоматизации процессов строительства и методов объёмной печати обеспечило бόльшую свободу и гибкость структурного и эстетического дизайна. Оно не только гарантировало высокую точность, но и дало положительный экономический эффект, значительно снизив простои во время строительства. Можно с уверенностью сказать, что широкое использование никельсодержащих нержавеющих сталей во введённом в строй в сентябре 2016 г. здании MOCAPE обеспечило его эстетическую привлекательность, долговечность, а также структурные качества и технологические характеристики, необходимые строению, чтобы выдержать испытание временем.

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

Журнал посвящен никелю и его применению Журнал «Никель» издается Институтом никеля www.nickelinstitute.org

С Институтом никеля можно связаться: Rue Belliard 12 Brussels 1040, Belgium Tel. +32 2 290 3200 communications@nickelinstitute.org Публикация предназначена для общей информации читателя и не должна использоваться в практических целях без предварительной консультации специалиста. Несмотря на то, что, по мнению авторов, публикуемые технические сведения верны, Институт никеля, его члены, сотрудники и консультанты не гарантируют их пригодности для общего или специального использования и не несут никакой ответственности в связи с опубликованной здесь информацией.

ISSN 0829-8351 Отпечатано в Канаде на бумаге, изготовленной из вторичного сырья компанией Hayes Print Group. Обложка: компания Constructive Communications Фотографии на обложке: iStockPhoto.com © hxdyl

СОДЕРЖАНИЕ Пример из практики MOCAPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 В фокусе Колонка редактора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Главные темы выпуска Патрульные суда из нержавеющей стали . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Очистители выхлопных газов на морских судах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Высокоскоростные поезда. . . . . . . . . 6-7 Ракетостроение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-9 Никель и его применение «Зелёные» химикаты . . . . . . . . . . . . . 10-11 Севернский тоннель . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Магнитное экранирование . . . . . . . . . 13 Бензопроводы и вентиляционные трубопроводы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Нитинол. Отработанное тепло — в электричество. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Велосипед компании Brompton. . . . . 16 Коротко о разном Выдержки из Универсальной системы обозначений металлов и сплавов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Ссылки на веб-страницы . . . . . . . . . . . . 15

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

НИКЕЛЬ «В ДВИЖЕНИИ» Для перевозок грузов, сырья и пассажиров современному миру жизненно необходим хороший и эффективный транспорт. Ожидается, что с ростом народонаселения спрос на перевозки возрастёт примерно с 50 млрд. пассажирокилометров в 2015 г. до 120 млрд. к 2050 г. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИКЕЛЯ В ТРАНСПОРТНОМ СЕКТОРЕ В 2015 Г. Кораблестроение Контейнеры 3%—| 10% | Велосипеды 4%— Воздушные и космические летательные аппараты 29%

Прочее 4% |

—Автомобили и комплектующие детали 45%

|—Железные дороги 5%

ИСТОЧНИК: КОМПАНИЯ ROSKILL PARISER

Художественное оформление: компания Constructive Communications

—

Авторы статей: Джон Чапман (John Chapman), Парул Чхабра (Parul Chhabra), Гари Коутс (Gary Coates), Николь де Бёр (Nicole de Boer), Боде Германн (Bode Gehrmann), Питер Келли-Детуилер (Peter Kelly-Detwiler), Гир Мо (Geir Moe), Ким Оукс (Kim Oakes), Марсел Онинк (Marcel Onink), Кристина Остерман (Kristina Оsterman), Лиссель Рорт (Lissel Port), Торстен Ригер (Torsten Rieger), Филипп Вербинк (Philipp Verbnik), Найджел Уорд (Nigel Ward)

КОМПАНИЯ TESLA

Дэвид Батлер (David Butler), президент Клэр Ричардсон (Clare Richardson), редактор

Сложно представить себе хоть какие-нибудь транспортные средства, в которых не применялся бы никель или никелевые сплавы. Автомобили и грузовики, железнодорожные вагоны, корабли или самолёты и даже велосипеды — все они эксплуатируют многочисленные преимущества никеля и никельсодержащих сплавов. Например, нержавеющая сталь марки 304 и ферроникелевые сплавы (36% никеля) используются для морских перевозок сжиженного природного газа, поскольку сохраняют свою пластичность при необычайно низкой его температуре (-163 °C). Нержавеющая сталь марки 304 обеспечивает коррозиестойкость железнодорожных вагонов, великолепное соотношение их прочности и веса и энергопоглощение в случае столкновения. В космическом пространстве высоколегированные никелевые сплавы обеспечивают деталям двигателей значительные прочность и долговечность, да и в автотранспортном секторе растёт применение никеля в аккумуляторных батареях электромобилей. Новым игроком на рынке электромобилей стал долгожданный и пользующийся массовым спросом седан модели 3 компании Tesla, выпущенный в июне 2017 г. Эта модель является меньшей по размеру и более простой альтернативой высококлассным моделям S и X этой же компании. Обладая запасом хода 345 км, модель 3 оснащена аккумуляторным модулем компании Tesla нового дизайна. Точный химический состав никельсодержащего высокоэффективного гальванического элемента 2170 ещё не был предан огласке, но уже сейчас известно, что эти аккумуляторы производятся на Гигафабрике 1 компании Tesla в штате Невада в США. Чтобы к 2018 г. обеспечить запланированный компанией объём выпуска в 500 тыс. автомобилей в год, Гигафабрика должна ежегодно производить больше никельсодержащих литий-ионных аккумуляторных батарей, чем было произведено во всём мире в 2013 г. Электромобили — это всего лишь один из примеров того, как никель участвует во внедрении инноваций в транспортном секторе. В этом выпуске журнала мы не ограничиваемся обзором его применения в автомобилях — мы рассматриваем никель «в движении» — в транспортных средствах от велосипедов до космических кораблей. Клэр Ричардсон Редактор журнала «Никель»

В ФОКУСЕ НИКЕЛЬ 3

Не требующие техобслуживания, более безопасные и экологичные патрульные суда удивляют новизной

r Все находящиеся ниже ватерлинии металлические части отполированы до зеркального блеска, что обеспечивает лёгкость удаления морских организмов. s Опытный образец Р16

Конструкция из лёгкой нержавеющей стали с предельно высокой сопротивляемостью коррозии — новый подход в судостроении мая 2017 г. опытный образец Р16 патрульного судна береговой охраны, полностью выпол12 ненного из нержавеющей стали, был спущен на воду в шведском городе Éвле в 200 км от Стокгольма. Задачей конструкторов было создать более экономичное, безопасное и экологичное Используя новаторскую дизайнерскую концепцию, основанную на образе традиционного судна викингов, и супердуплексную никельсодержащую нержавеющую сталь, удалось построить необычайно лёгкий корабль. Высокая прочность дуплексной нержавеющей стали позволяет уменьшить толщину применяемого материала, что приводит к снижению веса судна.

«Во всём судне мы использовали разработанную компанией Outokumpu марку стали Forta SDX 2507 (UNS S32750). Она соответствовала всем заданным техническим условиям. Это высокопрочная, износостойкая, на 100% устойчивая к коррозии, не требующая эксплуатационного ухода сталь с очень хорошими показателями прочности на разрыв — все эти свойства необходимы для использования в морской среде», — говорит г-жа Розен.

«Лёгкий вес Р16, несомненно, способствует снижению потребления топлива. Корабль не требует технического обслуживания, что экономит драгоценные время и деньги. У него чрезвычайно высокая сопротивляемость коррозии в солёной воде. Его даже можно использовать тогда, когда море частично замёрзло — полезная в скандинавских водах черта», — объясняет Петра Розен (Petra Rosén), начальник отдела маркетинга компании SSY Stainless Steel Yachts — одной из тех, что участвовали в разработке опытной модели Р16.

Все находящиеся ниже ватерлинии металлические части отполированы до зеркального блеска, в результате чего любые прилипшие к корпусу морские организмы можно удалить с помощью струи из низконапорного шланга или даже просто двигаясь по морю на очень малых скоростях. В результате отпадает необходимость использования экологически вредных и дорогих красок, предохраняющих от обрастания морскими организмами. Этот проект может в перспективе создать совершенно новый рынок подобных экологически чистых судов с высокими эксплуатационными характеристиками.

КОМПАНИЯ OUTOKUMPU - ФОКУС-МЕДИА / ДЖЕЙН РИКОНЕН (JANNE RIIKONEN)

судно из нержавеющей стали.

4 НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА «НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

Никельсодержащие скрубберы на борту морских судов в защиту наших океанов

Б

ольше 50% вдыхаемого кислорода и более половины потребляемой в пищу рыбы поставляют нам океаны — самая большая экосистема Земли. Они также являются и транспортными водными путями. Для нашего выживания на этой планете важны здоровые океаны. По мере того, как необходимость снижения воздействия человечества на окружающую среду всё более нами осознаётся, судостроение начинает уделять растущее внимание регулированию своего экологического следа, в том числе сведению к минимуму вредных выбросов. Большое беспокойство вызывает выброс морскими судами в атмосферу оксидов серы. Международная морская организация (ММО) (The International Maritime Organisation (IMO)) вводит новые природоохранные нормативы по снижению уровня выбросов оксидов серы морскими судами. Ожидается, что с началом действия этих нормативов существенно возрастёт использование изготовленных из никельсодержащей нержавеющей стали скрубберов — очистителей выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу двигателями морских судов на дизельном топливе. Приведённое ниже проектное решение скруббера снижает выбросы диоксида серы, проводя поток выхлопных газов, произведённых двигателем, через несколько камер, в которых находится особым образом сгенерированное «чистящее облако» из морской воды. Очистка горячего выхлопного газа морской водой порождает агрессивную среду — хлориды, высокие температуры, кислоты, — что ведёт к необходимости использования нержавеющих сплавов. Сплавы, которые можно применять в такой среде, включают супераустенитные нержавеющие стали с 6% содержанием молибдена, такой, например, как AL-6XN™ (UNS N08367), и никелевые сплавы типа С — например, сплавы 276 (UNS N10276) и 59 (UNS N06059).

Выпуск очищенных выхлопных газов в атмосферу |

Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря выбросами с судов (The International Convent ion for the Prevention of Pollution from Ships (MARPOL)) установила несколько зон эмиссионного контроля (Emission Control Areas (ECAs)), где в настоящее время ограничивается допустимый уровень серы в топливе судна до 0,10% по весу. Это зоны Балтийского моря, Северного моря, Северной Америки (охватывающие определённые области побережья США и Канады) и принадлежащие США участки Карибского моря (вокруг Пуэрто Рико и Виргинских островов).

Установка для очистки выхлопных газов —

Очистка промывочных вод |

В настоящее время за пределами зон эмиссионного контроля допустимый уровень серы составляет 3,50% по весу, а с 1 января 2020 г. он должен упасть до 0,50% по весу. Но эта дата может быть пересмотрена в зависимости от доступности малосернистого топлива: исходя из результатов проводимого сейчас анализа, это может быть отсрочено до 2025 г. Ожидается, что проводимый сейчас анализ завершится к 2018 г. Существует несколько путей обеспечения соответствия нормативам: использовать более дорогое малосернистое топливо, перейти на природный газ или установить систему скрубберов выхлопных газов. Сейчас в практике морского судостроения именно последнее решение быстро становится предпочтительным.

© CLEAN MARINE AS WWW.CLEANMARINE.NO

Выхлопные газы, выбрасываемые двигателем |

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

 Диаграмма корабля со скруббером выхлопных газов, построенным компанией Clean Marine AS. Морские скрубберы выхлопных газов снижают выбросы оксидов серы (SOX), пропуская поток выхлопных газов, произведённых двигателем, через несколько камер, в которых находится особым образом сгенерированное «чистящее облако» из морской воды.

НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА 5

СТЕФАН НИЛССОН (STEFAN NILSSON)

Никельсодержащая нержавеющая сталь в высокоскоростных поездах П

о мере того, как во всём мире активно растёт спрос на средства общественного транспорта, железнодорожные компании занимаются поиском новых путей решения усложняющихся проблем транспортировки большего количества людей с невиданными доселе скоростями. Удовлетворить эти растущие потребности сможет замена старой инфрастуктуры в сочетании с новыми высокоскоростными средствами сообщения. К тому же стандартными требованиями в наши дни стали снижение эксплуатационных издержек и потребления энергии, повышенная безопасность пассажиров, более привлекательный дизайн и улучшенный комфорт для исправления сложившегося неблаговидного имиджа перегруженного общественного транспорта. Чтобы справиться с этими проблемами, железнодорожные компании стараются использовать в конструкции железнодорожных вагонов никельсодержащие нержавеющие стали. Поезда X2000 в Швеции Когда в конце восьмидесятых годов прошлого века государственная шведская железнодорожная компания SJ заказала парк сверхскоростных поездов, ей нужно было выбрать такую конструкцию, которая была бы и безопасной, и удобной, и долгое время оставалась рентабельной. Сочетая низкие затраты на техническое обслуживание и долгий срок службы, никельсодержащая нержавеющая сталь — аустенитный сплав марки 304 (UNS S30400), подвергнутый холодной деформации для повышенной прочности — стал оптимальным вариантом для прочных рам скоростных поездов X2000. Поезда X2000 были изготовлены компанией АВВ и введены в строй между 1990 г. и 1998 г. Для поездных рам была выбрана

6 НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА

нержавеющая сталь, поставляемая компанией Outokumpu. У поездов X2000 особый дизайн, включающий систему наклона кузова и радиальные поворотные тележки, позволяющие сохранять высокую скорость 200 км/час на изгибах железнодорожных путей не в ущерб комфорту и безопасности пассажиров. Рамы обладают высоким уровнем жёсткости при изгибе, что уменьшает вибрацию и увеличи-

r Поезд X2000 на Эресуннском мосту на острове Пеберхольм на пути в Копенгаген.

техническое обслуживание одного вагона за период в 30 лет оценивалась в 100 тыс. шведских крон (сегодня это составляет около 17500 долларов США). Вес одного вагона по сравнению с весом вагона из углеродистой стали снизился приблизительно на 20%. Облегчённый вес также означает и то, что для приведения поезда в движение требуется меньше энергии. Это ведёт к значительной её экономии, оценивающейся в 800 тыс. кВт на вагон за период в 30 лет.

... в долгосрочной перспективе нержавеющая сталь оказалась более лёгким, безопасным и дешёвым вариантом, чем алюминий или углеродистая сталь. вает комфорт в пути. К тому же нержавеющая сталь марки 304 обладает великолепной ударной прочностью при столкновении поездов, тем самым повышая степень безопасности пассажиров. Поезда главным образом курсируют между крупными городами, такими как Стокгольм, Копенгаген и Гётеборг. Решение компании АВВ использовать нержавеющую сталь в качестве материала для рам было основано на тщательном анализе затрат на протяжении всего жизненного цикла поезда, который показал, что в долгосрочной перспективе нержавеющая сталь оказалась более лёгким, безопасным и менее дорогим вариантом, чем алюминий или углеродистая сталь. Например, экономия на затратах на

Теперь же, два десятилетия спустя, поезда проходят полное техническое и внутреннее переоснащение. А вот оригинальные рамы из нержавеющей стали переделываться не будут. Ожидается, что они прослужат в оригинальном виде ещё два десятилетия. Проект модернизации X2000 обещает вернуть в строй весь парк поездов с повышенным уровнем надёжности и комфорта к 2018 г. Этот пример свидетельствует о том, насколько важно при выборе материалов использовать концепцию жизненного цикла. Учёт как величины затрат, так и воздействия на окружающую среду, а также выбор правильной марки нержавеющей стали окупятся сполна.

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

r Индия: в конструкции LHB используется аустенитная нержавеющая сталь в крыше и лотковом настиле пола, где велика возможность коррозии. Пассажирские вагоны LHB для высокоскоростных поездов Индии Государственные «Индийские железные дороги» (ИЖД) являются самой большой железнодорожной сетью мира, находящейся во владении одного собственника. Это — кровеносная система нации, ежегодно перевозящая более миллиарда тонн грузов и ежедневно обеспечивающая проезд свыше 23 млн пассажиров. Она оперирует парком из 250 тыс. товарных и около 70 тыс. пассажирских вагонов. Рост индийской экономики поставил перед ИЖД сложную задачу: справиться с растущим транспортным спросом при ограниченной пропускной способности существующих железнодорожных путей и терминалов. Инициативы по разгрузке существующих сетей путём внедрения высокоскоростных поездов вошли сейчас в фазу активного обсуждения, в рамках которого обеспечение безопасности пассажиров стало критически

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

важным фактором при проектировании и выборе материалов для производства корпусов пассажирских вагонов. В такой большой железнодорожной сети за последние несколько десятилетий произошёл целый ряд катастроф с человеческими жертвами, что породило социальный спрос на совершенствование конструктивных решений в области создания ударопрочных вагонов из лучших материалов; и подобные дискуссии активизируются каждый раз после очередной крупной катастрофы. В идеале, в момент аварии транспортного средства пассажир, чтобы не получить серьёзных травм, должен быть окружён жёстким надёжным корпусом и пристёгнут ремнями безопасности. Современные автомобили спроектированы именно таким образом. Пассажирский салон представляет собой безопасный жёсткий отсек, а передняя и задняя часть машины являются

ИЖД осознали необходимость применения никельсодержащих сталей в конструкциях пассажирских вагонов для обеспечения безопасности пассажиров, и именно поэтому в 2001 г. они пополнили свой парк пассажирскими вагонами немецкого производства LHB (Linke Hofmann Busch). По словам одного из высокопоставленных чиновников Министерства путей сообщения Индии, «выполненным из нержавеющей стали пассажирским вагонам LHB присуща бόльшая степень защиты, так как они эффективнее могут поглощать толчки и удары при крушении поезда и не так легко опрокидываются, когда поезд сходит с рельсов, тем самым снижая число жертв в случае катастрофы». В крыше и лотковом настиле пола, где велика возможность коррозии, использована сталь марки 304 (UNS S30400). Для водяных баков и туалетных контейнеров ферментативного разложения выбрана марка 316L (UNS S31603). В каждом пассажирском вагоне использовано приблизительно 10-11 тонн нержавеющей стали, 40% которой является аустенитной. ИЖД планировали оснастить в 2016 г. свой парк 4 тысячами пассажирских вагонов LHB, но позже на Индийской железнодорожной конференции 2016 г. они обнародовали амбициозный план «полного перехода на пассажирские вагоны LHB к 2018 г». Решение ИЖД форсировать полную замену стальных пассажирских вагонов вагонами из никельсодержащей нержавеющей стали для обеспечения безопасности своих пассажиров, без сомнения, значительно увеличит объём использования никельсодержащей нержавеющей стали в Индии.

НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА 7

ISTOCKPHOTO.COM © РОЛАНД МАГНУССОН (ROLAND MAGNUSSON)

КОМПАНИЯ ALSTOM

поглощающими зонами безопасности, которые, сплющиваясь, поглощают энергию удара.

ВИКИМЕДИЯ КОММОНС

КОМПАНИЯ AEROJET ROCKETDYNE

ISTOCKPHOTO.COM © WISSANU01

r Конструкция пятиметрового в диаметре головного обтекателя ракеты-носителя «Вулкан» альянса ULA

r Созданные методом объёмной печати детали двигателя Aerojet Rocketdyne выдерживают огневые испытания.

8 НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

Космические достижения в прямом смысле слова — объёмная печать и никель приближают нас к космосу З

а последние годы концепция создания достойного наследника космическому кораблю многоразового пользования «Спейс Шаттл» — доступного транспортного средства для космических путешествий — начала как никогда приближаться к воплощению.

С этой целью Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) ещё с 2006 г. стало налаживать партнёрские отношения с многочисленными компаниями для разработки средств транспортировки грузов и человека на околоземную орбиту. В этом предприятии участвуют несколько американских компаний, и теперь они близки к выполнению обязательств по доставке в космос полезных грузов и пассажиров, созданию эффективных по стоимости (а в некоторых случаях и многоразовых) стартовых платформ с использованием для этого никельсодержащих сплавов. В процессе производства используются объёмная трёхмерная печать 3D и никелевые сплавы Space-X (основанная одним из основателей компании Tesla Илоном Маском (Elon Musk)), Blue Origin (основанная основателем интернет-компании Amazon.com миллионером Джеффом Безосом (Jeff Bezos)) и публичная компания Aerojet Rocketdyne — вот три компании, которые, используют технологию послойной печати (т.е. объёмную трёхмерную печать 3D) для создания важных компонентов ракет следующего поколения. Объёмная печать обладает некоторыми явными преимуществами по сравнению с традиционным производственным подходом при проектировании и производстве космического корабля. Одним из важных достоинств является то, что производство сложных деталей оказывается менее затратным. По данным НАСА, важным фактором в снижении затрат является возможность сократить число деталей корабля. Например, при производстве одного двигателя Aerojet напечатанный монтажный комплект требует создания только трёх отдельных деталей в сравнении с первоначальной версией, состоявшей более чем из ста комплектующих частей. При этом никельсодержащие сплавы обеспечивают способность выдерживать сильный жар и

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

значительные перегрузки, возникающие во время космического полёта. Компания Space-X, как ранее отмечалось в журнале «Никель», т. 29, № 2, июль 2014 г., использует объёмную печать для производства корпуса двигателя.

Никельсодержащие сплавы обеспечивают способность выдерживать сильный жар и значительные перегрузки, возникающие во время космического полёта Подобным же образом компания Blue Origin строит следующее поколение ракетного двигателя на жидком природном газе (ВЕ-4) из никельсодержащего сплава Monel® K-500 (UNS K05500). В применяемой Blue Origin технологии послойной печати этот сплав используется для производства всех ступеней передовой гидравлической турбины, в том числе и некоторых очень сложных трубопроводов двигателя. Сплав Monel® K-500 состоит главным образом из никеля (приблизительно две трети) и меди (немногим менее одной трети) с небольшими добавками алюминия и титана, который усиливает прочность за счёт дисперсионного твердения (precipitation hardening). Первый из двигателей Blue Origin ВЕ-4 уже полностью собран, а вскоре за ним последуют и другие. В перспективе восемь таких двигателей будут установлены на ракете этой компании высотой более 270 футов, названной New Glenn. Она станет доставлять на орбиту тяжёлые грузы и пассажиров. Компания-конкурент Aerojet Rocketdyne также стремится ввести в строй свой ракетный

Сплав Mondaloy™, разработанный компанией Aerojet Rocketdyne совместно с научно-исследовательской лабораторией американских ВВС Air Force Research Laboratory, подобен сплаву Monel и обеспечивает требуемые критическую прочность и сопротивление. И Blue Origin, и Aerojet соперничают в строительстве двигателей, которые будут приводить в движение ракету-носитель «Вулкан». Это транспортное средство, разработанное альянсом United Launch Alliance (ULA) — совместным предприятием концернов Boeing и Lockheed Martin, — в будущем будет выводить на орбиту важные грузы американских спецслужб. Ныне производимая альянсом ULA ракета Atlas V, приводимая в движение русскими двигателями, успешно провела уже более 60 стартов. Учитывая, что до сих пор все испытания проходили успешно, совершенно очевидно, что на ближайшие десятилетия объёмная печать и никельсодержащие сплавы будут крайне важны для будущего космических путешествий.

ВИКИМЕДИЯ КОММОНС

США стали лидером создания низкозатратных ракет-носителей многоразового пользования, и эта работа подстёгивается существенным фактором: по завершении в 2011 г. программы «Шаттл» США оказались зависимы от поставок русских ракетных двигателей РД-180 для ракет-носителей, предназначенных для доставки в космос полезных грузов (в том числе спутников, обеспечивающих национальную безопасность). В 2014 г. Конгресс США определил 2019 г. как конечный срок устранения этой зависимости и создания собственных американских средств запуска.

двигатель в 2019 г. Для производства важного компонента двигателя — газогенераторной камеры — компания Aerojet использует объёмную печать никельсодержащим сплавом Mondaloy™. Недавно компания Aerojet успешно завершила огневые испытания с целью проверки конструкции газогенераторной камеры, важной части агрегатов турбомашины двигателя. Уже запланировано проведение полного испытания двигателя.

r Уменьшенная модель BE-4 — ночные испытания

НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА 9

ЭКОЛОГИЧНЫЕ «ЗЕЛЁНЫЕ» ХИМИКАТЫ НА ОСНОВЕ ИННОВАЦИОННОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ Их соединяет никель Я

материала, такого как кукуруза. Её не отличить от химического продукта, получаемого из нефти.

Янтарная кислота может применяться в производстве широкого спектра товаров, использующихся в нашей повседневной жизни, в том числе полиуретанов, красок и лакокрасочных покрытий, клеящих веществ, герметиков, искусственных кож, пищевых и ароматических добавок, косметических продуктов и средств личной гигиены, биологически разлагающихся пластмасс, нейлонов, промышленных смазочных материалов, бесфталатных пластификаторов, красителей и пигментов, а также сложных фармацевтических веществ. Многие и не знают, что добавляемые во время приготовления еды для усиления вкуса ароматизаторы часто содержат янтарную кислоту естественного происхождения (так наз. био-янтарную кислоту). В вине и безалкагольных напитках янтарная кислота помогает снизить кислотность продукта. Являясь ингредиентом косметических средств и кремов, она служит средством, смягчающим кожу.

Эта прорывная технология не только позволяет изготовлять янтарную кислоту как экологически чистую субстанцию, но также исключает выбросы парниковых газов (ПГ) и потребляет намного меньше энергии, чем основанное на нефти производство. Независимый анализ жизненного цикла, в рамках которого оценивалась вся производственная цепочка от посадки и сбора урожая кукурузы до очистки янтарной кислоты, показал, что чистый выброс ПГ в течение всего цикла равен нулю. Сравните это с 7,1 т парниковых газов, выпускаемых в атмосферу при производстве тонны янтарной кислоты из нефти. По сравнению с процессом на основе нефти предприятие компании BioAmber в Сарнии при полной загрузке снизит ежегодные выбросы ПГ на 210 тыс. тонн, что эквивалентно ежегодному уменьшению транспортного потока на дорогах на 45 тыс. машин. Анализ жизненного цикла также показал, что этот процесс использует на 64% меньше электричества, чем традиционные процессы на основе нефтепродуктов.

нтарная, или бутадионовая, кислота — это дикарбоновая кислота с химической формулой (CH2)2(CO2H)2. Её английское название succinic acid происходит от латинского слова succinum, что означает «янтарь». Никельсодержащая нержавеющая сталь играет важную роль в производстве инновационной «зелёной» янтарной кислоты, являющейся очень агрессивной средой для низколегированной и углеродистой стали. Исторически янтарная кислота производилась из ископаемых углеводородов. Однако такие компании, как американская Myriant Corporation, голландская Reverdia V.O.F (совместное предприятие Roquette и DSM), немецкая Succinity GmbH (совместное предприятие BASF и Corbion N.V) и BioAmber с головным офисом в Монреале, Канада, разработали инновационные «зелёные» технологии. Эти экологичные патентованные индустриальные биотехнологии, основанные на ферментации, превращающей сахара в янтарную кислоту, меняют мировую промышленность. Прорывная технология BioAmber Завод компании BioAmber в Сарнии, провинция Онтарио, Канада, открытый в конце 2015 г., — это самое большое в мире предприятие по производству био-янтарной кислоты. Янтарная кислота вырабатывается из сахаров возобновляемого исходного

Таблица 2: Основные марки нержавеющей стали, используемые на химических заводах, работающих на биологическом сырье Общепринятое наименование

UNS

EN

Характеристики

304

S30400

1.4301

Хорошая общая коррозиестойкость в слабокислых и слабощелочных средах. Минимальный уровень прочности выше, чем у марок «L»

304L

S30403

1.4307

Как и вышеуказанные, но марки «L» предпочтительны для сварных конструкций. Обычно могут приобретаться материалы с двойной сертификацией, отвечающие требованиям как марки 304, так и 304L

316

S31600

1.4401/1.4436

Коррозиестойкость выше, чем у марки 304, особенно в кислотной среде

316L

S31603

1.4404/1.4432

Как и вышеуказанные, но марки «L» предпочтительны для сварных конструкций. Обычно могут приобретаться материалы с двойной сертификацией, отвечающие требованиям как марки 316, так и 316L

Таблица 3: Специальные нержавеющие стали и никелевые сплавы, используемые на химических заводах, работающих на биологическом сырье Общепринятое наименование

UNS

EN

Характеристики

316Ti

S31635

1.4571

По коррозиестойкости подобны марке 316, более высокая прочность при повышенных температурах, в основном используются в Европе

317L

S31703

1.4438

Коррозиестокойсть несколько выше, чем у марки 316L

904L

NO8904

1.4539

Превосходная коррозиестокойсть в серной кислоте

6% молибденовые сплавы

Разные

Разные

Коррозиестокойсть выше, чем у сплавов серии 300, особенно при более высоких температурах и/или в присутствии хлоридов

2101

S32101

1.4162

Один из нескольких низколегированных дуплексных сплавов высокой прочности, подходит для больших цистерн

2205

S32205

1.4462

Дуплексный сплав, повышенная прочность и более высокая сопротивляемость коррозии-эрозии, чем у сплавов серии 300

2507

S32750

1.4410

Один из нескольких высоколегированных дуплексных сплавов, коррозиестокойсть выше, чем у марки 2205

Сплав C276

C10276

2.4819

Никелевый сплав, используемый в крайне агрессивных условиях

Сплав C22

N06022

2.4602

Никелевый сплав, используемый в крайне агрессивных условиях

Сплав 20

N08020

2.4460

Превосходная коррозиестокойсть в серной кислоте

10 НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

Прорывные технологии создают новую полезную стоимость, новые рынки и новые эксплуатационные нормы. Компания Bayer Material Science запустила инновационную линию материалов биологического происхождения для текстиля, используемого в промышленности по производству обуви, одежды, спортивных изделий и автомобилей. Замена нефтепродуктов янтарной кислотой компании BioAmber означает, что эта экологичная продукция обладает не только великолепными эксплуатационными характеристиками, но и содержит до 65% возобновляемого ресурса. Устойчивое развитие и альтернативные источники Фокусируясь на использовании имеющегося в избытке дешёвого сахара в качестве исходного сырья, компания BioAmber делает всё, чтобы добиться максимально возможного устойчивого развития. В настоящее время сахар вырабатывается из кукурузы, но можно также использовать сахар из свёклы, сорго, пшеницы, сахарного тростника и тапиоки. Долгосрочная цель компании — в качестве альтернативы традиционным сахарам перейти на отходы сельскохозяйственного производства, лесного хозяйства и промышленности. Предприятие компании BioAmber в Канаде в настоящее время является самым большим в мире заводом по получению био-янтарной кислоты с производственным потенциалом 35 Мт янтарной кислоты и 23 Мт 1,4-бутандиола (БДO). Чтобы удовлетворить быстрорастущий мировой спрос на янтарную кислоту и её производные, BioAmber намеривается построить новые заводы в Северной Америке с суммарной мощностью 165 тыс. тонн янтарной кислоты и 123 тыс. тонн БДО.

Углеводы вместо углеводородов ри сравнении органических химических веществ, полученных на основе ископаемых П углеводородов, с органическими химическими веществами, произведёнными из биомассы, — иными словами, веществ на основе углеводородов и углеводов — главным отличием оказывается содержание в углеводах кислорода.

© 2015 BIOAMBER INC.

 Завод компании BioAmber в Сарнии, Онтарио

Органические химические вещества, полученные на основе ископаемых углеводородов, довольно инертны, не вступают в химические реакции, и их обработка не проходит в слишком агрессивной среде. Поэтому в качестве материалов для основного производственного оборудования могут зачастую подойти низколегированные сплавы и углеродистая сталь. С другой стороны, в состав химических веществ, полученных на основе продуктов биологического происхождения, входит вода. Они могут вступать в химические реакции, легко разлагаются и образуют такие химические соединения, как уксусная, муравьиная и молочная кислоты, являющиеся высокоагрессивными средами для низколегированных сплавов и углеродистой стали. Обработка биомассы с её разными исходными, промежуточными и сопутствующими продуктами и примесями отличается от обработки углеводородов. Поэтому в большей своей части производственное оборудование для органических веществ биологического происхождения должно быть выполнено из коррозиестойких материалов. Для обеспечения защиты от коррозии будут необходимы никельсодержащие аустенитные (в основном марки 304, 304L, 316 и 316L) и ряд никельсодержащих специальных нержавеющих сталей, а иногда и никелевых сплавов. Эти никельсодержащие материалы — обеспечивающий снижение затрат и долговечность выбор для растущей химической промышленности, работающей на сырье биологического происхождения. Процесс производства био-янтарной кислоты

Выращивание кукурузы

Дробление кукурузы

Ферментация

Янтарная кислота

Процесс производства янтарной кислоты на основе нефти

s Трубы из никельсодержащей нержавеющей стали используются на разных этапах производственного процесса

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

Нефтедобыча

Разделение бензиновых фракций

Окисление бутана

Химическое преобразование

Янтарная кислота

© 2015 BIOAMBER INC.

© 2015 BIOAMBER INC.

 Котлы из никельсодержащей нержавеющей стали обеспечивают чистоту и долговечность продукта

НИКЕЛЬ. ТЕМА ВЫПУСКА 11

КОМПАНИЯ FURRER+FREY

r Чтобы гарантированно обеспечить проектный срок службы в 80 лет, для всех несущих стальных конструкций, поддерживающих ROCS, была выбрана высоколегированная нержавеющая сталь.

Нержавеющая сталь поддерживает новую электросеть в Севернском тоннеле Б

олее шести недель в сентябре и октябре 2016 г. Network Rail — компания, управляющая большей частью железнодорожной инфраструктуры Великобритании, — устанавливала новаторскую систему электрификации железнодорожных путей, проложенных в тоннеле, проходящем под дельтой реки Северн. Этот семикилометровый тоннель возрастом 130 лет соединяет западную часть Англии с Южным Уэльсом. Теперь вместо традиционной воздушной проводки электрическая система тоннеля представляет собой алюминиевый контактный рельс с электропроводом, прикреплённый к своду тоннеля системой кронштейнов и фиксаторов. Произведённая швейцарской компанией Furrer+Frey подвесная система с жёстко закреплённым токопроводящим рельсом (Rigid Overhead Conductor Rail System (ROCS)) надёжнее и эффективнее проложенных по воздуху проводов и меньше нуждается в техническом обслуживании. К тому же она компактнее традиционной проводной системы и может использоваться в тех тоннелях, где внутренняя высота ограничена. Агрессивность среды в тоннеле объясняется содержанием в атмосфере хлоридов из солёной воды, проникающей из эстуария реки Северн, и отложениями пыли с проезжающих по тоннелю грузовых поездов, перевозящих уголь. По этой причине, чтобы гарантированно обеспечить проектный срок службы в 80 лет и минимальное техническое обслуживание, для всех несущих стальных конструкций, поддерживающих ROCS, была выбрана высоколегированная нержавеющая сталь. Условия в тоннелях по самой их

12 НИКЕЛЬ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

природе сложны для проведения строительных и ремонтно-технических работ и, следовательно, дополнительные материальные затраты на использование нержавеющей стали обоснованы, если рассматривать систему с точки зрения издержек за весь срок её службы. Очевидно, что значительная часть капитальных затрат приходится на расходы по оплате труда и стоимости строительства. Узлы крепления анкерного стрежня М16, выполненные из супераустенитной

нержавеющей стали (UNS N08926/N08367), поддерживают автотрансформаторные кабели электрического питания (в точках, отстоящих друг от друга на 2 м) и базу-основание/ вертикальные столбы для ROCS (в точках, отстоящих друг от друга на 8,5 м). Узлы крепления анкерного стрежня были вмурованы в кирпичную кладку тоннеля на глубину 315 мм при помощи битума. В системе ROCS для базы-основания и вертикальных столбов, поддерживающих фиксаторы, и для структурных компонентов консольной конструкции фиксатора (кантилеверов) использовалась супердуплексная нержавеющая сталь 2507 (UNS S32750). Аустенитная нержавеющая сталь марки 316L (UNS S31603) использована для несущих стальных конструкций ROCS в пяти других тоннелях с менее агрессивной средой, относящихся к проекту электрификации железных дорог запада Великобритании The Great Western Electrification Project —магистральной железнодорожной ветки из Лондона в Южный Уэльс.

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

Никель «в движении» — магнитомягкие ферроникелевые сплавы

Совершенствование экологичного транспорта с помощью сенсорных технологий и экранирования

с

ростом важности электромобильности (Electro Mobility (eMobility)) и применения технологий электрических силовых агрегатов (в сочетании с ростом использования электрического и электронного оборудования) растёт спрос на эффективные экранирующие материалы, а также сенсоры. Никельсодержащие материалы играют существенную роль в этом растущем секторе. Никелевые сплавы известны своей коррозиестойкостью и жаропрочностью. А некоторые из них могут предложить и не только это. Например, ферроникелевые сплавы из группы магнитомягких сплавов. Магнитомягкие ферроникелевые сплавы могут легко намагничиваться и размагничиваться. Их магнитные свойства, удерживающая сила, магнитная проницаемость и показатели гистерезисных потерь явно превосходят эти же показатели материалов из железа.

КОМПАНИЯ VDM

Чем больше содержание никеля, тем выше степень экранирования Самая важная область их применения — это магнитное экранирование. Электрическое оборудование генерирует электромагнитные и магнитные поля. Эти поля могут нарушить работу чувствительных к электропомехам устройств. Чтобы уменьшить воздействие неблагоприятных полей, генерирующие и/или чувствительные к электропомехам приборы необходимо защитить, то есть экранировать. Эффект экранирования является результатом перенаправления неблагоприятного магнитного потока через экранирующий материал, который снижает или устраняет поле внутри экранируемого пространства. Экранирующее свойство материала описывается коэффициентом экранирования, который коррелирует с так называемой «магнитной проницаемостью». s Сталеплавильный завод VDM, Унна, Германия

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

В первом приближении — чем выше содержание никеля (до 85% никеля), тем выше коэффициент экранирования. Подходящий экранирующий материал можно выбрать, исходя из силы неблагоприятного магнитного и электромагнитного поля. Сплавы с содержанием никеля, близким к 80%, обеспечивают самую высокую магнитную проницаемость. Магнитомягкие никелевые сплавы, такие как VDM® Magnifer 7904 (UNS N14080), с содержанием никеля, превышающим 75%, являются экранирующим материалом с самой высокой магнитной проницаемостью. Области применения экранирования ферроникелевыми сплавами включают записывающие звуковые головки, микрофоны, сенсорные устройства и электронно-лучевые трубки. В некоторых случаях эти никелевые материалы также используются в облицовке смотровых кабинетов полного обследования в госпиталях, где применяется высокочувствительная измерительная аппаратура.

измерительные сенсорные датчики систем управления аккумуляторными батареями делаются из магнитомягких никелевых сплавов в силу таких их свойств, как плотность магнитного потока насыщения, высокая магнитная проницаемость и низкая коэрцитивная сила. Сплавы VDM® Magnifer 7904, VDM® Magnifer 36 (UNS K93600) и VDM® Magnifer 50 (UNS K94840) можно применять в приборах, используемых как в медицине, так и на транспорте. Производство материалов с заданными свойствами Для обеспечения хороших магнитомягких свойств надо производить очень чистые материалы, начиная с процесса плавления в воздухе, за которым следует процесс вакуумной обработки или вакуумного плавления. Магнитомягкие ферроникелевые сплавы поставляются в виде твёрдых деталей — поковок, сортового проката, листов, пластин, полос и тонколистового металла, а также в виде тонких плёнок или проволоки. Ферроникелевые сплавы должны подвергаться заключительному отжигу: только после него появляются уникальные магнитомягкие свойства.

Нынешняя задача состоит в использовании накопленного опыта других областей промышленности и переносе этого ноу-хау в транспортный сектор.

Требуемые магнитные свойства ферроникелевых сплавов можно адаптировать к тем или иным областям применения посредством модификации сплава, а также путём корректировки процедур отжига.

Повышенный спрос на сенсорные устройства С ростом электромобильности спрос на сенсорные устройства увеличивается. Например, используемые в настоящее время

Таким образом, в будущем магнитомягкие ферроникелевые сплавы должны сыграть ключевую роль во внедрении экологичных и безопасных для окружающей среды транспортных систем. s Лента из ферроникелевого сплава

НИКЕЛЬ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ 13

НИКЕЛИРОВАННАЯ СТАЛЬ Предупреждение закупорки бензопроводов

C

Улучшенная внутренняя защита Микрофотоснимки бензопровода отказавшего автомобиля показали, что сильная коррозия забила топливные трубки, препятствуя поступлению топлива в двигатель. Топливопровод у машин, работающих на бензине, традиционно производился из стандартной малоуглеродистой стали. Компании-производители сосредоточили усилия на внешнем покрытии трубопроводов, чтобы защитить их от корродирующего воздействия соли и механических повреждений, оставляемых гравием. Внутренним же поверхностям не уделялось такого внимания, пока не выросло использование

спиртовых смесей в автомобильном топливе (например, этиловых смесей). Эти гигроскопичные топлива могут быть очень агрессивными и разъедать внутреннюю поверхность бензопровода, что в конечном итоге приводит к полному отказу системы.

КОМПАНИЯ TATA STEEL

тимулом для инновации и технических новшеств часто оказывается негативный жизненный опыт. В нашем случае автомобиль руководителя высшего звена одной из фирм-изготовителей оригинального оборудования (OEM — original equipment manufacturer) сломался на полпути из-за полного отказа системы подачи топлива. Хорошая новость в том, что в результате на свет появился новый бензопровод из никелированной стали.

r Детали топливопровода, выполненные из никелированной стали. сталь, и когда никелированный стальной лист сворачивается в трубу и сваривается, расплавляющийся никель натекает на сварной шов, герметизируя его и создавая плакированную внутреннюю поверхность и защитный барьер против коррозии.

Растущий спрос со стороны компаний-производителей С ростом использования топливных смесей на базе этанола производители бензопроводов заказывают всё больше никелированной стали. Её преимущество кроется в её физических свойствах. Никель плавится приблизительно при той же температуре, что и

В ходе развития топливных смесей никелированная сталь проявила себя эффективным материалом для инноваций в автомобильной промышленности.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ никельсодержащих сплавов, нержавеющих сталей и соединений, упомянутых в данном выпуске журнала «Никель» UNS

C

Co

Cr

Cu

Fe

Mn

Mo

N

Ni

P

S

Si

Ti

W

Al

S30400 p. 6, 7, 10, 11

0.08 max

-

18.020.0

-

bal

2.00 max

-

0.10 max

8.010.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

-

-

-

S30403 p. 2, 10, 11

0.03 max

-

18.020.0

-

bal

2.00 max

-

0.10 max

8.012.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

-

-

-

S31600 p. 10, 11

0.08 mas

-

16.018.0

-

bal

2.00 max.

-

0.10 max

10.014.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

-

-

-

S31603 p. 2, 7, 10, 11, 12

0.03 max

-

16.018.0

-

bal

2.00 max

2.003.00

0.10 max

10.014.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

-

-

-

S31635 p. 10

0.08 max

-

16.018.0

-

bal

2.00 max

2.003.00

-

10.014.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

5x(C+N) min 0.70 max

-

-

S31703 p. 10

0.03 max

-

18.0 20.0

-

bal

2.00 max

3.004.00

-

11.015.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

-

-

-

S32101 p. 10

0.04 max

-

21.022.0

0.100.80

bal

4.006.00

0.100.80

0.200.25

1.35.70

0.040 max

0.030 max

1.00 max

-

-

-

S32205 p. 10

0.030 max

-

22.023.0

-

bal

2.00 max

3.003.50

0.140.20

4.506.50

0.030 max

0.020 max.

1.00 max

-

S32750 p. 4, 10, 12

0.030 max

-

24.026.0

0.50 max

bal

1.20 max

3.35.0

0.240.32

6.08.0

0.35 max

0.020 max

0.80 max

-

-

-

N08904 p. 10

0.020 max

-

19.023.0

1.002.00

bal

2.00 max

4.005.00

-

23.028.0

0.045 max

0.035 max

1.00 max

-

-

-

N08926 p. 12

0.020 max

-

19.021.0

0.501.50

bal

2.00 max

6.007.00

0.150.25

24.026.0

0.030 max

0.010 max

0.50 max

-

-

-

N08020 p. 10

0.07 max

-

19.021.0

3.004.00

bal

2.00 max

2.003.00

-

32.038.0

0.045 max

0.035 max

1.00 max

-

-

-

N08367 p. 5, 12

0.030 max

-

20.022.0

0.75 max

bal

2.00 max

6.07.0

0.180.25

23.525.5

0.040 max

0.030 max

1.00 max

-

-

-

N10276 p. 5, 10

0.01 max

2.5 max

14.516.5

-

4.07.0

1.0 max

15.017.0

-

bal

0.025 max

0.010 max

0.08 max

-

3.04.5

-

N06022 p. 10

0.01 max

2.5 max

20.022.5

-

2.06.0

0.50 max

12.514.5

-

bal

0.02 max

0.02 max

0.08 max

-

2.53.5

-

N06059 p. 5

0.01 max

0.3 max

22.024.0

-

1.5 max

0.5 max

15.016.5

-

bal

0.015 max

0.005 max

0.10 max

-

-

0.10.4

N05500 p. 9

0.25 max

-

-

27.033.0

2.0 max

1.5 max

-

-

bal

-

0.01 max

0.5 max

0.350.85

-

2.303.15

N01555 p. 15

0.005 max

0.005 max

0.005 max

0.005 max

0.005 max

-

-

0.025 max

5457

-

-

-

bal

-

-

K93600 p. 13

0.10 max

1 max

0.50 max

-

bal

0.60 max

0.50 max

-

3538

0.025 max

0.025 max

0.35 max

-

-

-

K94840 p. 13

0.05 max

0.50 max

0.30 max

0.30 max

bal

0.80 max

0.30 max

-

4749

0.03 max

0.01 max

0.50 max

-

-

-

N14080 p. 13

0.05 max

0.50 max

0.30 max

0.30 max

bal

0.80 max

3.56.0

-

79.082.0

0.02 max

0.01 max

0.50 max

-

-

-

14 НИКЕЛЬ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

-

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

ВИКИМЕДИЯ КОММОНС

Как уникальные свойства нитинола помогают «придать форму» новой технологии использования отходящего тепла

НИТИНОЛ ПОМОГАЕТ ВЫСОКОЭКОНОМИЧНОМУ ДВИГАТЕЛЮ ПРЕВРАЩАТЬ ОТХОДЯЩЕЕ ТЕПЛО В ЭЛЕКТРИЧЕСТВО Н овый высокоэкономичный двигатель, генерирующий энергию из горячих сточных вод, может сократить как выбросы углекислого газа, так и энергопотребление в области морских перевозок и во многих других секторах промышленности. Устройство, использующее особые свойства памяти формы никель-титанового сплава нитинола (UNS N01555), разрабатывается компанией Exergyn из Дублина. Начальник управления сбытом компании Exergyn Майк Ланган (Mike Langan) сказал: «Эта технология впервые сделает рекуперирование «некондиционного отработанного тепла»1 экономически эффективным». По словам г-на Лангана, эта технология может помочь владельцам кораблей повысить эффективность и снизить эмиссии парниковых газов, обеспечивая выполнение всё более ужесточающихся нормативов регулирования. Действительно, Международная морская организация (International Maritime Organisation

(IMO)) прогнозирует 250%-ный рост эмиссии парниковых газов морскими судами, если не будут приняты меры по совершенствованию эффективности двигателей. Более того, эта технология безопасна для перевозок, так как она не использует потенциально опасные и склонные к утечкам жидкости и работает на малом давлении. Цель компании Exergyn — поставить такой продукт, который предоставляет одну из самых дешёвым форм выработки энергии с полной приведённой стоимостью электроэнергии (ППСЭ)2, равной 0,045 евро/кВт-ч или ниже.

Фонд Еврокомиссии «Горизонт 2020» выделил компании Exergyn 2,5 млн. евро, чтобы помочь вывести этот продукт на рынок. Промышленные испытания должны начаться в конце этого года. Испытания в транспортном секторе назначены на 2019 г., и уже в планах дальнейшие 6 тыс. часов тестирования.

ТЕХНОЛОГИЯ EXERGYN DRIVE™

ДВИГАТЕЛЬ EXERGYN

ВОДА ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 70 °C

КОМПАНИЯ EXERGYN

ВОДА ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 90 °C

Н

итинол, металлический сплав никеля и титана, проявляет уникальные свойства памяти формы и сверхэластичности. Его основное качество заключается в том, что после деформации при нагреве до определённой температуры он возвращается к своей первоначальной структуре. К тому же при охлаждении он расширяется. Всё это делает его идеальной компонентой новой технологии. Пучок отрезков проволоки из нитинола метровой длины прикреплён к клапану, и каждые десять секунд проволоку по очереди обливают холодной и горячей водой. Её быстрое расширение и сжатие почти на 4 см передаёт движение клапану, а связанная с ним гидравлическая система приводит в действие генератор. Большинству существующих устройств (например, медицинским приборам) нитинол требуется только в небольших количествах. Новая технология может стать первой, применяющей нитинол на промышленном уровне. Каждый блок будет содержать несколько килограммов этого сплава с памятью формы.

Журнал «НИКЕЛЬ» ОНЛАЙН www.nickelinstitute.org ПОДПИШИТЕСЬ бесплатно на журнал «Никель». При появлении нового выпуска на сайте вы будете получать уведомление по электронной почте www.nickelinstitute.org/ NickelMagazine/Subscription ЧИТАЙТЕ журнал «Никель» онлайн на нескольких языках www.nickelinstitute.org/ NickelMagazine/MagazineHome ИЩИТЕ ПРЕДЫДУЩИЕ НОМЕРА журнала «Никель» в архиве онлайн, начиная с июля 2002 г. www.nickelinstitute.org/en/NickelMagazine/ MagazineHome/AllArchives ЗАГРУЗИТЕ приложение журнала «Никель» для мобильных устройств Android™ и Apple® СЛЕДИТЕ ЗА НОВОСТЯМИ О НАС в Твиттере Twitter @NickelInstitute

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 1. «Некондиционное отработанное тепло (НОТ)» определяется как вода с температурой ниже 120 °C —как правило, 80°-95 °C. Большинство производителей электричества НОТ не используют.

2. Полная приведённая стоимость электроэнергии (ППСЭ), также называемая нормированной стоимостью энергии (НСЭ), является чистой приведённой стоимостью издержек на единицу продукции (электричества) за срок службы генерирующей мощности. Она часто берётся как приближённое значение средней цены, которую генерирующая мощность должна получить на рынке, чтобы покрыть свои расходы за срок службы.

«НИКЕЛЬ», Т. 32, №2, 2017 Г.

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ к нам на сайте LinkedIn (ЛинкдИн) - зайдите на страничку Института никеля СМОТРИТЕ видеоролики о никеле на канале Института никеля на YouTube. www.youtube.com/user/NickelInstitute

НИКЕЛЬ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ 15

Модель Nickel Edition

ВЕЛОСИПЕДА BROMPTON

Блестящий пример принципа «форма — производная функции»

К

огда Эндрю Ритчи (Andrew Ritchie) стал разрабатывать конструкцию складного велосипеда в своей квартире в Южном Кенсингтоне в 1975 г., он знал, что хочет создать такой складной велосипед, который станет лучше и красивее, чем только что испробованная им громоздкая и неудобная складывающаяся вдвое модель.

Велосипед броского вида и дизайна оптимально складывается в компактный блок, который можно легко переносить, буксировать или хранить. Модель Nickel Edition — лучший велосипед компании Brompton. Высокофосфористое никелирование методом химического восстановления слоем толщиной 50 микрон создаёт роскошное полированное отражающее покрытие. На сегодняшний день это самое передовое отделочное покрытие компании Brompton, обладающее исключительной коррозиестойкостью, используемое, как правило, только в оборудовании для шахтного и глубоко- r Велосипед Brompton — модель Nickel Edition водного бурения. s Велосипед в сложенном состоянии: цепь и зубчатая передача находятся в центре сложенного блока, не контактируя с одеждой Компания ежегодно выпускает свыше 45 тыс. велосипедов Brompton. и багажом. Садись — и просто нажми на педали.

КОМПАНИЯ BROMPTON BICYCLE LTD.

Разработка первой модели велосипеда Brompton столкнулась с трудностями, но теперь, после 25 лет доработок и постоянных конструктивных улучшений своей продукции, компания Brompton Bicycle Ltd. стала самым большим производителем велосипедов в Великобритании.

КОМПАНИЯ BROMPTON BICYCLE LTD.

Внизу слева: каждый велосипед сварен (соединён) вручную опытным мастером со своей «сигнатурой», которую он гордо штампует на деталях велосипеда собственной сборки.