«НИКЕЛЬ», т. 34, № 3, 2019 г.

Ж У Р Н А Л

НИКЕЛЬ

ЖУРНАЛ ПОСВЯЩЁН НИКЕЛЮ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЮ «НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г.

Стойкость Никель — долговечность и устойчивое развитие Ветровая энергия Никель в ветрогенераторах

Сокращение использования одноразовых упаковок

Морские скрубберы Соответствие пониженным нормативам допустимых выбросов

ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ № 17 ПАВИЛЬОН ПАРКА ПАСИФИК ПЛАЗА Задача: превратить автостоянку, находившуюся в центре г. Далласа, штат Техас, в привлекательную зелёную зону под солнцезащитным антибликовым козырьком (бризсолеем), произведённым по мировым стандартам.

КОМПАНИЯ HKS ARCHITECTS

Сложность задачи. Конструкция эллипсовидной формы, расположенная в городском районе плотной застройки, всем своим видом должна была привлекать прохожих и гармонировать с окружающими её высотными зданиями.

Дизайн панелей в виде надписей, сделанных на основе азбуки Морзе, отражает богатую историю Пасифик-авеню города Далласа, штата Техас и железной дороги Пасифик Рейлуэй, а также ту эпоху, когда кондукторы и инженеры посылали телеграфные сообщения.

«НИКЕЛЬ», Т. Т. 34, 34, № № 3, 3, 2019 2019 Г. Г.

22 || «НИКЕЛЬ»,

Архитекторы. К разработке дизайна павильона была привлечена находящаяся в Далласе компания HKS Architects совместно со своей исследовательской лабораторией Laboratory for Intensive Exploration (LINE). Фирма SWA, возглавляющая проектные разработки парковой зоны, наняла компанию Zahner, занимающуюся изготовлением архитектурных металлоконструкций и декоративного стекла, для оказания услуг в области вспомогательных проектных работ. Дизайн. Бриз-солей эллиптической формы находится над землёй на высоте примерно пяти метров. Он опирается на одиннадцать колонн, установленных под углом таким образом, чтобы они казались как можно тоньше. Панели, сконструированные из нержавеющей стали, матированной дробеструйной обработкой, украшены перфорацией, представляющей собой абстрактную версию кода, написанного азбукой Морзе. На всю конструкцию ушло

приблизительно 15,6 т нержавеющей стали марки 304 (UNS S30400). Компания HKS провела многочисленные исследования, чтобы обеспечить правильность каждой детали узора — выражений, написанных кодом Морзе, а также расстояний и величины отверстий перфорации. В результате получился узор, в котором неперфорированная нержавеющая сталь внизу панелей плавно переходит в более перфорированный сегмент верхней части. Результат. Согласно Фонду «Парки центральных районов Далласа» (Parks for Downtown Dallas), «эта огромная, обеспечивающая тень конструкция достигает угла парка, накрывает эстраду и лужайку и, в конечном итоге, создаёт культовую атмосферу этого места, демонстрирующего достижения многих поколений архитектурного наследия». Дизайн панелей в виде надписей, сделанных на основе азбуки Морзе, отражает богатую историю Пасифик-авеню города Далласа, штата Техас и железной дороги Пасифик Рейлуэй, а также ту эпоху, когда кондукторы и инженеры посылали телеграфные сообщения.

КОЛОНКА РЕДАКТОРА: СТОЙКОСТЬ

«Стойкость» — это не то понятие, которое будет у многих ассоциироваться с никелем и никельсодержащими материалами. Определяемое как способность сохранять форму или быть гибким и выдерживать внешние воздействия и стрессы, оно скорее вызывает ассоциации с органическими / динамическими системами — экологией, культурой, с нами самими, наконец. Этот выпуск журнала «Никель» бросает вызов узкому, органическому взгляду на понятие стойкости и предлагает примеры ситуаций, в которых присутствие никеля в его разных формах позволяет конструкциям, продукции и процессам демонстрировать свою устойчивость к внешним воздействиям — и всё это на благо обществу и устойчивому развитию. ФРАНК СМИТ (FRANK SMITH)

Использование никельсодержащих нержавеющих сталей в конструкциях, таких как мостовой настил, обеспечивает его способность десятилетиями выдерживать всё, что уготовила ему природа, и бросает на него человечество (включая антиобледенительную соль). Никельсодержащие материалы, способные противостоять суровому северному морскому климату, также вносят свой вклад в отказоустойчивость морских ветряных турбин. А ещё никельсодержащие нержавеющие стали в разного рода горшках, кастрюлях и поверхностях для приготовления пищи выносят удары, скобление и царапины — и эти поверхности мгновенно начинают возвращать себе коррозиестойкость. Царапина, может, и будет видна, но она не начнёт ржаветь, что дополнительно продлит срок службы изделия на годы или даже десятилетия. Боле подробно говорится об этом в нашем новом разделе «Вопросы и ответы» на стр. 14. И это всё, не говоря о многочисленных областях применения и важности никельсодержащих аккумуляторных батарей, а также помимо огромного и всё увеличивающегося количества никеля во всём многообразии его форм, поступающего на вторичную переработку. Идея стойкости применительно к никелю шире, чем её обычное определение. Но, если поразмыслить, использование её справедливо, оно демонстрирует глубину вклада, который несёт с собой никель.

Стойкость — это способность противостоять внешней среде, приспосабливаться к меняющимся условиям и полностью восстанавливать нормальное функционирование после шоков и стрессов. Поэтому отказоустойчивая инфраструктура способна бесперебойно предоставлять жизненно важные услуги благодаря своей способности выдерживать, адаптироваться и полностью восстанавливаться после любых шоков и стрессов, с которыми она может столкнуться как теперь, так и в будущем».

— Сдвиг в сторону стойкости esilienceshift.org

Клэр Ричардсон

Редактор журнала «Никель»

«НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г. | 3

02 03 04 06 08 11 12 14 15 15 16

Пример из практики № 17 Парк Пасифик плаза, Даллас Колонка редактора Стойкость Никель. Занимательные факты

НИКЕЛЬ

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ФАКТЫ

СОДЕРЖАНИЕ

Проект Loop Упаковка многоразового использования Морские скрубберы На борту никель Детские игры Безопасность игрового оборудования Энергия ветра Никель для прочности и сопротивляемости внешним условиям Tехнические вопросы и ответы Декапирование и пассивация Новые публикации Выдержки из Универсальной системы обозначений металлов и сплавов Женщина слов Скульптура Кэтрин Мэнсфилд (Katherine Mansfield)

Журнал «Никель» издается Институтом никеля www.nickelinstitute.org Д-р Хадсон Бейтс (Hudson Bates), президент Клэр Ричардсон (Clare Richardson), редактор Авторы статей: Гари Коутс (Gary Coates), Ричард Матесон (Richard Matheson), Брюс МакКин (Bruce McKean), Гир Мо (Geir Moe), Ким Оукс (Kim Oakes), Одетт Зизолд (Odette Ziezold) Художественное оформление: компания Constructive Communications 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. Графические материалы предоставлены: Обложка: Baxternator Стр. 3 Bill Oxford; стр. 5. Max2611, Petmal; стр. 8 GBlakeley; стр. 11. SbytovaMN; стр. 12. adventtr; стр. 13 ezypix

4 | «НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г.

Триметаллическая монета, отмеченная наградой Технология триметаллизации монет, применяемая Королевским монетным двором Канады, привлекает к себе внимание всего мира. Эти инновационные жетоны состоят из внешнего латунированного стального кольца и сердцевины из никелированной стали с одной стороны и медноплакированной стали на обороте. По утверждению Монетного двора, жетон, в котором использовано несколько металлов, сочетает в себе «самые передовые средства защиты, явные и скрытые, в том числе отличительные электромагнитные сигнатуры, используемые в автоматах для продажи товаров». Этой монете была присуждена награда в номинации «Лучшая новая монета, деталь монетной продукции или эмиссия», вручаемая Международной ассоциацией денежных знаков в рамках программы «Награды за выдающиеся достижения в создании денежных знаков за 2019 г. – монеты».

КОРОЛЕВСКИЙ МОНЕТНЫЙ ДВОР КАНАДЫ (ROYAL CANADIAN MINT)

communications@nickelinstitute.org

ДЖОН Б. ГУДИНО (JOHN B. GOODENOUGH),

М. СТЭНЛИ УИТТИНГЭМ (M. STANLEY WHITTINGHAM)

АКИРА ЙОШИНО (AKIRA YOSHINO)

Удостоенная премии работа по созданию аккумуляторов

SEABINPROJECT.COM

Джон Б. Гудино (John B. Goodenough), 97 лет, американский профессор в области инженерного дела родом из Германии, М. Стэнли Уиттингэм (M. Stanley Whittingham), 77 лет, британско-американский профессор химии, и Акира Йошино (Akira Yoshino), 71 год, из японской корпорации Asahi Kasei Corporation и университета Meiji, получили Нобелевскую премию в области химии за разработку литий-ионных аккумуляторных батарей. Их совместная работа в период семидесятых — восьмидесятых годов прошлого века привела к запуску в серийное производство в 1991 г. портативных перезаряжаемых батарей, что снизило зависимость от ископаемого топлива во всём мире и привело к внедрению инновационных методов аккумулирования и хранения энергии для электромобилей и мобильных телефонов. Основанные на тех ранних принципах последующие разработки аккумуляторов с высоким содержанием никеля в катоде привели к увеличению их удельной энергоёмкости и плотности энерговыделения. В свои 97 лет Д. Гудино является старейшим лауреатом Нобелевской премии.

Коллектор морского мусора Ускоренная генерация топлива из морской воды Учёные из Стэндфордского университета Хонджи Дай (Hongjie Dai), Дж. Г. Джексон (J. G. Jackson) и С. Дж. Вуд (C. J. Wood) опубликовали информацию о прорывном экологичном методе выделения водорода и кислорода в газообразном состоянии из морской воды с помощью электричества. Хотя электролиз — идея не новая, его применение требует использования воды высокой степени очистки, но стоимость такой очистки делает широкомасштабную эксплуатацию этого метода нецелесообразной из-за ограниченных объёмов производства. Однако проблема употребления имеющейся в изобилии морской воды состоит в быстрой коррозии погружённых в неё анодов. Применив для отталкивания вызывающих коррозию хлоридов анод, состоящий из слоёв гидроксида железа-никеля поверх сульфида никеля, покрывающих сердечник из пеноникеля, учёные смогли пропустить через морскую воду почти в десять раз больше электричества, быстрее генерируя из неё водород. «Думаю, что мы поставили рекорд проведения тока для расщепления морской воды, — сообщил г-н Дай. — Теперь, с определением основного рецепта электролиза морской воды, увеличится доступность водородного топлива на основе этого нового метода при поддержке энергии ветра и солнца.

Это — порождение ума двух австралийских сёрферов, уставших от вида большого количества мусора, попадающегося им в море во время занятий сёрфингом. Морские мусорные корзины — сибинс — это плавающие мусоросборники, захватывающие отходы, в том числе макрои микропластик, не создавая при этом помех флоре и фауне океана. Предназначенные для установки в водах марин, яхт-клубов, портов или в любом другом спокойном водоёме, они используют электронасос для втягивания мусора, попадающего в мешокловушку, который ежедневно проверяется и опорожняется. Этот мусорный контейнер полностью погружён в воду, и видна только его верхняя часть — серо-жёлтый бортик, поддерживаемый скобой из морской никельсодержащей нержавеющей стали марки 316 (UNS S31600). Остроумное и своевременное решение растущей глобальной проблемы.

«НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г. | 5

В ЗАМКНУТОМ КОЛЬЦЕ ДОСТАВКА ФАСОВАННЫХ ТОВАРОВ

ПРОЕКТ LOOP

Сокращение использования одноразовых упаковок и рост вторичного использования упаковочного материала некоторых крупнейших мировых брендов обрели качественно новый подход благодаря новой платформе нулевых отходов Loop (loop переводится как замкнутая система, кольцо, петля) компании TerraCycle. Нержавеющая сталь играет здесь ключевую роль благодаря таким свойствам, как долговечность и лёгкость очистки и стерилизации. Как было объявлено на Международном экономическом форуме 2019 г., уже больше года TerraCycle работает с крупнейшими компаниями, такими как Procter & Gamble, Nestlé, PepsiCo, Unilever и десятком других, разрабатывая новую платформу.

Сейчас пущены в производство более ста видов стильных, крепких, многоразовых упаковок, в том числе для выпечки, напитков, макаронной продукции, лёгких закусок, замороженной продукции, товаров личной гигиены и чистящих средств.

Согласно разработчикам платформы Loop, «целью этой инициативы является внедрение новой модели потребления, которая положит конец зависимости общества от утилизации отходов и упразднит саму идею отходов. Таким образом, она поддерживает ответственное потребление, предоставляющее потребителям, бизнесам, странам и окружающей среде очевидные преимущества». Запущенный в начале 2019 г. проект Loop теперь действует в Париже и некоторых штатах США, в том числе в Нью-Джерси, Пенсильвании, Делавэре, Вермонте, Коннектикуте и Род-Айленде. Жители обслуживаемых регионов могут купить некоторые продукты, такие, например, как мороженое и шампунь, упакованные в глянцевые контейнеры из нержавеющей стали. Компания UPS (Объединённая служба по экспресс-доставке посылок) стала партнёром пилотной стадии этого проекта. Она осуществляет доставку заказов и забирает использованные контейнеры. В настоящее время товары можно заказать только на торговом интернет-сайте Loop. Заказ доставляется в сумке многократного использования, созданной в UPS, — она может выдержать не одну поездку. Пустые контейнеры из-под использованной продукции складываются назад в сумку многократного использования. За наполненной сумкой заезжает UPS и доставляет её на предприятие по очистке и

6 | «НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г.

стерилизации. Сумки также можно отвезти туда самостоятельно. На фоне всеобщего признания крупнейшими брендами того факта, что существующей практике упаковки товаров необходимо новое, революционное решение подобного типа, растёт и желание понять, сможет ли эта модель (подобная той, что родилась для доставки молока в стеклянных бутылках в начале двадцатого века) работать в сегодняшнем мире. Новаторский надёжный дизайн Платформа Loop — это инициатива TerraCycle, компании по переработке вторичного сырья из Нью-Джерси, которая впервые попала в поле зрения общественности, когда занялась маркетингом органического удобрения, состоящего из экскрементов червей. Её руководитель Том Жаки (Tom Szaky) впервые озвучил идею концепции Loop в 2017 г. на конференции в Давосе. Следующей ключевой задачей после привлечения крупнейших на рынке производителей фасованных товаров стала техническая разработка и оценка широкого спектра повседневных продуктов с целью создания подходящего, ориентированного на потребителя дизайна для того, чтобы покупатель захотел принять эту систему. Разрабатывается стильная упаковка из нержавеющей стали, которой предназначена ключевая роль в значительной перемене

Двустенные контейнеры из нержавеющей стали для хранения мороженого сохраняют холод в течение 24 - 36 часов, но их комфортно держать в руке благодаря изоляционному покрытию. Опорожнённые упаковки отправляются в сумку многократного использования, которую затем забирает UPS и сначала доставляет на предприятие по очистке, а затем производителям для повторного наполнения.

потребителями своих привычек

количество до 300-400. Доступные сейчас

потребления и утилизации отходов.

только через интернет-заказы продукты

От перезаправляемого дезодоранта до

Loop в конце концов окажутся на полках

нетающего мороженого и мусорных корзин

торговых точек рядом с такой же продукцией

для памперсов и продуктов гигиены,

в одноразовой, идущей на утилизацию

фильтрующих неприятные запахи, —

упаковке.

рассчитаны на использование не менее, чем 100 раз.

Каков следующий шаг? Сейчас Loop находится в процессе развёртывания в США, Канаде, Германии, Японии и

В рамках пилотных программ Loop

Великобритании. Цель компании — вовлечь

будет проводиться тестирование работы

в эту «замкнутую систему» (Loop) весь мир,

элементов системы — долговечности

а никельсодержащая нержавеющая сталь

контейнеров, влияния на технологические

сделает это возможным.

операции, доставки и, что крайне важно, будет установлено, станут ли потребители повторно заказывать такую продукцию.

ПРОЕКТ LOOP

упаковки для каждого вида продукции

Сейчас пущены в производство более ста видов стильных, крепких, многоразовых упаковок, в том числе для выпечки, напитков,

В настоящее время Loop поставляет около

макаронной продукции, лёгких закусок,

ста наименований продукции, но существуют

замороженной продукции, товаров личной

планы в ближайшем будущем поднять это

гигиены и чистящих средств.

«НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г. | 7

НА БОРТУ ВМЕСТЕ С МОРСКИМИ СКРУББЕРАМИ НАДЁЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СНИЖЕНИЯ ЭМИССИЙ СЕРЫ Всё более ужесточающиеся нормы выбросов оксидов серы приводят к глобальному росту использования колонных очистителей выхлопных газов, скрубберов, на борту морских судов. Скрубберы эксплуатируются в высокоагрессивной коррозионной среде, и для обеспечения безотказности работы им необходима отказоустойчивость никельсодержащих сплавов. Известны последствия воздействия

контура и закрытого контура. Зачастую они

дизельных двигателей на окружающую

соединены в гибридную систему, которая

среду и здоровье человека, поэтому уже

использует самую подходящую технологию

созданы Зоны контроля за содержанием

в зависимости от щёлочности морской

серы в выбросах (Sulphur Emission Control

среды или от нахождения судна в указанных

Areas (SECAs)) в Балтийском и Северном

районах с нулевыми выбросами.

морях, в районе Северной Америки (охватывающие определённые прибрежные районы морской акватории США и Канады) и в районе американской части Карибского моря (вокруг Пуэрто-Рико и американской части Виргинских островов). С 1 января 2015 г. максимально допустимый уровень содержания серы в топливных выбросах в районе Зон контроля составляет 0,10%. Новые максимальные уровни оксидов серы в выбросах за пределами зон контроля, введённые Международной морской организацией (ММО) (The International Maritime Organisation (IMO)), вступают в силу с 1 января 2020 г. Максимально допустимый уровень содержания серы в судовом котельном топливе (большая плотность и высокое содержание серы) снижается с 3,50% до 0,50%. Вместо использования малосернистого топлива (с массовой долей серы 0,50%) суда могут оснащаться системой очистки выхлопных газов (скрубберами) для ограничения выбросов оксидов серы. Открытый и закрытый контур

8 | «НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г.

мокрой очистки в скруббере: открытого

оксидов серы и твёрдых частиц выхлопа

Условия внутри скруббера необычайно суровы. Горячие хлорангидридные растворы требуют использования высококоррозионностойких никелевых сплавов, таких как сплав 31 (N08031), сплав C-276 (N10276) и сплав 59 (N06059). В скрубберах, работающих на основе технологии мокрой очистки, отработанный газ проходит через водный поток, при этом окиси серы удаляются во время их реакции с промывочной водой с образованием серной кислоты, а прошедший скрубберную очистку газ уходит через выхлопную трубу. Получаемая в результате реакции с промывочной водой серная кислота нейтрализуется щёлочностью промывочной воды. После обработки в сепараторе и отделения любого рода осадков промывочную воду, как правило, можно слить в море. В открытом контуре для нейтрализации используется естественная щёлочность морской воды, в то время как в закрытом контуре для проведения процесса

В ответ на эти нормативные требования

нейтрализации добавляется раствор щёлочи

были разработаны два типа технологий

(как правило, гидроксид натрия).

YARAMARINE.COM

Скрубберные системы закрытого контура необходимо использовать в морских районах с природной низкощелочной средой. После очистки сточные воды можно без риска слить в море. Если судно находится в районах с нулевыми выбросами, осадок необходимо собирать в бак-накопитель для хранения и дальнейшей утилизации на суше. Морские скрубберы того или иного типа являются частью системы управления работой двигателя; они критически важны для безопасной работы судна. Если скрубберы не работают, владелец корабля может нанести вред окружающей среде и здоровью людей, к тому же это может повлечь значительные юридические последствия и нанести ущерб его репутации. Новые нормы значительно повысят качество воздушной среды многих населённых и портовых районов, предупреждая преждевременную смертность,

Высокое содержание серы? Существуют классы неочищенной нефти с естественным низким содержанием серы, но в большинстве случаев её содержание высоко, поэтому разные классы нефти должны обрабатываться по-разному. Высокосернистая бункерная тяжёлая топливная нефть предлагается в избытке и относительно недорога. Морские двигатели хорошо на ней работают и потребляют приблизительно 4 млн баррелей (550 тыс. тонн) в день. Её доступность и низкая стоимость учитываются в существующей структуре тарифов морских перевозок. Новые нормы ММО ставят под сомнение сложившееся положение вещей. Вариантами выполнения условий норм ММО 2020 (IMO2020) являются переход на значительно более дорогое низкосернистое топливо либо оснащение судов системами скрубберов для очистки выхлопных газов. Чтобы обеспечить более низкую стоимость и более быструю окупаемость инсталляции морских скрубберов, корабли, в особенности крупнейшие контейнерные суда, должны быстрее завершить установку скрубберных систем и таким образом избежать пени и штрафов, накладываемых государствами-членами ММО. В настоящее время высокий спрос на модификацию судов уже превышает возможности поставщиков материалов и оборудования и превосходит наличие мощностей, способных произвести данные работы.

обусловленную загрязнением атмосферы, астму, а также выпадение кислотных дождей. С помощью никельсодержащих сплавов морская промышленность подвергнется «скрубберизации».

«НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г. | 9

В системе открытого контура морская вода используется в качестве промывочного раствора. Образовавшаяся серная кислота нейтрализуется, реагируя с карбонатами и прочими солями, содержащимися в морской воде, образуя сульфаты. Перед сливом в море промывочный раствор обрабатывается: из него удаляются твёрдые вещества, и его кислотность повышается. Удалённые твёрдые вещества хранятся на борту судна и утилизируются на суше. Скрубберы открытого контура удовлетворительно работают с естественной солонцеватостью морской воды, а вот пресная и солоноватая воды для этой системы неэффективны из-за отсутствия в них естественной щёлочности. По этой причине считается, что скруббер открытого контура не подходит для таких регионов, как Балтийское море, дельты рек и шельфовые районы моря, где степень засоленности ниже. Нормативные акты MARPOL (The International Convention for the Prevention of Pollution from Ships — Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря выбросами с судов) требуют мониторинга промывочной воды перед её сбросом в море для обеспечения уровня кислотности не менее 6.5 pH.

В системе закрытого контура в качестве промывочного раствора используется щелочной раствор (как правило, гидроксид натрия). Это необходимо в условиях низкощелочной воды (пресной или солоноватой), а также в районах, где не разрешён сброс промывочного раствора. Этот процесс менее коррозионно-агрессивен из-за более низких уровней содержания хлоридов. Однако со временем уровень хлоридов в скрубберной жидкости повышается, и тогда её заменяют. Каждой системе необходимо разное количество никельсодержащих материалов в зависимости от режима эксплуатации.

СКРУББЕР ОТКРЫТОГО КОНТУРА Прошедший скрубберную очистку выхлопной газ удаляется

Установка для очистки отходящих газов (УООГ) Промывочная вода Морская вода поступает в УООГ

Обработка промывочной водой Шламосборник

Поступающая морская вода

Поступающий выхлопной газ

Обработанная промывочная вода

СКРУББЕР ЗАКРЫТОГО КОНТУРА Прошедший скрубберную очистку выхлопной газ удаляется

Установка для очистки отходящих газов (УООГ) Промывочная вода поступает в УООГ Щелочная ванна Добавление пресной воды

Бак-накопитель Обработка промывочной промывочной воды (опция воды с нулевыми выбросами) Промывочная вода

Технологический резервуар Шламосборник

Поступающий выхлопной газ

10 | «НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г.

Промывочная вода

Удаление промывочной воды

БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕТСКИХ ИГРОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ БАЛАНСИРУЯ РАЗВЛЕЧЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ

Родители справедливо надеются, что детские игровые площадки спроектированы продуманно и безопасно. В первую очередь — безопасно. Именно поэтому произведённые из никельсодержащей нержавеющей стали соединительные детали, крепёжные скобы, Дети учатся, набивая себе шишки. Они

Результаты их работы разноцветны и

падают с игровых конструкций, они

многообразны, рассчитаны на разные

неправильно оценивают расстояния или

возрастные группы и разный уровень

собственную силу, а последствия этого могут

развития.

привести к конфузу или причинить боль, а, порой, и то, и другое одновременно. Родители это понимают и даже готовы к этому, когда ведут детей на детскую площадку и позволяют им играть на игровом комплексе. Родителям не внове ни плач, ни слёзы, ни разбитые порою коленки. Однако раны,

Они широко используют никельсодержащую нержавеющую сталь. Свойства нержавеющей стали — крепость, долговечность и сопротивляемость коррозии — обеспечивают надёжность этих конструкций, таких же выносливых, как и ежедневно

вызванные неисправностью оборудования,

испытывающая их детвора.

абсолютно неприемлемы.

Вероятность ушибиться на детской площадке

Проектировщики и производители

существует всегда. Но так может произойти

оборудования для детских площадок

БРЮС МАККИН (BRUCE MCKEAN)

различная бетонная арматура и цепи занимают такое заметное место в их конструкции.

из-за того, что дети — это дети, а не из-за

чётко понимают свои обязанности и меру

отказа материалов. Вид хорошо построенной,

возможной ответственности, поэтому они

износостойкой игровой конструкции,

продумывают надёжный дизайн и тщательно

использующей нержавеющую сталь,

подбирают материалы для оборудования.

обнадёживает беспокоящихся родителей.

Это — прочные антивандальные крепления из никельсодержащей нержавеющей стали, обеспечивающие стабильность игровых конструкций не в ущерб ни их работе, ни эстетическому виду. Родители могут быть уверены — оборудование здесь не подведёт.

«НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г. | 11

НИКЕЛЬ — КРЕПКИЙ ОРЕШЕК ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ Ветровая энергетика — это быстрорастущий сектор, мощность которого к концу 2018 г. составила почти 600 гигаватт, обеспечив при этом около 5% мирового спроса на электричество. Энергия ветра наравне с энергией солнца, биомассы и воды является одним из возобновляемых видов энергии, устраняя нашу зависимость от ископаемого топлива. Сегодня выработка сетевых ветряных турбин превышает пять мегаватт (МВТ). Если рассматривать количество материалов на 1 МВТ, измеряемое в тоннах, то по сравнению со всеми методами выработки электроэнергии ветровая энергия требует наибольших вложений железа и стали. В существующих проектных решениях используется около 300 тонн железа и стали на 1 МВТ установленной мощности. В Табл. 1 перечислены некоторые важнейшие детали системы ветряной энергогенерации, типичные материалы, из которых они производятся, и предназначение этих деталей.

чугун (АВЧ) — это чугунный материал,

Как показано ниже, никельсодержащие материалы могут присутствовать в различных деталях.

чугуны, и повышенной на 50% циклической

Вязкость и повышенная прочность Аустенизированный высокопрочный

АВЧ предлагает значительное снижение веса

в котором углерод представлен в виде шаровидного графита в матрице аусферрита, смеси феррита и аустенита, обеспечивающей высокие прочность и пластичность АВЧ. Добавка никеля, молибдена и меди, как показано в Табл. 2, отсрочивает формирование перлита, что позволяет сформироваться аусферриту и способствует упрочняемости. АВЧ обладает в два раза бо ́льшими прочностью при растяжке и пределом прочности при разрыве, чем стандартные высокопрочные прочностью. Таким образом, по сравнению со стандартными высокопрочными чугунами при производстве более крупных отливок,

Таблица 1

12 | «НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г.

Деталь

Функция / Примечания

Материалы

Корпус зубчатой передачи

Зубчатая передача увеличивает угловую скорость шпинделя/оси ротора до высокой скорости, необходимой для приведения генератора в действие

Термообработанная науглероженная сталь 18CrNiMo7-6; Аустенизированный высокопрочный чугун (АВЧ)

Генератор

Превращает механическую энергию в электрическую энергию

Термообработанные стали, легированные хромом, никелем и молибденом (CrNiMo)

Главная станина

Поддерживает весь приводной механизм турбины

Лист из высокопрочного малолегированного сплава; чугун с шаровидным графитом или АВЧ

Приводной вал

Передаёт вращательное усилие ротора на коробку передач

Термически упрочняемая хром-молибденовая сталь; чугун с шаровидным графитом или АВЧ

Втулка ротора

Удерживает в заданном положении лопасти во время их вращения

Чугун с шаровидным графитом или АВЧ

Шурупы, штифты

Удерживают в заданном положении детали; рассчитаны на экстремальные нагрузки

Термически упрочняемые хром-молибденовая и хром-никель-молибденовая стали

таких как сердечник, пустотелый вал и

другого оборудования, такого как большие

корпус зубчатой передачи.

подвижные подъёмные краны для

Высококачественные стали для

возведения турбин. Из-за необходимости

зубчатой передачи

поднимать большой вес на большую высоту

Характер применения зубчатых передач

стрелы кранов должны быть произведены из

ветряной турбины требует от них большой

высокопрочной стали. Перечень подходящих

усталостной долговечности и высокой

марок нержавеющих сталей от S690 до S960

прочности. Крепкий каркас и прочный

приведён в Табл. 2. Стрелы кранов обычно

сердечник формируют износоустойчивый

производятся из улучшенного закалкой и

механизм, способный справляться с

отпуском стального листа, который может

высокими ударными нагрузками. Как

содержать до 2% никеля.

показано в Табл. 2, высококачественные

Вдали от берега морские ветры дуют сильнее

науглероженные (поверхностно

и чаще. Как правило, это происходит там, где

упрочнённые, цементируемые) стали,

глубины достигают более 60 м (200 футов),

легированные хромом, никелем и

что делает нецелесообразным установку там

молибденом, обеспечивают способность глубокой закалки и высокую усталостную прочность. В настоящее время стандартной сталью для корпуса зубчатой передачи ветряного электрогенератора является марка 18CrNiMo7-6.

стационарных турбин. Энергетики проводят испытания плавучих ветряных турбин, таких как парк ветроустановок Hywind Scotland Farm, в состав которого входят пять плавучих турбин общей мощностью 30 МВТ. Также рассматривается вопрос о ещё более

Ветровая энергетика оказывает также

крупных турбинах, выходная мощность

большое влияние на производство и

которых превышает 10 МВТ.

Таблица 2

Состав сплава (массовая доля в процентах %, мин/макс.)

Марка стали

Номер материала

18CrNiMo7-6

1.6587

ADI S690QL

1.8928

S890QL

1.8983

S960QL

1.8933

C

Si

Cr

Mo

Ni

Cu

0.15 /0.21

≤0.40

1.50 /1.80

0.25 /0.35

1.40 /1.70

-

3.5 /3.7

1.9 /2.3

0.15 /0.30

0.6 /2.5

0.6 /1.0

0.02 макс.

0.80 макс.

0.70 макс.

2.0 макс.

0.50 max

1.50 макс.

Минимальный предел прочности на растяжение MПa толщина <2”

Потенциал морских ветрогенераторов Согласно недавнему отчёту Международного энергетического агентства (МЭА) (International Energy Agency — IEA), в ближайшие два десятилетия мировой рынок морских ветрогенераторов должен значительно расшириться. По прогнозам МЭА, к 2040 г. их мощность возрастёт в 15 раз благодаря поддержке со стороны государств и технологическому прогрессу в области создания более крупных турбин и плавучих оснований. Ежегодно морские ветрогенераторы потенциально могут вырабатывать более 420 тыс. ТВт-ч в мировом масштабе. Это в 18 раз превышает существующий мировой спрос на электричество. А никель — залог работы в такой высокоагрессивной морской среде. www.iea.org/offshorewind2019/

690 890 960

«НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г. | 13

СПРОСИ ЭКСПЕРТА ПОПУЛЯРНЫЕ ВОПРОСЫ НА САЙТЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ИНСТИТУТА НИКЕЛЯ

В О

В: Что такое декапирование и пассивация нержавеющей стали? Окисляющие химические вещества также

контактирующая с кислородом

делают существующий пассивный оксидный

(находящемся либо в воздухе, либо в водном

слой толще, что слегка увеличивает

растворе) самопроизвольно формирует

сопротивляемость коррозии, однако

коррозиестойкий пассивный (защитный)

основной результат достигается за счёт

слой. Оптимальная коррозиестойкость

удаления поверхностного свободного железа.

достигается на очищенной поверхности,

Пассивирующие химические вещества

не покрытой такими загрязнителями

недостаточно сильны, чтобы удалить плёнку

поверхности, как «свободное железо» или

побежалости или обеднённый хромом слой.

ржавчина (от контакта с нелегированной

После пассивации поверхность промывается

сталью), поверхностные отложения и плёнка

водой. После этого её можно сразу

побежалости от сварки на подстилающем

использовать.

обеднённом хромом слое. Если поверхность не чиста, правильный пассивный слой на ней не сформируется. Декапирование — это агрессивная химическая очистка раствором кислоты, как правило, подходящим водным раствором азотной и фтористоводородной кислот, являющимся корродирующим агентом для нержавеющей стали. Кислота удаляет вышеуказанные поверхностные загрязнения вместе с очень тонким слоем нержавеющей стали, в том числе и обеднённым хромом слоем. После декапирования поверхность промывается в воде и, будучи уже чистой, самопроизвольно формирует пассивный слой. Пассивация — это химическая очистка, осуществляемая с помощью раствора, не являющегося корродирующим агентом для нержавеющей стали, но способного удалить поверхностное свободное железо, препятствующее формированию пассивной оксидной плёнки. С этим справляются кислоты, такие как азотная, лимонная и фосфорная, а также высокоокисляющие растворы, такие как перекись водорода.

14 | «НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г.

Посетите: inquiries.nickelinstitute.org

ЖУРНАЛ

«НИКЕЛЬ»

О Н Л А Й Н

Гир Мо (Geir Moe), лицензированный инженер, является координатором Службы технической консультации Института никеля. Наряду с другими специалистами-материаловедами, находящимися в разных странах мира, Гир Мо помогает конечным пользователям и спецификаторам никельсодержащих материалов, заинтересованным в получении технической помощи. Для того, чтобы пользователи с уверенностью применяли никель, эта команда всегда готова бесплатно предоставлять технические консультации по широкому ряду тем, таких, например, как нержавеющие стали, никелевые сплавы и никелирование

О: Поверхность нержавеющей стали,

WWW.NICKELINSTITUTE.ORG ПОДПИШИТЕСЬ бесплатно на журнал «Никель». При появлении нового выпуска на сайте вы будете получать уведомление по электронной почте www.nickelinstitute.org ЧИТАЙТЕ журнал «Никель» онлайн на нескольких языках www.nickelinstitute.org/library/ ИЩИТЕ ПРЕДЫДУЩИЕ НОМЕРА журнала «Никель» в архиве онлайн, начиная с июля 2009 г. www.nickelinstitute.org/library/ СЛЕДИТЕ ЗА НОВОСТЯМИ О НАС в Твиттере Twitter @NickelInstitute 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

НОВАЯ ПУБЛИКАЦИЯ

KNOWLEDGE FOR A BRIGHTER FUTURE

Публикация «Выбор сплава для

использующих каустическую соду. Гидроксид

работы с каустической содой» (10019)

натрия применяется в целлюлозно-бумажной

рассматривает корродирующий эффект

промышленности, при производстве

каустической соды (т.е. гидроксида натрия) во всех концентрациях. Здесь обсуждается коррозионное поведение различных сплавов в каустической соде, сплавов, используемых при производстве каустической соды и в

$OOR\ VHOHFWLRQ IRU VHUYLFH LQ FDXVWLF VRGD A GUIDE TO THE USE OF NICKEL-CONTAINING ALLOYS

глинозёма и как чистящее средство. Эта полностью переработанная техническая публикация Института никеля — полезное руководство для инженеров-материаловедов

специальном оборудовании, а также сплавов,

Эту публикацию можно бесплатно

применяемых в различных процессах,

загрузить с сайта www.nickelinstitute.org.

НИКЕЛЬ — ВИДЕОМАТЕРИАЛ Институт никеля выпустил короткий

объясняем, что такое никель, как его

видеоматериал, для того чтобы познакомить

получают, рассказываем о его свойствах и

с темой никеля всех неискушённых в

о некоторых чудесных вещах, которые он

данном вопросе. «Нам известно, что многие

делает». Для тех же, кто хочет узнать больше,

посетители нашего веб-сайта хотят получить базовую информацию о никеле, — сообщила продюсер этого видеоматериала Изалина де

веб-сайт Института никеля содержит огромный объём подробной информации.

Баре (Isaline de Baré), специалист Института

Этот видеоматериал можно посмотреть

никеля по связям с общественностью. —

на канале YouTube и на веб-сайте

Поэтому в течение двух минут мы

Института никеля.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (весовой в %) сплавов и нержавеющих сталей, упомянутых в данном выпуске журнала «Никель»

UNS

Al

C

Co

Cr

Cu

Fe

Mn

Mo

N

Ni

P

S

Si

W

V

N06059 p. 8

0.10.4

0.01 max.

0.30 max.

22.024.0

0.05 max.

1.5 max.

0.5 max.

15.016.5

-

bal.

0.015 max.

0.010 max.

0.10 max.

-

-

N08031 p. 8

-

0.015 max.

-

26.028.0

1.01.4

bal.

2.0 max.

6.07.0

0.150.25

30.032.0

0.020 max.

0.010 max.

0.3 max.

-

-

N10276 p. 8

-

0.02 max.

2.5 max.

14.516.5

-

4.07.0

1.0 max.

15.017.0

-

bal.

0.04 max.

0.030 max.

0.08 max.

3.04.5

0.35 max.

S30400 p. 2

-

0.08 max.

-

18.020.0

-

bal.

2.00 max.

-

-

8.010.5

0.045 max.

0.030 max.

1.00 max.

-

-

S31600 p. 5, 16

-

0.08 max.

-

16.018.0

-

bal.

2.00 max.

2.003.00

-

10.014.0

0.045 max.

0.030 max.

1.00 max.

-

-

«НИКЕЛЬ», Т. 34, № 3, 2019 Г. | 15

ЖЕНЩИНА СЛОВ Кэтрин Мэнсфилд (Katherine Mansfield) — одна из самых известных в мире писательниц из Новой Зеландии. Её жизнь и работа увековечены новозеландским скульптором Вирджинией Кинг (Virginia King). К. Мэнсфилд стремилась к тому, чтобы в ней видели «в первую очередь писателя, а уж потом женщину». В своей скульптуре В. Кинг уловила самую суть Кэтрин ВИРДЖИНИЯ КИНГ (VIRGINIA KING)

Мэнсфилд, отдавая должное её литературной деятельности. Трёхметровая фигура из нержавеющей стали,

как бы повторяют ландшафт, о котором

а также слова и фразы из произведений К.

так страстно писала Кэтрин. В дневное

Мэнсфилд вырезаны лазером. Например,

время в скульптуре отражается красота

на её вытянутой вперёд правой руке выгравировано: «Это не буква — это мои руки, на мгновение обнявшие вас», а также Размеры скульптуры: высота 3,4 м; ширина 1,2 м Материалы: Морская нержавеющая сталь марки 316 (UNS S31600) толщиной 2,5 мм. Руки и лицо были отлиты из обрезков вторсырьевой нержавеющей стали марки 316.

16 «НИКЕЛЬ», | «НИКЕЛЬ», Т. 34, №2019 3, 2019 Т. 34, № 3, Г. Г.

«Сожаление — это страшная трата энергии». Волосы Мэнсфилд представляют собой

окрестностей, а ночью она превращается в освещающий всё вокруг светильник — внутри фигуры зажигается свет. Статуя воздвигнута в парке Мидлэнд

вырезанные лазером строки из списков

(Midland Park) на набережной Лэмбтон

покупок, обнаруженных в её дневнике за

(Lambton Quay) в г. Веллингтоне. Этот проект

1922 г.

осуществлён в партнёрском сотрудничестве

Одной из сложнейших задач было передать

Веллингтонского траста скульптур

движение и мягкие складки материи с

(Wellington Sculpture Trust), Общества Кэтрин

помощью листов нержавеющей стали.

Мэнсфилд (Katherine Mansfield Society) и

Гравированные панели волнистого профиля

городского совета г. Веллингтона.