«НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г.

Ж У Р Н А Л

НИКЕЛЬ

ЖУРНАЛ ПОСВЯЩЁН НИКЕЛЮ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЮ «НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г.

ВЕЗДЕСУЩИЙ НИКЕЛЬ Никелевые руды. Латериты и сульфиды

Морской транспорт. Переход судна на СПГ

Вопросы и ответы с Хезер Алайн, Институт технологии материалов

© 2022 GORDIE HOWE INTERNATIONAL BRIDGE (МЕЖДУНАРОДНЫЙ МОСТ ИМЕНИ ГОРДИ ХОУ)

ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ № 30 МЕЖДУНАРОДНЫЙ МОСТ ИМЕНИ ГОРДИ ХОУ

Названный в честь одного их самых выносливых и прославленных хоккеистов мира

международный мост имени Горди Хоу будет являть собой величие — это потрясающая внешне трасса через реку Детройт, которая соединит Канаду и США. Шестиполосный переезд длиной 2,5 км

внушительного инфраструктурного

станет самым длинным вантовым

предприятия, партнерство с

мостом в Северной Америке. Его главный

государственным и частным капиталом

пролёт протяжённостью свыше 850 м

(public-private partnership (PPP)).

свяжет г. Детройт, штат Мичиган, с г. Виндзором, провинция Онтарио. Мост будет обслуживать самый насыщенный по товарообороту пограничный переход в Северной Америке.

Проектированием, строительством, техобслуживанием и поддержкой этого проекта стоимостью 6,4 млрд канадских долларов занимается консорциум компаний, в том числе компании ACS Infrastructure, Fluor, Aecon, и Dragados Canada. По завершении строительства

Строительство сооружения с проектным сроком службы в 125 лет началось в начале июля 2018 г. Для выбора самых подходящих материалов требовался развёрнутый план оценки работ. Чтобы

Ещё в начале двухтысячных росла

обеспечить долговечность критически

озабоченность обеих стран по поводу

важных железобетонных структурных

того, что существующий мост Амбассадор-бридж, возведённый в 1929 г. и находящийся в частном владении, нуждается в коренной реконструкции, тогда как это четырёхполосное сооружение уже не может обеспечить

элементов, непосредственно подвергающихся воздействию антиобледенительной соли, и зоны заплесков, инженеры партнёрства остановили свой выбор на выдающихся качествах нержавеющей стали ASTM 955

необходимую интенсивность

марок 2304 (UNS S32304) или 2205 (S32205).

также велосипедные и пешеходные дорожки с

трансграничного движения.

С возобновлением стремительного

великолепным художественным оформлением.

Канадско-американский орган

мост будет иметь шесть полос движения, а

Общая протяжённость: 2,5 км Ширина: 37,5 м Высота: 220 м Самый длинный пролёт: 853 м

22 || «НИКЕЛЬ», «НИКЕЛЬ»,т.т.39, 39,№№1,1,2024 2024г. г.

управления мостами через реку Детройт Windsor-Detroit Bridge Authority (WDBA) создал совместно с североамериканским консорциумом компаний Bridging North

роста торговли между двумя странами после её сокращения во время пандемии КОВИДа выросли и ожидания, связанные с завершением строительства и введением в строй моста осенью 2025 г.

America, обладающим необходимым

Этот новый мост — большая победа

опытом для реализации этого

Канады и США.

КОЛОНКА РЕДАКТОРА: ВЕЗДЕСУЩИЙ НИКЕЛЬ Никель ценится по причине своих уникальных свойств, использующихся в бесчисленных технологиях, распространённых в самых разных областях конечного потребления. Львиная доля никеля идёт на производство нержавеющей стали, которая предназначена для ВИКИМЕДИЯ КОММОНС (WIKIMEDIA COMMONS)

широкого использования. Он вносит свой вклад в функциональность и устойчивое развитие разнообразной продукции — от потребительских товаров до промышленных строительных проектов. И всё же быстрее всего растёт доля его использования в аккумуляторных батареях — до 30% в 2022 г.1

Никель. Начальное использование.

2022 г.

Прочее 3% |

Аккумуляторные батареи 17%

Никелирование и другие покрытия 5%— Легированная — сталь 3% Сплавы на — никелевой основе 6%

Никельсодержащие нержавеющие стали 66%

Никель. Конечное потребление.

2022 г.

ИСТОЧНИК: SMR GMBH

Другие промышленные комплектующие 4% | Прочее 14% Обрабатывающая промышленность Транспорт и перевозки 14% 25% Энергетика 12% Потребительские Архитектура и товары, приготовление и строительство 12% доставка пищи, пищевая промышленность 28%

На обложке Вес находящегося в Намибии метеорита Гоба (Hoba) размером 2,7 × 2,7 × 0,9 метров (8,6 × 8,6 × 3 футов) оценивается в более 60 т. Он классифицируется как железный метеорит, состоящий почти на 84% из железа и на 16% из никеля.

В этом выпуске журнала «Никель» мы предлагаем широкий выбор различных вариантов использования никеля, анализируя некоторые из несметного количества ролей, которые этот многогранный металл играет в разных отраслях промышленности — от предоставления возможности использовать ту или иную технологию до обеспечения устойчивости к внешнему воздействию. Вы узнаете о принципиально новом медицинском приборе, о революционной методике пуска в повторный оборот аккумуляторных батарей, а также о безопасном для рыб применении нержавеющей стали, об образце поражающего воображение уличного искусства и методах продления срока службы мостов. Во всём этом никель играет свою жизненно важную роль. В этом номере журнала мы также запускаем новую серию статей о производстве никеля. Мы будем обсуждать устойчивое развитие, процессы обработки и инновации, начиная с рассказа о никелевых рудах на стр. 6. Этот выпуск журнала «Никель» освещает многогранный мир производства и использования никеля и воздаёт должное его незаменимой роли в создании сегодняшнего мира. Клэр Ричардсон Редактор журнала «Никель» 1

Агентство Benchmark Mineral Intelligence

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г. | 3

02

Пример из практики № 30 Международный мост имени Горди Хоу

03

Колонка редактора Вездесущий никель

04 06

НИКЕЛЬ

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ФАКТЫ

СОДЕРЖАНИЕ

Никель. Занимательные факты Переработка никеля Латериты и сульфиды

08

Водозаборное сооружение, безопасное для рыб

10

Институт материаловедения Интервью с Хезер Аллайн.

12

Очистка морского транспорта Модернизация – переход на СПГ

13

Никелевые сплавы Жаропрочные сплавы

14 15 15

Технические вопросы и ответы Почему никель? Выдержки из Универсальной системы обозначений металлов и сплавов

16

Сплющенный боб Аниш Капур

Журнал «Никель» издается Институтом никеля www.nickelinstitute.org Д-р Хадсон Бейтс (Hudson Bates), президент Клэр Ричардсон (Clare Richardson), редактор communications@nickelinstitute.org Авторы статей: Гари Коутс (Gary Coates), Рик Хуза (Rick Husa), Ричард Матесон (Richard Matheson), Гир Мо (Geir Moe), Ким Оукс (Kim Oakes), Лиссель Питчер (Lissel Pilcher), Лайл Триттен (Lyle Trytten), Бенуа Ван Хекке (Benoît Van Hecke), 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: iStock©fabio lamanna стр. 4 iStock©selimaksan, стр. 6 iStock©Nanang Sugianto, стр. 8 iStock©DaveAlan, стр. 13 iStock©pricelessphoto, стр. 15 VectorStock FancyTapis, Sergio34

4 | «НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г.

Эволюция сердечного клапана Профессор Донг Ниангуо (Dong Nianguo) совместно с коллегами, работающими в госпитале при Пекинском объединённом медицинском колледже (Peking Union Medical College Hospital), стоит у истоков создания первого успешного «живого» клапана, который облегчает эндотелизацию, что делает его крепче и долговечнее использующихся сейчас клапанов, полностью изготовленных из свиной животной ткани. С течением времени клапан из свиной ткани подвергается кальцинозу, что оставляет сердечную «дверку» открытой и позволяет крови течь в обратном направлении. Для исправления этого учёные создали каркас из нитинола (UNS N0155), обладающего свойствами памяти формы. Вместе с клапаном из свиной ткани он формирует сетеобразную структуру, близкую по свойствам к человеческому сердечному клапану, что даёт возможность человеческим клеткам постепенно прикрепляться к его стенкам и прорастать в клапан. В итоге этот «живой клапан» позволяет постепенно удалить все свиные клетки, тем самым устраняя возможность кальцинации и потенциальное отторжение свиного клапана. Каков же результат? «Сердечная дверка» лучше открывается и крепче закрывается, а её структура очень похожа на структуру сердечного клапана человека. «Мы никогда не сдавались и, наконец, объявили о рождении надежды», — сказал Киао Вейхуа (Qiao Weihua), член исследовательской группы.

КРЕПКИЙ ЩИТ Использование этого новшества в нержавеющей стали и других сплавах усилит их прочность и улучшит их свойства. Исследователи КОМПАНИЯ GRST

из Национальной лаборатории Оук Ридж (Oak Ridge National Laboratory (ORNL)), находящейся в штате Теннесси,

Выигрышное решение Получившая в конце 2023 г. премию Earthshot* компания GRST из Гонконга (GRST — Green, Renewable, Sustainable Technology — зелёная, возобновляемая технология устойчивого развития) предложила удостоенный награды процесс производства

США, продемонстрировали, как покрытие гексагональным нитридом бора (hBN) приводит к улучшенной и продолжительной защите от жёсткой коррозии, а также ослабляет высокотемпературное окисление в воздушной среде. Покрытия

более чистых батарей для электромобилей с использованием компонентов, легко

hBN производятся из соединения

перерабатываемых и возвращаемых в повторный оборот.

твёрдого бора с молекулярным

Это ежегодное мероприятие, учреждённое в 2020 г. принцем Уильямом, ныне принцем Уэльским, отмечает инновационные решения самых актуальных

азотом при помощи так называемого процесса осаждения из газовой фазы

экологических проблем мира — загрязнение воды и воздуха, обеднение окружающей

при атмосферном давлении. Этот

среды, рост отходов и изменение климата. Компания GRST разработала способ

дополнительный защитный слой hBN,

изготовления аккумуляторной батареи с использованием растворимого в воде

используемый для покрытия сплавов,

связующего композитного материала вместо летучих растворителей и материалов,

содержащих никель и железо, открывает

трудно поддающихся повторной обработке и использованию. В результате литий,

возможности широкого промышленного

кобальт и никель можно экономичнее извлекать в конце жизненного цикла аккумуляторной батареи и пускать в повторный оборот для производства нового аккумулятора, что снижает потребность в дополнительной добыче этого сырья. Это ещё одно решение, выгодное как для аккумуляторов, так и для окружающей среды. * премия от принца Уильяма за лучшие решения по защите окружающей среды

применения, что улучшит рабочие характеристики таких изделий, как солнечные панели, полупроводники и лопасти авиационных турбин. Сотрудник лаборатории ORNL Иван Власюк (Ivan Vlassiouk), возглавлявший

Познавая никель

исследование, отмечает и ещё одно

«Познавая никель» — новый видеоматериал Института никеля. Цель этой короткой анимации — глубже осветить две важные научные концепции — биодоступность и биоэлюцию, которые лежат в основе безопасного использования никеля. Хотя всё базируется на серьёзной науке, цель этого короткого фильма — информировать о никеле в занимательной форме. Если тема никеля вас заинтересует, то, конечно, на веб-сайте Института никеля вы сможете найти и более подробные сведения.

характеристики появляющихся сейчас

преимущество: «Использование этого процесса для синтеза однослойного и малослойного hBN могло бы улучшить

приборов». Работа была опубликована в журнале Advance d Mate rials Inte rface s.

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г. | 5

АДАМ МАЛИН (ADAM MALIN)/ЛАБОРАТОРИЯ ORNL/ДЕПАРТАМЕНТ ЭНЕРГЕТИКИ США (U.S. DEPT. OF ENERGY)

двумерных электронных и фотонных

НИКЕЛЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ЧАСТЬ 1. ПЕРЕРАБОТКА НИКЕЛЯ. ЛАТЕРИТЫ И СУЛЬФИДЫ Это первая из новой серии статей о

Сегодня никель используется главным образом в двух областях — в производстве

никелевой промышленности, написанная

нержавеющей стали и прочих сплавов, а также в химических процессах, в том числе

теми, кто в ней работает, с намерением

в аккумуляторных батареях. Самая большая часть никелевого рынка приходится на

глубже осветить ситуацию в этой

нержавеющую сталь, но область аккумуляторов растёт опережающими темпами.

отрасли и рассказать о ряде сложностей, возникающих в процессе производства этого важного и многофункционального элемента. Мы будем обсуждать руды, способы обогащения, устойчивое и непрерывное развитие. Начнём с руд.

Существуют два главных источника

сульфидные концентраты, но не в таких

удовлетворения мирового спроса на

больших количествах.

никель — вновь добываемые руды и перерабатываемые материалы. Переработка вторичного сырья (нержавеющих сталей, никелевых сплавов или аккумуляторных батарей) является важным звеном никелевой производственно-сбытовой цепи. Исключительно высокая способность никеля к повторной переработке

неглубоко залегающие месторождения и традиционно подразделяются на два главных типа — лимониты (более низкое содержание никеля, высокое содержание железа) и сапролиты (более высокое содержание никеля, низкое содержание железа).

для пуска во вторичный оборот является

В лимонитах, как правило, содержится

критически важной частью его экологи-

дополнительный ценный компонент —

ческой характеристики, однако бóльшая

кобальт, а сапролиты разрабатываются

часть рынка никеля сфокусирована на

только из-за ценного никеля.

внесении в цепочку поставок первичного сырья — ныне около 3 млн тонн в год.

6 | NICKEL, VOL. 39, Nº 1, 2024

Латеритные руды Латеритные руды встречаются как

Сегодня лимонитовые руды в основном обрабатываются путём выщелачивания,

Два общих типа руд

в процессе которого руда вступает в

Никель встречается в двух общих типах

реакцию с серной кислотой, и растворён-

руд — латеритных (оксидных) рудах,

ные в ней никель и кобальт извлекаются

залежи которых в основном расположены

в виде промежуточных продуктов,

в тропических и субтропических зонах,

содержащих никель и кобальт. Эти

и сульфидных рудах, залежи которых

промежуточные продукты могут быть

главным образом находятся в зонах

очищены с извлечением металлического

умеренного климата и субарктических

никеля или сразу направлены в цепочку

регионах. На карте указаны главные

поставок продукции для аккумулятор-

места расположения никельсодержащих

ных батарей. Выделение металлов из руд

полезных ископаемых. На некоторых

с помощью водных растворов называется

месторождениях ведётся множество

гидрометаллургией.

горнодобывающих работ, на других

Сапролитовые руды обрабатываются с

добыча никеля — это единичный процесс.

помощью плавки, в процессе которой руда

Более 50% производимого сегодня никеля

сушится и плавится при помощи энер-

добывается в Индонезии. Руда часто

гии, вырабатываемой сжиганием угля

перерабатывается рядом с участком

и электричеством — как правило, этот

её добычи, но латеритные никелевые

процесс основан на использовании угля.

руды к тому же широко продаются как

В результате никель извлекается в виде

на региональном, так и на мировом

железоникелевого сплава. Его обычно так

уровне; продаются также и никелевые

напрямую и используют для производства

Латеритные разработки Сульфидные разработки

нержавеющей стали. С ростом спроса на

никелевый концентрат прямо на участке

аккумуляторные батареи мы отмечаем

добычи. В последствии этот концентрат

и возрождение былой практики перера-

можно переработать на центральном

ботки этого сплава в материал с более

предприятии. Большинство таких

высоким содержанием никеля (никелевый

установок — это печи для выплавки

штейн) для последующего рафинирова-

никеля, в которых концентрат плавится с

ния. Переработка с помощью плавления

применением энергии от содержащейся

материалов при высоких температурах

в нём серы и электричества, в результате

называется пирометаллургией.

чего получают никелевый штейн, который будет подвергнут дальнейшему рафини-

Сернистые (сульфидные) руды Сернистые руды могут залегать либо на поверхности (или близко к поверхности), либо глубоко под землёй и часто содержат

рованию. Здесь, однако, сейчас используются и прямые гидрометаллургические процессы.

множество ценных материалов: они

В следующих статьях будут подробнее

используются не только для получения

раскрыты эти технологии с рассказом о

никеля, но и кобальта, меди, платины и

некоторых исторических и современных

палладия. В совокупности эти материалы

новшествах, о ряде проблем устойчивого

могут представлять бóльшую ценность,

развития, стоящих перед промышленно-

чем сам никель. Обработка сульфидных

стью, и о потенциальных альтернативных

руд отличается от обработки латеритных

путях, которые смогут воплотиться в

руд. Почти всегда их можно обогатить,

жизнь наряду с нынешним серийным

превратив в готовый к транспортировке

производством

Никель встречается в двух больших типах руд — латеритах и сульфидах

Общая блок-схема производства первичного никеля Добыча сульфидов

Обработка на участке добычи

Плавление и рафинирование

Плавление

Железоникелевый сплав

Металлический никель

Химическое использование (включая аккумуляторы) Использование в производстве нержавеющей стали и сплавов

Конверсионная обработка Добыча латеритов

Выщелачивание

Промежуточные продукты

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г. | 7

БЕЗОПАСНЫЕ ДЛЯ РЫБ ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Завершённый в 2022 г. проект Rangitata Diversion Race (RDR) играет существенную роль в заборе воды из реки Рангитата на острове Южный в Новой Зеландии, обеспечивая круглогодичные ирригационные нужды, водоснабжение и производство электроэнергии. Однако постоянная озабоченность по поводу экологического воздействия на рыбную популяцию региона привела к разработке инновационной технологии фильтрации. Компания AWMA Water Control Solutions, занимающаяся водозащитными

Для решения этой сложной задачи

технологическое решение представляет

была разработана и произведена из

собой фильтрующую конструкцию

работами, спроектировала и возвела

никельсодержащих нержавеющих сталей

из нержавеющей стали, которая не

одну из самых больших в мире безопасных

марок 304 (UNS S30400) и 316 (S31600)

только самоочищается и безопасна для

для рыб водозаборных систем, применив

экологичная система водоотведения.

прохождения рыбы, но также пропускает

никельсодержащую нержавеющую сталь.

Эта система фильтрации поставляет

водные потоки в необходимом количестве

необходимое количество воды, обеспечивая

и демонстрирует низкую себестоимость

при этом прохождение назад в речную

на протяжении всего жизненного цикла.

систему рыб для спортивной рыбалки, таких как лосось и форель, а также различных местных видов фауны, которые находятся под угрозой исчезновения. Всеобъемлющее исследование привело к выбору конструктивной самоочищающейся фильтрационной

8 | «НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г.

В проекте было использовано семь фильтров таврового соединения (в общей сложности 14 цилиндрических фильтров), плоский панельный фильтр и плоские шлюзные ворота. Всё это произведено из нержавеющей стали.

системы из проволоки клиновидного

Тремя главными приоритетными

сечения, хорошо зарекомендовавшей

чертами проекта фильтров для защиты

себя в течение десятилетий успешного

рыбы были размер ячеек, скорость входа

функционирования. Это эффективное

и функция самоочистки. Размер ячеек

КОМПАНИЯ AWMA WATER CONTROL SOLUTIONS.

фильтров был адаптирован к конкретным

8-тонного плоского панельного фильтра —

условиям жизни существующей водной

30 м х 3,5 м (105 м ).

способы размножения. Низкие скорости входа предупреждают повреждения от ударов мусора и рыб с помощью низкого, равномерного распределения потока по всей площади фильтра. Фильтры, произведённые из проволоки клиновидного сечения из нержавеющей стали, включают средства самоочистки — это внутренние и внешние щёткоочистительные механизмы,

На изготовление плоских шлюзных ворот, регулирующих подачу воды и

для рыбы овершот для регулирования подачи воды и водозащиты. Перед установкой все детали из

диаметром 2,1 м и длиной 3,0 м.

Внутренняя цилиндрическая щётка

поверхностному травлению.

и водоросли, при этом обеспечивая

сечения из нержавеющей стали марки 304

Вращающиеся сита из проволоки клиновидного сечения

нержавеющей стали подверглись

В целом на производство фильтрующей

из проволочного элемента клиновидного

Отфильтрованная вода

пошло около 1,8 тонн нержавеющей стали. Эти ворота применяются как безопасный

системы пошло более 55 тонн

14-цилиндровые фильтры произведены

Неподвижная внешняя щётка

установленных в конце отводного канала,

позволяющие эффективно удалять мусор защиту рыб и оптимальный водный поток.

Механизм управления клапанами Ворота

КОМПАНИЯ AWMA WATER CONTROL SOLUTIONS.

фауны и учитывал виды рыб и их

2

нержавеющей стали. Нержавеющая сталь обеспечила износостойкость, эффективность функционирования и долговечность водозаборного предприятия с предполагаемым 50-летним сроком службы в пресной

Каждая из семи систем сбора и хранения

воде. Сочетание высококачественных

данных о качестве воды высотой 8,75 м

материалов из нержавеющей стали и

была снабжена поворотной сцепкой

инновационной инфраструктурной

В проекте было использовано семь

с кожухом из нержавеющей стали

разработки привело к экологичной

фильтров таврового соединения (в общей

марки 304 для защиты приводных

технологии, которая обеспечивает подачу

валов из нержавеющей стали марки 316

высококачественной воды, пониженное

диаметром 100 мм. Для подъёма и спуска

энергопотребление, надёжную подачу

решёток водозабора потребовалось 140 м

воды и при этом гарантирует защиту

проволочного троса из нержавеющей

местной рыбы.

стали марки 316, оснащённого винтовыми стяжными муфтами и сборными деталями из нержавеющей стали. Размер

сложности 14 цилиндрических фильтров), плоский панельный фильтр и плоские шлюзные ворота. Всё это произведено из никельсодержащей нержавеющей стали.

Статья из австралийского журнала Australian Stainless Magazine, вып. 78, приведена в сокращённом варианте.

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г. | 9

ИНТЕРВЬЮ С ХЕЗЕР АЛЛАЙН, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ДИРЕКТОРОМ ИНСТИТУТА ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ Вот уже более двух десятилетий Институт никеля (ИН) с энтузиазмом поддерживает Институт технологии материалов (MTI). ИН предоставляет информацию и экспертные советы по вопросам нержавеющих сталей, никелевых сплавов, сварочных работ и производства металлоконструкций, что облегчает успешное промышленное применение этих сплавов. Мы попросили Хезер Аллайн, исполнительного директора MTI, рассказать о ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ (MATERIALS TECHNOLOGY INSTITUTE)

своём страстном увлечении материалами и о важности работы MTI по информированию о безопасном, надёжном и устойчивом использовании материалов.

В.: Расскажите, пожалуйста, о себе и о том,

которые члены организации считают

как вы заинтересовались темой материа-

приоритетными. Проекты MTI сыграли

лов. В старших классах школы мне очень нравилась химия, что и привело меня в Университет Райса, где моей профилирующей дисциплиной стало химическое машиностроение. Мой первый курс по материаловедению Хезер Аллайн работает в Институте технологии материалов (Materials Technology Institute (MTI)) с 2008 г. До назначения на должность исполнительного

увлёк меня представлением о том, как элементы величиной с атом и их заряды определяют кристаллические структуры металлов и тем самым свойства

директора она проработала 14 лет

материалов. Это привело к тому, что я

в должности первого заместителя

поменяла профилирующую дисциплину

директора и оказывала поддержку

на материаловедение, где учебные курсы,

проектам европейской зоны MTI.

особенно по коррозии, углубили мой

У г-жи Аллайн степень бакалавра материаловедения Университета

интерес в этой области, а многие годы спустя привели меня в MTI.

и распространении их среди новых поколений инженеров, в разработке информационных ресурсов, которых просто нигде больше не найти. Эти проекты обращены к пробелам в технологии или техническом понимании с упором на безопасность, надёжность и устойчивое развитие разных отраслей обрабатывающей промышленности.

В.: Например? В качестве примера приведу нашу серию книг «Выбор материалов» (Materials Selector), которые по праву считаются золотым стандартом в области некоторых

Райса. Её первым местом работы стала компания DuPont. Там она проработала 14 лет до перехода в MTI.

важную роль в сборе экспертных знаний в области материаловедения

типов подвергаемых коррозии материалов, В.: Чем является MTI, и почему он важен?

и серию «Атласы микроструктур»

MTI — это уникальная организация

(Atlases of Microstructures), которые

сотрудничающих компаний-членов,

иллюстрируют буквально все формы

представляющих разные отрасли

продукции по конкретному сплаву или

обрабатывающей промышленности,

семейству сплавов.

финансирующая не защищённые правами исследования и проекты по общим проблемам материаловедения,

10 | NICKEL, VOL. 39, Nº 1, 2024

В.: Кто члены вашей организации?

Компании-члены MTI вовлечены как в производство химических полуфабрикатов, так и в нефте- и газопереработку. Это те компании, которые используют самые сложные процессы, считая своим приоритетом высокотехнологический уровень

В.: Как работает MTI? MTI начал свою деятельность в Северной Америке в 1976 г. Многие из наших членов находятся в разных регионах мира, поэтому в начале 2000х мы

производства и безопасность. У нас

распространили свою деятельность на

идеальная структура, способная

Азию и Европу. Как правило, мы лично

поддержать наших членов, позволяя

собираемся семь раз в год на совещания

им принимать инженерные решения с

Технического консультативного совета

помощью наших ресурсов и сети.

(ТКС). Каждое региональное собрание предлагает тренинг на техническую тему, возможности рассказать о своих неудачах

В.: Каковы преимущества членства?

и сложных проблемах, возникающих на их

Многие компании становятся членами

участках, и о путях решения этих проблем.

нашей организации, потому что

В дополнение раз в два года мы проводим

их интересует какая-нибудь одна

Всемирный симпозиум, открытый

конкретная тема, исследуемая MTI, либо с целью предложить

широкой публике.

Став членами, они начинают осознавать ценность самих сетевых контактов.

В.: В чём ценность личных встреч? Мозговой штурм и постановка целей и

MTI является организатором Форума,

задач проекта, определение технических

где компании-члены задают вопросы

требований и итоговых материалов —

и получают ответы, часто в течение

всё это задачи, наиболее эффективно

нескольких часов. В 2023 г. более 30

решаемые при личной встрече. Собрания

компаний-членов обратились за решением

MTI регулярно включают в себя и такие

своих технологических проблем и за

составляющие, как налаживание связей

советом, у нас заархивировано более 10 тыс. постов с возможностью поиска по содержанию.

ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ (MATERIALS TECHNOLOGY INSTITUTE)

исследовательский проект — это главная ценность работы MTI.

и тренинги, что также наиболее успешно осуществляется при личной встрече.

Также высоко ценится Библиотека технических материалов. По первому требованию члены получают ежедневный круглосуточный доступ к нашему архиву публикаций, презентаций, вебинаров и т.п. Дополнительные льготы для членов включают тренинги на отраслевую

В.: Как вы выбираете проекты для финансирования? Любой член MTI может предложить идею проекта. Наш процесс обеспечивает тщательный отбор проекта членами

тематику, круглые столы, одночасовые

MTI, что повышает уровень общей

технические вебинары и наш

поддержки. Член-лидер (куратор)

ежемесячный подкаст на тему о

представляет отобранный проект

коррозии — Corrosion Chronicles, — всё это

Техническому консультативному

на интересующие членов темы. В качестве

совету для голосования в соответствии

услуги, оказываемой промышленности в целом, наши предложения доступны и нечленам MTI. Гари Коутс (Gary Coates) из Института никеля участвовал во многих наших мероприятиях как докладчик и ведущий мероприятий или оказывал

Каждый год MTI организует несколько учебных курсов и круглых столов по целому ряду тем материаловедения. Полная программа мероприятий доступна на сайте www.mti-global.org.

с его техническими достоинствами. После технического одобрения Совет директоров утверждает финансирование. Часто проекты финансируются и в процессе их реализации в течение

помощь в их организации, и мы счастливы

года. Финансируемые MTI текущие и

пользоваться его знаниями и опытом в

потенциальные проекты можно увидеть

подобных форматах.

на нашем веб-сайте mti-global.org.

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 1, 2024 г. | 11

НИКЕЛЬ ПОМОГАЕТ ОЧИСТИТЬ МОРСКОЙ ТРАНСПОРТ

Оболочка

Технологическая труба

Сепаратор Многослойное покрытие

Компенсатор

КОМПАНИЯ CRYOSPAIN

КОМПАНИЯ CRYOSPAIN

Всасывающее отверстие вакуумного насоса

Трубы с вакуумной изоляцией производятся из двух концентрических труб — внутренняя технологическая труба, по которой подаётся жидкость, и внешняя труба-оболочка, содержащая вакуум. Модернизация таких труб — занятие сложное, так как ремонтники должны работать в небольшом пространстве, окружающем уже установленное оборудование.

Чтобы снизить загрязнение окружающей среды оксидами серы, с января 2020 г. Международная морская организация (International Maritime Organization (IMO)) установила лимит содержания серы в топливе нефтяного происхождения, используемом в качестве источника энергии для кораблей. Этот новый предел содержания серы заставляет судоходную отрасль пересмотреть варианты использования возможного топлива. Их можно подразделить на три основные категории: переход на альтернативные виды топлива, применение низкосернистого топлива нефтяного происхождения и использование скрубберов (воздухоочистительных установок) для удаления оксидов серы из выхлопных газов. К альтернативным видам топлива относятся аммиак, метанол, водород и сжиженный природный газ (СПГ) — всё это топливо с низким содержанием серы. Испанская компания, специализирующаяся на криогенном оборудовании, Cryospain, недавно модернизировала двигатель и топливную систему одного из кораблей для работы на СПГ. Проект модернизации заключался в поставке труб для транспортировки, хранения и подачи как СПГ, так и природного газа в двигатели. Точка кипения СПГ — -162 °C (-260 °F), что требует использования никельсодержащей

12 | NICKEL, VOL. 39, Nº 1, 2024

нержавеющей стали. Компания Cryospain поставила конструкцию «труба в трубе» из нержавеющей стали марки 316L (UNS S31603), что обеспечивает поддержание СПГ в жидком состоянии. Марка 316L обеспечивает как коррозиестойкость в морской атмосфере, так и устойчивость к низким температурам. Был установлен трубопровод длиной около 275 м, из которых 160 м приходилось на трубы с вакуумной изоляцией (с двойными стенками и удалённым из пространства между двумя слоями трубы воздухом). Вакуумная изоляция обеспечивает требуемую эффективность охлаждения там, где нужно сохранить природный газ в сжиженном состоянии (например, по пути от наземных бункерных станций до борта танкера). Секции, где не требуется сжиженный газ, такие как бортовые топливные котлы, могут быть оснащены трубами с двойной стенкой без вакуумной изоляции. На всё это ушло в общей сложности около 6 тонн нержавеющей стали марки 316L. Теперь этот корабль и чище, и экологичнее, и эффективнее, чем раньше.

ГОРЯЧАЯ ТЕМА ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ Как правило, рассуждая о никельсодержащих сплавах, мы принимаем во внимание их сопротивляемость коррозии в жидких средах, таких как морская вода, в пищевой или химической промышленности. Однако существует группа сплавов, которые почти исключительно применяются при температурах в диапазоне 540–1230 °C (1000–2200 °F). Их мы обобщённо называем жаропрочными сплавами (ЖС). Существуют два основных типа ЖС —

содержания хрома увеличивает

ферритный и аустенитный. Аустенитные

сопротивляемость образованию окалины,

сплавы находят наибольшее применение,

но вместе с этим для поддержания

поскольку их микроструктура

аустенитной микроструктуры требуется

обеспечивает превосходную по

и увеличение никелевой составляющей.

сравнению с углеродистой сталью

Добавки алюминия или кремния

Примеры использования ЖС:

ковкость и жароупорность. Эти свойства

могут улучшить окалиностойкость,

• Печи для термической обработки

обязаны наличию в них никеля,

обеспечиваемую хромом. Да и

• Печи для науглероживания

содержание которого в таких сталях

никель привносит дополнительные

• Озоление отходов хлорсодержащих

варьируется от 8 до 75%, что и создаёт аустенитную микроструктуру. В приведённой ниже таблице показаны

преимущества: он увеличивает сопротивляемость цементации (науглероживанию), которая может происходить в печах для термической

некоторые типичные ЖС, самой

обработки и при переработке

известной из которых является марка 304.

углеводородов; он также помогает

При повышенных температурах в

противостоять атаке галогеновых газов —

результате взаимодействия с кислородом

например, хлора.

в стали формируется оксидный слой

Эти никельсодержащие ЖС являются

(окалина), что вызывает потерю металла.

незаменимыми сплавами, поскольку дают

Высокие уровни содержания хрома в

возможность использовать оборудование

ЖС замедляют утолщение окалины и

при высоких температурных режимах и в

снижают потерю металла. Увеличение

химической промышленности.

Номинальный состав Сплав

пластических масс

Максимальная температура.* Ni

Cr

Fe

Other

304 (S30400)

8

18

72

925 °C (1700 °F)

310 (S31008)

20

25

52

1150 °C (2100 °F)

330 (N08330)

35

19

43

Si: 1.25

Феррит Объёмноцентрированная кубическая структура Добавить никель

1150 °C (2100 °F)

800H (N08810)

31

21

45

980 °C (1800 °F)

600 (N06600)

76

15.5

8

1090 °C (2000 °F)

601 (N06601)

61.5

22.5

14

Al: 1.4

1200 °C (2200 °F)

602CA (N06025)

63

25

9

Al: 2.2

1230 °C (2250 °F)

Аустенит Гранецентрированная кубическая структура

* Предлагаемые максимальные температуры в воздушной среде, непрерывное функционирование

«НИКЕЛЬ», NICKEL, VOL. т. 39,39,№Nº1, 1,2024 2024г. | 13

СПРОСИ ЭКСПЕРТА ПОПУЛЯРНЫЕ ВОПРОСЫ НА САЙТЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ИНСТИТУТА НИКЕЛЯ

В О

В.: Мы выгнули пластину из сплава марки 304L (UNS S30403) толщиной 10 мм с помощью холодной деформации в эллиптическое выпуклое днище. Согласно «Правилам устройства

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 материалов, заинтересованным в получении технической помощи. Для того, чтобы никель, эта команда всегда готова

таких, например, как нержавеющие стали,

О Н Л А Й Н

никелевые сплавы и никелирование

WWW.NICKELINSTITUTE.ORG ПОДПИШИТЕСЬ бесплатно на журнал «Никель». При появлении нового выпуска на сайте вы будете получать уведомление по электронной почте www.nickelinstitute.org

СЛЕДИТЕ ЗА НОВОСТЯМИ О НАС в Твиттере X @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

марки 304L. Почему происходит такое большое расхождение в уровнях феррита и как это

Однако аустенит марки 304L

феррит — он измеряет присутствие

метастабилен. Это означает, что часть

магнитных микроструктур в

аустенита может трансформироваться

металле. Самой известной магнитной

в другую микроструктуру. Она

микроструктурой является феррит.

известна как мартенсит деформации.

Аустенитные нержавеющие стали, такие

При пластической деформации

как марка 304L, в состоянии полного

(деформация в холодном состоянии)

отжига фактически немагнитны из-за

он приобретает магнитные свойства.

своей аустенитной микроструктуры

Ферритоскоп не может различить эти

благодаря содержанию никеля.

две разные микроструктуры — феррит и мартенсит, так как они обе являются

Влияние холодной обработки на магнитную проницаемость хромоникелевых нержавеющих сталей

магнетиками. Другие нержавеющие стали с более высоким содержанием никеля являются устойчивыми к этой мартенситной

15

Магнитная проницаемость H=50

консультации по широкому ряду тем,

ИЩИТЕ ПРЕДЫДУЩИЕ НОМЕРА журнала «Никель» в архиве онлайн, начиная с июля 2009 г. www.nickelinstitute.org/library/

Feritscope®) мы определили, что феррит в месте перехода в донышко составляет

35–45%, в то время как вдали от этого места уровень феррита в материале <3%. Тест на

О.: Ферритоскоп не измеряет именно

бесплатно предоставлять технические

ЧИТАЙТЕ журнал «Никель» онлайн на нескольких языках www.nickelinstitute.org/library/

максимального содержания феррита. С помощью ферритоскопа Фишера (a Fischer

исправить?

пользователи с уверенностью применяли

«НИКЕЛЬ»

термообработка (отжиг) ей не требуется. Наш клиент установил 3%-ый предел

подтверждение марки материала показывает, что материал соответствует составу

и спецификаторам никельсодержащих

ЖУРНАЛ

и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», послеформовочная

301 (6% Ni)

трансформации, как показано на

304 (8% Ni)

рисунке.

316 (10% Ni)

12

310 (20% Ni)

Если бы вы протестировали пластину до деформации, вы бы обнаружили, что

9

вся пластина показывает содержание феррита <3%. Содержание феррита не может увеличиться при холодной

6

деформации. Если же вы хотите убрать мартенсит, единственный способ это

3

сделать — отжечь выпуклое днище. Эта теплообработка трансформирует

0

20

40

60

80

Обжатие в холодном состоянии (%)

мартенсит обратно в аустенит. Для стали марки 304L минимальная температура отжига — 1040 °C (1900 °F).

14 | «НИКЕЛЬ», NICKEL, VOL.т. 39, 39, Nº № 1, 2024 г.

Никель можно обнаружить везде — от нанонитей до нержавеющих сталей. Но каковы свойства никеля, которые делают его неотъемлемой частью предметов, использующихся в нашей каждодневной жизни?

ПОЧЕМУ НИКЕЛЬ? Кухонная раковина из нержавеющей стали

Кухонная раковина из нержавеющей стали Никельсодержащая нержавеющая сталь — это идеальный материал для раковин. Он обладает великолепной коррозиестойкостью и благодаря добавкам никеля (как в марке 304 (UNS S30400)) её можно подвергнуть деформации и выгнуть глубокую чашу.

Никель в марке 304 (UNS S30400) создаёт структуру с высоким коэффициентом низкотемпературного упрочнения, что помогает равномернее распределить деформацию: у неё этот коэффициент выше, чем у углеродистой стали или ферритной нержавеющей стали. Высокий коэффициент низкотемпературного

упрочнения означает, что по мере растягивания материала значительно увеличивается прочность растягиваемого участка. В конце концов она настолько усиливается, что начинает оказывать сопротивление дальнейшей растяжке, и тогда другие более слабые участки тоже начинают растягиваться.

В результате растяжка не концентрируется только на одном участке, но распространяется на бóльшую часть материала, что позволяет равномерно выгнуть более глубокую чашу. Если бы использовались материалы с более низким коэффициентом низкотемпературного упрочнения, то растяжка была бы сконцентрирована только в одном определённом месте, что привело бы к преждевременному разрыву до того, как материал оказался достаточно растянут.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

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

UNS

C

Co

Cr

Cu

Fe

N01555 Pg 5

0.07 max

0.05 max

0.01 max

0.01 max

0.05 max

Mn -

S30400 Pg 8, 15

0.08 max

-

18.020.0

-

bal

S30403 Pg 14

0.030 max

-

18.020.0

-

S31603 Pg 8, 12, 16

0.030 max

-

16.018.0

S32205 Pg 2

0.030 max

-

S32304 Pg 2

0.030 max

-

Mo

N

Nb

Ni

P

S

Si

Ti

-

-

0.05 max

54.057.0

-

-

-

bal

2.00 max

-

-

-

8.010.5

0.045 max

0.030 max

1.00 max

-

bal

2.00 max

-

-

-

8.012.0

0.045 max

0.030 max

1.00 max

-

-

bal

2.00 max

2.003.00

-

-

10.014.0

0.045 max

0.030 max

1.00 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

-

21.524.5

0.050.60

bal

2.50 max

0.050.60

0.050.20

-

3.05.5

0.040 max

0.030 max

1.00 max

-

NICKEL, VOL. 39, Nº 1, 2024 | 15

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПРЕДОСТАВЛЕН: IMAGE © IWAN BAAN

ЭФФЕКТНЫЙ СПЛЮЩЕННЫЙ БОБ Под этим необычным небоскрёбом, башней Дженга (Jenga Tower), расположилась долгожданная первая в Нью-Йорке постоянная инсталляция британского художника Аниша Капура. Известный как Half Bean («Полфасолины» – это неофициальное наименование), этот блестящий боб как бы протиснулся под здание компании Герцог и де Мюрон (Herzog & de Meuron) на улице Леонард-стрит, 56, квартала Трибека. Инсталляция торжественно открылась в январе 2023 г., через пятнадцать лет после того, как была заказана, что говорит о сложности проекта, влиянии на него экономических факторов и ограничения поездок в связи с пандемией COVID-19.

Проект, инициатором которого стала группа Alexico Group, — это блестящий пример инновации в искусстве и архитектуре.

Компания Performance Structures, Inc., также изготовившая установленную в Чикаго инсталляцию Капура «Облачные ворота» («Фасолина») (Cloud Gate (the Bean)), успешно справилась со многими сложностями, возникавшими в процессе сварки и обеспечения обтекаемости конструкции, и создала безупречно гладкую поверхность скульптуры. Каждый срез фигуры опирается на отдельную несущую конструкцию, причём опорные рамы нижней части прикреплены болтами к поверхности площади и кабелям, на которые подвешены сами срезы. При ветре, под снегом и дождём и даже просто при перепаде температур пружинные захваты позволяют скульптуре немного шевелиться. Выполненная в вырезанных с высокой точностью панелях из полированной

16 «НИКЕЛЬ», | NICKEL, VOL. 39,№Nº1, 1,2024 2024г. т. 39,

нержавеющей стали марки 316L (UNS S31603) с идеальной зеркальной поверхностью, эта 40-тонная фигура, напоминающая эллипсоид размерами 15 м (длина) х 6 м (высота) (48 фут. х 19 фут.), своим основанием опирается на мостовую. Завершающая часть скульптуры была собрана вокруг массивной внутренней конструкции, сварена, отшлифована и отполирована прямо на месте установки. А. Капур прокомментировал это так: «Эта работа представляет собой форму, выполненную в нержавеющей стали, которая вместе с тем мягка и эфемерна. Зеркала останавливают нас, поглощают, затягивают так, что время нарушает свой привычный темп и, похоже, замедляется. Именно этот материал создаёт новый тип бесплотного, нематериального пространства».