«НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г.

Ж У Р Н А Л

НИКЕЛЬ

ЖУРНАЛ ПОСВЯЩЁН НИКЕЛЮ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЮ «НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г.

Ровно столько никеля, сколько нужно Никель в низколегированных сталях

Никель на Марсе Компания SpaceX запускает мегаракету

Вопросы и ответы Интервью с Марией Хосе Ландейрой Эстергаард из компании Topsoe

КОМПАНИЯ © ROYAL CARIBBEAN INTERNATIONAL

ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ № 31 «ИКОНА МОРЕЙ» КОМПАНИИ ROYAL CARIBBEAN Продукция компании Stalatube для этого проекта: Полые профили из нержавеющей стали марки 316L (UNS S31603) (EN 1.4404) размерами 100 x 60 x 5,0 мм и 100 x 100 x 5,0 мм Полые профили из нержавеющей стали марки 316Ti (UNS S31635) (EN 1.4571) размером 80 x 60 x 5,0 мм Сварные полые профили с двумя продольными сварными швами из нержавеющей стали марки 316 (UNS S31600) (EN 1.4401) размером 120 x 80 x 5 x 6000 мм

22 || «НИКЕЛЬ», «НИКЕЛЬ»,т.т.39, 39,№№2,2,2024 2024г. г.

«Икона морей» (Icon of the Seas) — это круизный корабль, построенный для компании Royal Caribbean International. Он был введён в эксплуатацию 27 января 2024 г. в порту Майами и при длине 365 м и ширине 50 м стал самым большим круизным кораблём в мире с валовой грузоподъёмностью 248 663 т. Судовая команда корабля составляет 2350 человек, его пассажировместимость — 5610 чел. при двухместном размещении или 7600 чел. при максимальной загрузке. Для противостояния экстремальным погодным условиям в некоторых деталях корабля используется никельсодержащая нержавеющая сталь. Компания Stalatube, переработчик продукции из нержавеющей стали, сотрудничала со своим давним партнёром компанией Tuteka, поставщиком отрасли морских перевозок. Компания Stalatube поставила компании Tuteka брусья и профили из нержавеющей стали, которые использовались для изготовления перильного ограждения лестничных пролётов и стеклянных ветрозащитных экранов для зон аквапарка, находящегося на верхней палубе корабля. Ветрозащитные экраны

спроектированы таким образом, что могут выдерживать экстремальные погодные условия — такие, например, как ветры силой 270 км/час (170 миль/ час). К тому же стеклянные панели ветрозащитных экранов тяжелы, из-за чего колонны должны быть негибкими, жёсткими и коррозиестойкими в морской среде. Конструктивная продукция из нержавеющей стали была также использована для изготовления конусообразных вентиляционных труб, интегрированных в графический дизайн корабля. Партнёры готовятся к производству двух новых суперсовременных круизных лайнеров, строительство которых должно начаться в ближайшие годы на верфях г. Турку в Финляндии.

КОЛОНКА РЕДАКТОРА: РОВНО СТОЛЬКО НИКЕЛЯ, СКОЛЬКО НУЖНО Разработка новых сплавов — процесс сложный. Определение оптимальной комбинации легирующих элементов для производства лучшей для данной области применения легированной стали не только искусство, но и наука. Расчёт этого «ровно необходимого» количества никеля для конкретного оборудования — сложная задача

РИЧАРД ВУДЖЕТТ (RICHARD-WOODGETT)

составляющей, которая обеспечит требуемые свойства при оптимальной цене. И, как показывает приведённая внизу таблица, зачастую решающую роль играет всего лишь малая доля никеля, прибавляющая сплаву только необходимую величину ударной вязкости, прочности, термостойкости и свариваемости. В этом выпуске журнала «Никель» мы выводим на первый план поиск лучших сплавов, готовых противостоять таким нагрузкам, которые должны выдерживать самые высокие в мире морские ветроэнергетические установки.

15 12

СРЕ ДНЕЕ СОДЕРЖ А НИЕ НИК Е Л Я В М А РК А Х ЛЕГ ИР ОВА ННОЙ С ТА ЛИ

14.3%

Коралловая оранжерея Никельсодержащая нержавеющая сталь создаёт устойчивый каркас для подводной

9

оранжереи, поддерживая рост кораллов

7.3%

6

и морскую жизнь на рифе Джона Брюера,

1.0%

0.6%

1.5%

Стали для корпусов высокого давления

Средняя легированная сталь

1.1% Высокопрочные стали

1.2% Подвергаемые термообработке стали

Броневая/ защитная сталь

Криогенные стали

1.2% Науглероживаемые стали

1.8%

0

Водостойкие стали

Большой барьерный риф, Австралия.

3

Мартенситностареющие стали

Среднее содержание никеля в марках легированной стали %

© КОМПАНИЯ SMR GMBH, ИССЛЕДОВАНИЕ РЫНКА СТАЛИ И МЕТАЛЛОВ, 2023 (STEEL & METALS MARKET RESEARCH GMBH 2023) /ИНСТИТУТ НИКЕЛЯ

для металлургов и инженеров. Цель — найти оптимальную величину никелевой

Пожалуй, космические полёты предъявляют ещё большие требования, чем агрессивные морские условия. Обратитесь к статье на стр. 8, и вы узнаете, как Илон Маск полагается на никельсодержащую нержавеющую сталь в своём стремлении послать космический корабль Starship ещё дальше — на Марс и обратно. Сравните это ещё с одним замечательным способом использования никеля в нержавеющей стали в сложных условиях. Подводная художественная инсталляция британского скульптора Джейсона деКейреса Тейлора в Австралии, фотография которой помещена на задней обложке, обеспечивает убежище уязвимым видам морской фауны. Взгляните на его океаническую оранжерею для выращивания кораллов, установленную на глубине 16 м. Это всего лишь несколько примеров того, как ровно необходимое количество никеля может помочь улететь выше и дальше или опуститься глубже. Клэр Ричардсон Редактор журнала «Никель»

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г. | 3

03 04 06 08 10 12 13 14 15 15 16

Пример из практики № 31 «Икона морей» компании Royal Caribbean Колонка редактора Ровно столько никеля, сколько нужно

НИКЕЛЬ

Никель. Занимательные факты Производство никеля Латериты и сульфиды Мегаракета компании SpaceX Запуск с никелем Компания Topsoe Интервью с д-ром Марией Хосе Ландейрой Эстергаард Ровно столько, сколько нужно Никель в низколегированных сталях

КОРЕЙСКИЙ ИНСТИТУТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ (KOREA INSTITUTE OF SCIENCE ANF TECHNOLOGY (KIST))

02

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ФАКТЫ

СОДЕРЖАНИЕ

Никелевые сплавы Нитинол — металл, который помнит Технические вопросы и ответы Почему никель? Выдержки из Универсальной системы обозначений металлов и сплавов Подводный музей Джейсон деКейрес Тейлор

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), Ричард Матесон (Richard Matheson), Гир Мо (Geir Moe), Ким Оукс (Kim Oakes), Лайл Триттен (Lyle Trytten), 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: bytecodeminer стр. 6 iStock©enviromantic, стр. 12 iStock©ratpack22

4 | «НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г.

Усовершенствование бифункциональных катализаторов Группа корейских исследователей придумала инновационный метод повышения обратимости и долговечности электродов, использующий бифункциональные катализаторы из сплава никеля и платины. Команды из Пхоханского университета науки и технологии (POSTECH) и университета Ёнсе (Yonsei University) совместно с Научно-исследовательским центром чистой энергии (Clean Energy Research Center) при Корейском институте науки и технологии (Korea Institute of Science and Technology (KIST)) заменили отдельные катализаторы на бифункциональные платиноникелевые. Эти катализаторы из нового сплава обладают октаэдральной (восьмигранной) структурой, которая демонстрирует как реакцию каталитического восстановления кислорода, так и реакцию его генерации. Эта работа направляет в новое русло развитие бифункциональных катализаторов, важной технологии для электрохимической конверсии энергии. Она также послужит будущему коммерческому использованию электрохимических систем, таких как унифицированные возобновляемые топливные элементы (Unitized Renewable Fuel Cells (URFC)), и их углеродной нейтральности.

Основополагающие принципы устойчивого развития

Впервые в Индии Возвышающееся на 62 м первое в Индии здание с фасадной диагональнорешётчатой структурой из нержавеющей стали является не только свидетельством инноваций, но также сейсмостойкой и энергосберегающей конструкцией. У находящейся в г. Мадрасе (Ченнаи) новой штаб-квартиры страховой компании United India Insurance Company оригинальный закруглённый профиль, произведённый из почти 1 тыс. тонн высококачественной нержавеющей стали марки 316L (S31603). В отличие от конструкций обычного типа в этой коренным образом изменённой

Повсеместно растёт осознание стратегической важности никеля как критически необходимого материала для «энергетического перехода» и «устойчивой мобильности». Производство никеля на подъёме во всём мире, в том числе в тех регионах, где не хватает знаний о никеле и его ответственном использовании. Информация и опыт, накопленные Институтом никеля за более, чем сорокалетний срок работы, использованы при разработке «Основополагающих принципов устойчивого развития» (Sustainability Guiding Principles). Цель этих принципов — предоставление компаниям-производителям специально разработанной для никеля методологической помощи в их работе по достижению высоких стандартов в области экологического, социального и корпоративного управления (ESG — environment, social and corporate governance), а также содействие в их практической работе в рамках как никелевого сектора, так и всей производственно-сбытовой цепи. Новая публикация доступна на сайте www.nickelinstitute.org. В ней приведены полезные источники и ссылки.

конструкции совсем нет колонн. Фермы из нержавеющей стали служат главной несущей конструкцией здания. Г-н Абьюдей Джиндал (Abhyuday Jindal) из компании Jindal Stainless сообщил: «Это — архитектурное чудо в стекле и нержавеющей стали, вне всякого сомнения, ласкающее взор».

Компании из США Sigma Fasteners, Dipsol и Integran совместно разработали наноструктурированную систему никель-цинкового покрытия для объектов нефтегазовой промышленности, находящихся в прибрежной акватории, где суровые природные условия требуют инновационных решений. Это покрытие с торговой маркой ZNnGard™ создано с целью заменить традиционное кадмиевое, что устранит экологические проблемы и проблемы охраны труда и безопасности на рабочем месте, одновременно значительно улучшив эксплуатационные параметры и снизив стоимость жизненного цикла. Покрытие на основе авторской технологии производится путём осаждения Zn-Ni пульсирующим током в щелочном химическом растворе. Ряд преимуществ включает повышенную твёрдость, сопротивляемость коррозии, великолепную адгезию покрытия, высокую размерную стабильность, отсутствие водородного охрупчивания и превосходную поверхностную отделку.

КОМПАНИЯ CONSTRUCTION CATALYSERS PVT. LTD.

Компании Sigma Fasteners, Integran Technologies © 2023

Новое покрытие, подходящее для морской среды

Стив Кабрал (Steve Cabral) из компании Sigma Fasteners заявил: «Мы рады, что выводим эту технологию на рынок, решая застарелые проблемы и удовлетворяя спрос».

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г. | 5

НИКЕЛЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ЧАСТЬ 2 ПЕРЕРАБОТКА НИКЕЛЕВЫХ ЛАТЕРИТОВ ПЛАВКА Во второй части этой серии мы подробнее

На сегодняшний день латериты составляют более 70% как производства никеля,

осветим характерные особенности

так и известных рудных ресурсов, и вот уже некоторое время они являются самым

латеритов, одного из двух основных типов

быстрорастущим источником никеля.

никелевых руд, и рассмотрим плавку, самый распространённый способ их переработки.

Латеритные рудные тела

обработки в РЭП состоит из трёх главных

Латеритные рудные тела формируются

этапов: сушка, восстановление и

из-за выветривания/вымывания горных

плавление. Обычно в плавку подаётся

пород просачивающейся водой, что

сапролитная руда, но лимонитные руды

создаёт пласты над коренной породой.

тоже можно плавить. Большинство

Другие вариации этих рудных тел могут

предприятий следует изложенному ниже

содержать алюминий (бокситы) или

процессу, но существуют и исключения.

золото, причём их состав определяется родительской коренной породой и степенью вымывания. Никелевые латериты происходят от коренных пород с высоким содержанием магния и низким содержанием никеля в кремниевых породах. Во время вымывания химические элементы растворяются и становятся подвижными, после чего рекристаллизуются. Эти процессы могут создавать латеритные отложения в течение миллионов лет, хотя некоторые обнажённые отложения в средних широтах и северных зонах не изменяются полностью и даже через миллиарды лет. Двумя главными методами переработки латеритных руд являются плавка и кислотное выщелачивание под высоким давлением (КВВД — HPAL). Плавка главным образом применяется к сапролитным рудам для получения ферроникелевых сплавов (ферроникель — FeNi и никельсодержащий чугун — NPI), тогда как КВВД используется главным образом для переработки лимонита или для получения более чистого конечного продукта.

6 | «НИКЕЛЬ», Т. 39, № 2, 2024 Г.

Маршрут обработки в РЭП Подготовленная руда (раздробленная и по необходимости блендированная) высушивается в барабанной сушилке, которая, как правило, работает на угле или газе как источнике тепла, необходимого для удаления некоторого количества свободной влаги в руде, и нагревает её до температуры, превышающей 100 °C. Цель сушки — получить неклейкий и непыльный материал для следующих производственных этапов. После сушки руда поступает в роторную печь для дальнейшей сушки и начала химической обработки. В роторной печи нагрев повышается за счёт сгорания ископаемого топлива, и температура поднимается почти до 900 °C. В качестве химического восстановителя также добавляется высокоуглеродный продукт, например уголь-антрацит, для удаления кислорода из минералов-оксидов железа и никеля, чтобы произвести их в металлической форме. Для корректировки химии плавления может быть также добавлен известняк. Всё это

Плавка латеритов

оборудование для горячей обработки

Сейчас в промышленности преобладает

во вращающемся барабане генерирует

применение роторной электрической

пыль, которую необходимо улавливать

печи (РЭП). Доменные печи теперь

из дымовых газов, и твёрдые фракции

используются не так часто. Маршрут

должны быть пущены в повторную

переработку, что усложняет и процесс

Процесс плавки очень энергоёмок.

улавливания пыли, и её последующее

Для получения тепловой энергии и

смешивание со свежим сырьём на входе.

химического восстановления в нём

Горячая частично восстановленная руда затем подаётся в электрическую печь, где завершается процесс химического восстановления. Руда плавится при

используются ископаемые виды топлива, когда выбросы металлической пыли от сгорания угля в плавильных печах эквивалентно загрязнению от работы

и непрерывной реакции углерода,

угольных электростанций. Получаемые в

добавляемого в печь, а также реакции

процессе производства шлаки достаточно

углеродных электродов, которые медленно

стабильны, и их зачастую используют как

расходуются. В конечном результате

строительный материал.

получается жидкий «металлизированный»

Применение подхода полного

более лёгкие шлаковые материалы продолжают плавать на поверхности. Расплавленный ферроникелевый сплав рафинируется, чтобы удалить материалы, негативно влияющие на последующие процессы сталеварения. Затем этот сплав либо отвердевает для дальнейшей транспортировки, либо в некоторых современных интегрированных предприятиях сразу транспортируется в горячем виде непосредственно для сталеварения. Крупногабаритное ротационное оборудование должно непрерывно работать при высоких температурах, а роликовые системы должны

БА РА БА НН А Я С У ШИ ЛК А ≈ 120 °C

под контролем, загрязнение воздуха

за счёт использования электричества

оседает на дно печи и удаляется, а

Влажная руда (сапролит) Энергетический уголь

а также электроэнергия. В том случае,

температуре около 1500 °C, достигаемой

ферроникелевый продукт, который

Упрощённый процесс с использованием РЭП

Энергетический уголь Низкосортный уголь

РОТОРН А Я ПЕЧЬ ≈ 800 °C—1000 °C

Электродная масса

жизненного цикла

Электричество

Для таких металлов, как никель, подвергающихся интенсивной вторичной переработке, воздействие на окружающую

П Л А ВИ ЛЬН Я

среду, связанное с их первоначальным

≈ 1500 °C

производством, может со временем

Шлак

амортизироваться в зависимости от того, как часто извлекается никель в конце одного цикла жизни продукции

Жидкий FeNi/NPI

(например, из отработанных никелевых аккумуляторных батарей или никельсодержащих нержавеющих сталей)

Диаметр барабанных сушилок, как правило,

и идёт в повторное использование в

3 - 5 м при длине 30 - 50 м, тогда как длина

следующем. Полный жизненный цикл

роторных печей может намного превышать

никеля обычно намного дольше, чем

100 м.

жизненный цикл тех продуктов, в состав которых он входит.

содержаться в хорошем состоянии.

В следующем выпуске журнала «Никель»

Электрические печи требуют постоянного

мы рассмотрим процесс кислотного

энергоснабжения и потребляют большое

выщелачивания под высоким

количество электроэнергии, на некоторых

давлением (КВВД — HPAL). Мощности,

производствах — до 40 МВт-ч на тонну

использующие этот процесс, сейчас

производимого никеля. Для обеспечения

интенсивно растут, стремясь насытить

долговечности футеровки большинству

рынки производства аккумуляторных

печей требуются сложные охлаждающие

батарей промежуточными никелевыми

Обычный состав

системы.

продуктами.

латеритных отложений

Тип минерала

Типовое содержание Fe

MgO

Ni

>50%

<0.5%

<0.5%

Лимонит (подаётся в КВВД)

40—50%

0,5—5%

0,8—1,5%

Переходная зона

25—40%

5—15%

1—2%

Сапролит (подаётся в плавильню)

10—25%

15—35%

1,5—3%

5%

35—45%

0,30%

Железистый песчаник (вскрышная порода)

Скальная порода

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г. | 7

ЗАПУСК С НИКЕЛЕМ КОМПАНИЯ SPACEX ЗАПУСКАЕТ МЕГАРАКЕТУ Агентство NASA рассчитывает на

Компания SpaceX продолжает дорабатывать ракету-носитель Starship, и в июне 2024 г. был

успех летательного аппарата Starship

совершён четвёртый испытательный полёт этой двухступенчатой мегаракеты с никелем

в деле возврата человечества на Луну. Последним полётом на Луну с экипажем на борту была миссия Apollo 17 в 1972 г. Цель компании SpaceX состоит не только в возврате людей на Луну, но и в том, чтобы полететь дальше и достичь Марса.

на борту. Никель играл главную роль в обеспечении оптимальной прочности и стойкости ракеты при достижении экономии за счёт большого масштаба производства. Испытательные полёты являются

намекнула, что окончательный выбор

платформой для изучения и продвижения

пал на другую марку стали 300-й серии с

успешных элементов программы.

оптимизированными свойствами.

Четвёртый запуск являет собой значительный этап, так как из всех запущенных ракет эта является самой крупной и мощной. У Starship две ступени: супертяжёлый стартовый двигатель и космический летательный аппарат Starship. Главный

Может, так будет выглядеть жизнь на

КОМПАНИЯ SPACEX

Марсе?

8 | «НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г.

Обе ступени снабжены двигателями Raptor, в камерах сгорания которых используется сплав 718 (N07718) на никелевой основе из-за его исключительной прочности и термостойкости.

каркас сделан из никельсодержащей

Первоначально планировалось

нержавеющей стали 300-й серии.

построить ракету из углеродного

Предыдущие прототипы были

волокна, выбранного из-за его высокой

произведены из марки 304L (UNS S30403),

прочности на растяжение и малой

которую, возможно, использовали и

плотности. Однако в декабре 2018 г. этот

в этом случае, хотя компания SpaceX

структурный материал был заменён

путём вертикального монтажа и

Маск перечислил несколько причин

сварки цилиндров из нержавеющей

замены материала, в том числе низкую

стали, которая не сложнее рутинной

стоимость, лёгкость производства,

сварки цистерн из нержавеющей

повышенную прочность нержавеющей

стали. Поскольку ракету собираются

стали при криогенных температурах и

использовать неоднократно, ей, возможно,

жаростойкость.

предстоят ремонты, которые будет легко

Согласно Маску, углеродное волокно

осуществлять.

чрезвычайно дорого, его стоимость

В общем, никельсодержащая

достигает 135 долл./кг (или 2,2 фунта),

нержавеющая сталь помогает

при этом около 35% материала уходит в

ракете-носителю Starship достичь

обрезки в процессе раскроя и формовки.

главных целей — контроля стоимости

Стоимость же нержавеющей стали менее

запуска, повторного использования

3 долл./кг и отходов при её использовании

обеих ступеней ракеты, увеличения

очень мало.

выводимой на орбиту массы полезной

Преимущество нержавеющей стали также

загрузки, способствования частому

в высокой точке плавления, что позволяет

запуску и создания крупносерийного

ей противостоять высоким температурам,

производственного процесса. Всё это

возникающим во время возврата в

можно использовать в широком спектре

атмосферу, и сокращает потребность в

космических программ.

теплоизоляции.

Признанный успешным последний

К тому же процессы изготовления

запуск продвигает амбициозный проект

из нержавеющей стали протекают и

компании SpaceX основать колонии

легче, и быстрее. Ракета изготовляется

поселенцев на Луне и Марсе.

КОМПАНИЯ SPACEX

КОМПАНИЯ SPACEX

нержавеющей сталью 300-й серии. Илон

Космический летательный аппарат Starship Супертяжёлый стартовый двигатель Двигатель Raptor

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г. | 9

ИНТЕРВЬЮ С Д-РОМ МАРИЕЙ ХОСЕ ЛАНДЕЙРОЙ ЭСТЕРГААРД, СТАРШИМ МЕНЕДЖЕРОМ ОТДЕЛА ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА КОМПАНИИ TOPSOE Датская технологическая компания Topsoe известна своими знаниями катализаторов и передовых технологий в химической и металлообрабатывающих (рафинировочной и аффинажной) отраслях промышленности. Мы поговорили со специалистом в области материаловедения д-ром Марией Хосе Ландейрой Эстергаард, руководителем оптимизации производства, о роли никеля в производственных процессах компании Topsoe и её интересе к материаловедению.

ФОТОГРАФИЯ КОМПАНИИ COLLIN RICHIE PHOTOGRAPHY

В.: Расскажите о себе и о том, как вы заинтересовались материалами. Решение следовать стезе науки и

в среднем каждые полтора года в Дании, Индии и по мере необходимости в других отделениях компании Topsoe.

технологии было продиктовано корыстным расчётом: казалось, что химия открывает самые большие возможности

В.: Расскажите больше о компании и роли

найти работу. В университете я

никеля в новаторских технологиях Topsoe.

специализировалась в электрохимии. Меня восхищал тот факт, что такие малые частицы, как электроны, заправляют Д-р Мария Хосе Ландейра Эстергаард, старший менеджер отдела оптимизации производства, компания Topsoe

всеми реакциями. Электрохимия привела меня к теме коррозии — я прочла книгу авторов Фонтана и Грини «Восемь форм коррозии» (8 forms of corrosion by Fontana & Greene). Моя докторская диссертация по коррозии на сероочистительных заводах привела к моей первой работе на компанию FLSmidth, производителя цемента.

Приверженность компании Topsoe проблеме устойчивого развития очевидна, хотя бы исходя из фокуса её исследований — создание технологий, которые снижают выбросы парниковых газов и продвигают использование возобновляемых источников энергии. Наши инновации посвящены изменению климата и нехватке ресурсов. Topsoe играет критически важную роль в поддержке перехода на более устойчивый и экологичный

В.: Когда вы начали работать на компанию Topsoe? В 2001 г. я стала первым инженером в области материалов и коррозии, который убедился, что специалист такого профиля компании необходим в штате, а не в качестве консультанта. Я быстро

10 | «НИКЕЛЬ», Т. 39, № 2, 2024 Г.

промышленный ландшафт путём повышения энергоэффективности и развития альтернативных чистых источников энергии. Первый успех пришёл к компании в 1948 году с разработкой первого никелевого катализатора.

поняла, что инженеры, не занимающиеся

Сегодня Topsoe поставляет широкий

материаловедением, нуждаются в

спектр катализаторов на никелевой

солидной специальной подготовке,

основе и технологию процесса,

чтобы мы просто друг друга понимали.

необходимого для производства чистых

Поэтому я разработала учебный курс по

видов топлива из нефти и отходов,

материалам и коррозии для сотрудников

исключающего вредные выбросы

компании. Такие занятия я проводила

электростанций и повышающего

эффективность промышленных

высоких температур. Сплавы также

процессов.

должны выдерживать пуски и остановку

В.: Например?

оборудования, а также температурные

Некоторые ключевые темы нашей

пики и скачки давления.

работы, основанные на многолетних

Никелевые сплавы особенно важны для

исследованиях и новаторских решениях,

влажных сред гидроочистки с высокой

включают: зелёный водород, процессы

концентрацией хлоридов либо для сухих

конвертирования возобновляемого

сред с очень высокими температурами,

электричества в зелёные виды

такими как в некоторых агрегатах

топлива и химические вещества,

печей, использующихся в технологиях

улавливание и использование углерода,

получения синтетического горючего газа.

электрохимические процессы для более экологичного производства химических веществ и топлива, конверсия биомассы.

В.: Что самое интересное в вашей работе? Что вдохновит вас в будущем?

В.: Какие никельсодержащие материалы

На моих предыдущих должностях

широко используются в процессах компа-

специалиста по материаловедению

нии Topsoe и почему?

и менеджера интереснее всего было

Никельсодержащие материалы являются составной частью многих процессов, разрабатываемых компанией Topsoe, в

подбирать самые подходящие для агрессивных сред сплавы, проводить

Мария дала совет молодым людям, стремящимся к карьере в области материаловедения

анализ повреждений и накапливать знания о материалах и механизмах их

1. Никогда не переставайте проявлять

свойств и долговечности в экстремальных

разрушения в технологиях компании

любопытство. Будьте открыты новым

условиях.

Topsoe. Моей целью стало создание

первую очередь из-за их каталитических

Например: — Катализаторы гидроочистки. Никель является критически важным компонентом большинства катализаторов гидроочистки в

команды экспертов в области материалов и коррозии в рамках существующих и новых технологий компании, чтобы они могли обходиться без меня. Создание отдела с экспертами-

перерабатывающей промышленности.

металлургами, инженерами-сварщиками

Он способствует удалению серы, азота

и специалистами в области конечных

идеям и ломайте стереотипы.

2. Сначала думайте, потом действуйте. Когда возникают трудности, нам часто приятнее сделать хоть что-нибудь и побыстрее, но существует риск поспешного выбора не лучшего пути решения проблемы.

3. Женщинам, выбравшим эту область знаний, важно не бояться высказывать свои

и прочих загрязнителей из нефти; его

элементов было воистину благодарным

великолепные каталитические свойства

трудом, особенно радовал существующий

усиливают реакции гидрогенизации,

в отделе командный дух, хотя команда

существенно важные для производства

что наука предназначена только для

и была разбросана по трём разным

более чистых видов топлива, таких как

мужчин. В нескольких странах не признают

производственным площадкам.

низкосернистое дизельное топливо, бензин и авиационное топливо.

— Катализаторы риформинга. Катализаторы на основе никеля широко применяются в парометановом риформинге при производстве водорода. Никель эффективно содействует конверсии метана и пара в водород и моноксид углерода (угарный газ). Это основной процесс в производстве водорода в различных промышленных целях.

В своей нынешней роли в группе оптимизации производства мне нравится планировать и продвигать проекты по оптимизации потребительских

Мы подбираем сплавы для всего оборудования и труб, принимая во

женщин-учёных, а в других к нам начинают относиться серьёзно только после того, как нам удалось показать на практике свои знания и способности.

4. Выберите себе досуг, хобби, страстное увлечение. Часто то, что мы узнаём за

Effects, and Criticality Analyses — типам

пределами нашей работы, оказывается

разрушений, воздействиям и анализу

напрямую применимым к рабочим

критических состояний) для патентного

ситуациям и способствует превращению

оборудования компании Topsoe. Мне

специалиста-материаловеда в разносто-

невероятно нравится мотивировать сотрудников на внесение своего вклада этом под удар качество и надёжность, на

сталь и никелевые сплавы компанией Topsoe?

ценность. Всё ещё существуют стереотипы,

свойств и т.н. FMECA (Failure Mode,

в улучшение технологии, не ставя при

В.: Как ещё используются нержавеющая

мысли и мнение и демонстрировать свою

получение полноценных результатов и представление их соответствующим партнёрам.

ронне развитого человека. Я думаю, что мы должны следовать подходу д-ра Топсе и стремиться оставить после себя мир лучше, чем мы его получили; и я каждый день — как на работе, так и вне её — изо всех сил стараюсь вносить свой вклад в достижение этой цели.

Я мечтаю, чтобы в будущем росли

внимание потенциальную порчу

команды таких координаторов,

механизмов в данной конкретной среде

занимающихся анализом причин

и механические свойства, необходимые

происшествий, оптимизацией

для комнатной температуры и для

потребительских свойств и FMECA.

«НИКЕЛЬ», т. 39, № 2, 2024 г. | 11

РОВНО СТОЛЬКО, СКОЛЬКО НУЖНО НИКЕЛЬ В НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ Многим будет в новинку, что активная разработка новых низколегированных сталей до сих пор продолжается. Разве мы уже не выяснили всё, что необходимо знать о сталях и сплавах, производство и использование которых длится тысячелетиями? Конечно, о сталях мы уже знаем невероятно много, но всегда возникают такие новые сферы применения, где необходимы стали с характеристиками, выходящими за существующие пределы возможностей. Возьмём, например, расположенные

улучшает эти два свойства одновременно

в акваториях ветроэнергетические

без значительного негативного влияния

установки, которым необходимо работать

на свариваемость. Никель улучшает

в экстремальных условиях. Они должны

усталостные характеристики как в

противостоять огромному циклическому

металле-подложке, так и в зоне теплового

стрессу от дующих ветров и бьющихся

воздействия (ЗТВ) шва.

волн и выносить холод и жару, а также обладать сопротивляемостью коррозии, но самое важное — сохранять все эти свойства после сварки. Для поддержки всё более крупногабаритных обтекателей ветровых турбин толщина стен установки может достигать 150 мм, а высота — 140 м и более.

крупнейших производителя стальных

Они сотрудничают в большом трёхгодовом научно-исследовательском

также увеличивает прочность сплава, к тому же он является единственным

Ударная вязкость по Шарпи для образца с v-образным надрезом (J)

на ЗТВ и усталостные характеристики со сварным соединением, взяв за основу сплав, в настоящее время используемый в ветроэнергетических установках. Компания Salzgitter

400 350 300

%C 0.11 0.11

%Si 0.38 0.30

%Mn 1.50 1.50

%Ni – 0.30

%Nb 0.02 0.02

Mannsmann Forschung проводит научные исследования, и уже получила полезные результаты после первого года

250

исследований. Сейчас изыскиваются

200

дополнительные партнёры, чтобы

150

разработать соответствующий

100

существующей классификации сплав с улучшенными характеристиками и с

50 0 -120

ровно необходимым количеством никеля, -100

-80

-60

-40

-20

Температура (°C)

12 | «НИКЕЛЬ», Т. 39, № 2, 2024 Г.

проекте по изучению влияния никеля толстого стального листа вместе

легирующим элементом, который

нелегированных углеродистых сталей.

никеля и максимальной экономической

листов принимают этот вызов.

при более низких температурах. Никель

низкотемпературную вязкость

выявление зоны максимального эффекта — оптимального содержания

Хорошо известно, что никель придаёт

(отсутствие охрупчивания), особенно

никеля (0,30%) резко улучшает

элементами. Сложным вызовом является

стали исключительные свойства, причём повышенная ударная прочность

лишь очень небольшое количество

сочетании с другими легирующими

эффективности. Институт никеля и два

одним из самых важных является

График справа показывает, что всего

Однако роль никеля в низколегированных сталях сложна, особенно в его

0

20

что обеспечит и более низкую стоимость производства.

НИТИНОЛ МЕТАЛЛ, КОТОРЫЙ ПОМНИТ Нитинол (UNS N01555) — это металлический сплав никеля и титана, в котором эти два элемента присутствуют примерно в равной атомной процентной концентрации (55 - 56% массовой доли никеля). Нитинол обладает уникальными свойствами памяти формы WWW.THINOPTICS.COM/FLEXIBLE-READING-GLASSES

(ПФ) и суперэластичности (СЭ). Свойство памяти формы позволяет изгибать сплав, но он возвращается к своей первоначальной структуре при нагревании до температуры, превышающей его температуру трансформации. Эти свойства обязаны наличию

Простой нагрев нитинола вызывает

фазовой трансформации (изменению

обратную трансформацию мартенсита

кристаллической структуры).

в недеформированный аустенит.

Микроструктура при температуре ниже

Небольшие изменения состава сплава

температуры трансформации называется

могут значительно изменить температуру

мартенситом, а микроструктура при

трансформации сплава. Температуры

Мост оправы для очков, сделанный из

температуре, превышающей температуру

трансформации нитинола могут

нитинола.

Нитинол демонстрирует

контролироваться в пределах от −20 до +110 °C (−4 до +230 °F).

суперэластичные свойства при

В медицинских приборах всё чаще

температуре, превышающей температуру

используются свойства нитинола, в том

трансформации, из-за того, что в

числе в ушных имплантатах, оправах

областях, находящихся под стрессом,

для очков и стентах. Медицинский стент

формируется мартенсит. Когда стресс

необходимо сильно сжать, чтобы вставить

убирают, мартенсит возвращается к

в артерию, но когда сжатие убирается, он

недеформированному аустенитному

пружинно разворачивается, поддерживая

состоянию. Тогда как большинство

стенки сосуда и устраняя сужение

металлов могут вынести только

артерии.

WIKIMEDIA COMMONS

трансформации, называется аустенитом.

небольшую долю процента напряжения, после чего возникает постоянная деформация, нитинол может вынести до 8% напряжения и вернуться к своей первоначальной форме.

Деформированная канцелярская скрепка возвращается к прежней форме после погружения в горячую воду.

Подобным же образом память формы позволяет нитинолу вернуться к своей первоначальной структуре после

Стент из нитинола может быть произведен

деформации. Для того, чтобы исправить

при одной температуре, свёрнут в меньшую

первоначальную «родительскую форму»,

форму при другой, затем вставлен в

сплав надо держать в желаемой форме

артерию, где тело нагревает материал до

и нагреть до 500 °C (930 °F). Этот процесс называется постановкой формы. Нитинол вернётся к своей первоначальной форме,

температуры, превышающей температуру трансформации, и стент возвращается в свой первоначальный размер.

когда деформируется при температуре, ниже температуры трансформации.

«НИКЕЛЬ», т. «НИКЕЛЬ», 39, № 2, 2024 Т. 39, г. | № 132, 2024 Г. | 13

СПРОСИ ЭКСПЕРТА ПОПУЛЯРНЫЕ ВОПРОСЫ НА САЙТЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ИНСТИТУТА НИКЕЛЯ

В О

В.: Годится ли водонагреватель, изготовленный из нержавеющей стали марки 316L, для питьевой воды с содержанием хлорида 20 мг/л (ч./млн)?

О.: Хлориды — это проблема для всех

которой в верхней части цистерны

является координатором Службы технической

марок нержавеющей стали из-за

существует пространство для

консультации Института никеля. Наряду с

возможности питтинговой коррозии,

испарения воды. Испарение унесёт

но у каждой марки нержавеющей стали

хлориды в паровое пространство

свой уровень сопротивляемости, в

наверху, где они будут отлагаться на

основном зависящий от её состава.

поверхности стенок и со временем

Гир Мо (Geir Moe), лицензированный инженер,

другими специалистами-материаловедами, находящимися в разных странах мира, Гир Мо помогает конечным пользователям и спецификаторам никельсодержащих

Полезно повышенное содержание

концентрироваться. Если поверхность

материалов, заинтересованным в получении

хрома и молибдена. Однако существуют

этой части цистерны периодически

технической помощи. Для того, чтобы

и многие другие факторы, такие

не ополаскивается водой, либо вода в

консультации по широкому ряду тем, таких, например, как нержавеющие стали,

ЖУРНАЛ

«НИКЕЛЬ»

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 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 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

то концентрация хлоридов в конце

прочие загрязнители в жидкости, а

концов может дойти до такого уровня,

также её температура, которая может

когда питтинговая коррозия станет

повлиять на возможность выедания

возможной. К тому же при температуре,

металла. Если вода находится

превышающей 60 °C (140 °F), возникает

при комнатной температуре, то

ещё и возможность хлористого

марка 316L, как правило, считается

коррозионного растрескивания. Если же

коррозиестойкой при содержании

предпринимаются необходимые шаги

хлорида до 1000 мг/л (ч./млн). Однако

по предотвращению концентрации

водонагреватель по большей части

хлоридов, то марка 316L будет вполне

является закрытой системой, в

подходящим материалом.

Накопление хлоридов и рост кислотности на стенках цистерны в паровом пространстве 10,000 17 месяцев 15 месяцев

1,000

6 месяцев 3 месяцы

100 Жидкая фаза

10 8

7

6

5

4

3

2

Увеличивающаяся кислотность (pH) 14 | «НИКЕЛЬ», т.Т. 39, 39, № № 2, 2, 2024 2024 г.Г.

Результаты японского исследования

бесплатно предоставлять технические

цистерне сама не омывает поверхность,

кислорода, поверхностная обработка,



никель, эта команда всегда готова

как кислотность (pH), содержание

Концентрация хлоридов (ppm)

пользователи с уверенностью применяли

1



0

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? НИКЕЛЬ В МОСТАХ АВТОМОБИЛЬНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ

Для большей прочности в большинстве бетонных конструкций применяется арматурный стержень Почему? Бетон прочен при сжатии, но слаб при растяжении. К тому же он легко растрескивается. А вот сталь прочна в любом направлении и нелегко ломается при нормальных температурах. Автомагистральным мостам необходимы оба вида прочности, поэтому сначала укладывается арматурный стержень, а затем заливается бетон. Это делает мост прочным настолько, что он может справиться с нагрузками из-за большого движения. Соль вредна для стали. Дорожная или морская соль может проникнуть в бетон, от чего сталь начинает ржаветь. Из-за коррозии бетон растрескивается и куски его отваливаются, что требует ремонта, а ремонтные работы вызывают заторы на дорогах. Коррозию можно остановить, если применять арматурный стержень из никельсодержащей нержавеющей стали. Никель помогает сделать арматурный стержень прочнее, он становится солеустойчивым и может продержаться сто лет и более. Никель в арматурном стержне быстрее и безопасней приведёт вас туда, куда вы стремитесь.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

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

UNS

C

Co

Cr

Cu

Fe

Mn

Mo

N

Nb

Ni

P

S

Si

Ti

N01555 pg 13

0.07 max

0.05 max

0.01 max

0.01 max

0.05 max

–

–

–

0.05 max

54.0– 57.0

–

–

–

bal

S30403 pg 8

0.030 max

–

18.0– 20.0

–

bal

2.00 max

–

–

–

8.0– 12.0

0.045 max

0.030 max

1.00 max

–

S31600 pg 2,16

0.08 max

–

16.0– 18.0

–

bal

2.00 max

2.00– 3.00

–

–

10.0– 14.0

0.045 max

0.030 max

1.00 max

–

S31603 pg 2,5

0.030 max

–

16.0– 18.0

–

bal

2.00 max

2.00– 3.00

–

–

10.0– 14.0

0.045 max

0.030 max

1.00 max

–

S31635 pg 2

0.08 max

–

16.0– 18.0

–

bal

2.00 max

2.00– 3.00

0.10 max

–

10.0– 14.0

0.045 max

0.030 max

1.00 max

5x(C+N) min– 0.70 max

«НИКЕЛЬ», Т. 39, № 2, 2024 Г. | 15

CAT VINTON

КОРАЛЛОВАЯ ОРАНЖЕРЕЯ Первый и единственный подводный музей Австралии, созданный британским скульптором Джейсоном деКейресом Тейлором (Jason deCaires Taylor), внесён в «Книгу рекордов Гиннесса» как самая большая подводная художественная конструкция. Коралловая оранжерея весит 165 т и

цементным фундаментом и встроенными

сделана из коррозиестойкой нержавеющей

антициклонными троссами, а его профили

стали марки 316 (S31600) и материалов

треугольного сечения для большей

с нейтральным показателем pH.

стабильности спроектированы с очень

Находящаяся на дне рифа Джона Брюера

низким центром гравитации. К тому же

Кораллы плодятся на коллекции

оранжерея высотой 12 м полностью

установленные под углом профильные

скульптур, моделями для которых

погружена в морскую воду на глубину

балки оказывают минимальное

служили местные детишки.

16 м. Художник объяснил, что биоморфный

сопротивление энергии волн, в то же время

Заказчик: г. Таунсвилль, Австралия;

каркас был смоделирован по природным

создавая идеальную приподнятую основу

инсталляция финансирована федеральным

мотивам, «принимая во внимание разные

для скапливания фильтрующих планктон

правительством и властями штата

области исследований, в том числе

организмов и косяков рыб. Расположенный

Материалы: никельсодержащая сталь,

океанологию, выращивание кораллов,

в 80 км от Таунсвилля, Австралия, этот

цинк, цемент с нейтральным pH, базальт

подводное и монументальное искусство

изумительный заповедник для фауны

и нерудные строительные материалы

и архитектуру. Это отправной момент

имеет замысловатые формы, в которых

Месторасположение: риф Джона

и новая точка зрения на понимание

небольшие рыбки могут укрыться от

Брюера, Австралия, Тихий океан

Большого Барьерного рифа и его экологии».

преследующих их хищников, и стеклянные

Высота 16 м

Для защиты от суровых климатических

анклавы для осьминогов и морских ежей,

Возведено в 2019 г

условий инсталляция обладает большим

ищущих убежище на день.

16 «НИКЕЛЬ», | «НИКЕЛЬ»,т. 39, Т. 39, 2024 №№ 2, 2, 2024 г. Г.