МГ ARMTORG, Юлдашев И. Т. 5 российских аналогов суперсплавов для машиностроения
МГ ARMTORG, Юлдашев И. Т. 5 российских аналогов суперсплавов для машиностроения...
Журнал Вестник Арматуростроителя
Уважаемые читатели, редакция журнала «Вестник арматуростроителя» предлагает вашему вниманию 5 российских аналогов суперсплавов и сталей, используемых в арматуростроении. Дело в том, что сегодня многие изготовители трубопроводной арматуры не владеют в полном объеме информацией об отечественных аналогах известных суперсплавов. А ведь в некоторых случаях российские разработки являются превосходящими образцы сплавов иностранных брендов.
С чего все начиналось?
Начнем с истории. Первые сведения о применении арматуры для управления потоками рабочей среды появились во времена возникновения письменности в Китае, Индии, Египте, а археология располагает данными о том, что человек занимался металлургией уже к VI–V тыс. до н. э. Поэтому будем считать, что рождение сплавов относится к 3500-м гг. до н. э., когда, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, человечество вступило в бронзовый век.
В бронзовом веке (III–I тыс. до н. э.) распространение получили изделия и орудия труда из сплавов меди с оловом (оловянная бронза). Этот сплав является древнейшим, выплавленным человеком. Считается, что первые изделия из бронзы получены восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углем. Значительно позже бронзы стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов (алюминиевые, бериллиевые, кремненикелевые и др. бронзы, сплавы меди с цинком, называемые латунью, и др.). Бронзы применялись вначале для производства оружия и орудий труда, затем для отливки колоколов, пушек и т. д. В настоящее время наиболее распространены алюминиевые бронзы, содержащие 5–12% алюминия с добавками железа, марганца и никеля.
Вслед за медью человек стал использовать железо. Получение железа из руды и выплавка металла на основе железа были гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 г. до н. э., что стало началом железного века. В расшифрованных хеттских текстах XIX в. до н. э. упоминается о железе как о металле, «упавшем с неба». В конце II тыс. до н. э. железо появилось в Закавказье. В степях Северного Причерноморья в VII—I вв. до н. э. обитали племена скифов, создавшие наиболее развитую культуру раннего железного века на территории России и Украины.
Несмотря на то, что история металлургии уходит своими корнями в глубокую древность, суть самого процесса производства металлов практически не изменилась: она заключается в извлечении ценных металлов из руды и переплавке извлеченного сырья в чистый металл.
Любое производство, от самого маленького до крупного, имеет дело со сплавами металлов, а не с чистыми металлами. Ведь даже широко распространенная сталь является сплавом.
Мы не будем углубляться в материаловедение и описывать абсолютно все сплавы, да это и невозможно в пределах одной статьи. Сегодня мы рассмотрим пятерку суперсплавов, представляющих собой особый класс материалов.
СУПЕРСПЛАВЫ — это сплавы, как правило, на основе элементов VIII группы периодической системы, разработанные для эксплуатации при повышенной температуре под воздействием сравнительно высоких механических нагрузок в условиях, при которых от материала часто требуется высокая поверхностная стабильность.
Различают три основных класса суперсплавов в соответствии с их основой: никелевые, кобальтовые и суперсплавы на основе железа. Кроме того, выделяют важную подгруппу суперсплавов, содержащих в значительных количествах и никель, и железо и обладающих металлургическими характеристиками, аналогичными таковым у сплавов на основе никеля. Их называют железоникелевыми суперсплавами.
Из широкого набора металлургических материалов, поставляемых на рынок, суперсплавы эксплуатируют при температурах, наиболее близких к температуре плавления. Суперсплавы, несомненно, чаще всего используются в изготовлении газовых турбин. Однако, помимо газовых турбин воздушного, морского, автомобильного транспорта и промышленного назначения, суперсплавы находят применение в паровых теплоцентралях и нефтехимическом оборудовании. Многие суперсплавы (возможно, 15–20% из них) разработаны для использования в качестве коррозионно-стойких материалов, также используемых в арматуростроении.
Что есть сейчас
Началом истории суперсплавов можно считать 1929 г., когда впервые в известный нихром 80/20 компания «Бедфорд и Пиллинг» (Bedford & Pilling) дополнительно легировала небольшими добавками титана и алюминия разработанный ранее жаростойкий хромоникелевый сплав с ГЦК-решеткой. Введение этих элементов обеспечило существенный прирост сопротивлению ползучести.
К 1941 г. В Англии был разработан сплав на основе никеля Nimonic 75, через год Nimonic 80 с более высоким содержанием титана, а затем Nimonic 80А, впервые дисперсно-упроченный выделениями Y-фазы конструктивной решетки. Сплав Nimonic 80А явился прототипом первого российского жаропрочного сплава ХН77ТЮ превосходящего по характеристикам английский сплав. История знает немало подобных случаев, когда конечная отечественная продукция была на порядок лучше выпущенных ранее иностранных продуктов.
Специалистам хорошо известны звучные названия иностранных производителей Stellite, Hastelloy, Monel и пр., но мало кто знает о том, что на отечественном рынке металлургии и суперсталей есть аналоги, которые в некоторых случаях по физическим характеристикам даже превосходят своих зарубежных «братьев».
СТЕЛЛИТ
Сплав стеллит (англ. Stellite) — сверхтвердый сплав на основе кобальта и хрома с добавками вольфрама и/или молибдена для напыления и наплавки деталей машин, станков и инструмента с целью повышения износостойкости, для изготовления режущего инструмента. Применяется также как элемент сварной конструкции для защиты наиболее изнашиваемых частей готовой детали (входных кромок рабочих лопаток паровых и газовых энергетических турбин). Обладает высокой коррозионной, кавитационной стойкостью и твердостью.
Стеллит (Stellite) — это защищенная торговая марка твердых сплавов на основе кобальта и хрома, принадлежащая группе компаний KennametalStelliteGroup (Канада). Был изобретен Элвудом Хейнсом в 1907 г.
Стеллит характеризуется высокой твердостью (48 HRC), сохраняющейся при повышенных температурах (свыше 600°C), износостойкостью и коррозионной стойкостью.
Российскими аналогами изготовления сверхтвердого сплава являются ПР-ВЗК и ПР-ВЗК-Р (выпускаются по ГОСТ 33258-2015). Они обладают достаточно высокой износостойкостью при воздействии высоких температур, механических нагрузок, при влиянии химической среды. Ряд отраслей промышленности, включая и нефтяную, используют свойства этих сплавов для решения сложных проблем, связанных с износом и коррозией.
Наплавочные работы сплавов ПР-ВЗК и ПР-ВЗК-Р выполняются как на вновь изготовляемых деталях, когда деталь производится из углеродистой, легированной стали или чугуна, так и при восстановлении изношенных в процессе эксплуатации поверхностей и рабочих кромок. Продолжительность срока службы восстановленных с помощью твердых сплавов деталей увеличивается по сравнению с новыми минимум в три раза. Стоимость же восстановления не превышает 25–30% от стоимости новой детали. Предельная температура нагрева наплавки из стеллита ВЗК-Р — 800°C, а ВЗК – 750°C.
Предприятия-изготовители на отечественном рынке — АО «Металлургический завод «Электросталь» (г. Электросталь) и ООО «РедМетСплав» (г. Екатеринбург).
ХАСТЕЛЛОЙ
Сплав хастеллой (англ. Hastelloy) — наименование группы сплавов на основе никеля, имеющих высокую стойкость к коррозии. Основным предназначением данных сплавов является успешная деятельность при высочайших температурах и давлениях, а кроме того, в ситуациях контакта с агрессивными веществами, если обыкновенные либо более дешевые сплавы надлежащим образом не удовлетворяют технологическим запросам, к примеру, при оборудовании атомных реакторов, разных химических реакторов, труб и клапанов в химической индустрии. Зачастую используется газотермическое покрытие подобных сплавов.
Хастеллой (Hastelloy) — это защищенная торговая марка твердых сплавов на основе никеля, принадлежащая фирме HaynesInternational, Inc (США).
Хастеллой наделен высокой сопротивляемостью к различным коррозийным образованиям, в том числе к щелевой коррозии, локальной коррозии избирательного характера, и не подвержен коррозионному растрескиванию под давлением, под большими температурами. Плотность сплава — 8,61 г/см3. Интервал плавления — 1351–1387°С.
Российским аналогом сплавов на основе никеля является марка ХН65МВ по ГОСТ 5632-72, которая отличается высокими показателями коррозийной стойкости при контакте с атмосферной, почвенной и химически агрессивной средой. Сплав ХН65МВ широко применяется в целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической (детали химической аппаратуры) и других отраслях промышленности. Очень часто его используют для производства сварных узлов и деталей, работающих в радиоактивных зонах; центробежнолитых труб, предназначенных для изготовления змеевиков трубчатых печей установок производства аммиака, этилена, водорода, сероуглерода. Плотность сплава 8,9 г/см3. Интервал плавления — 950–1220°С.
Предприятие-изготовитель на отечественном рынке — ЗАО «Уральский завод специальных труб» (г. Новоуральск).
МОНЕЛЬ
Монель (англ. Monel) — серия сплавов на основе никеля, содержит до 67% никеля и до 38% меди. Монель обладает коррозионной стойкостью, пластичностью, высоким пределом прочности. Его применяют в химической, нефтяной, судостроительной, медицинской промышленности, в аппаратостроении для защиты от коррозии. Небольшие добавки алюминия и титана создают сплав с такой же коррозионной стойкостью, но с гораздо большей прочностью. Свойства сплава монель обусловливают его применение. Монель-металл, обладающий высокой коррозионной стойкостью во многих средах, применяется для изготовления деталей, работающих во всякого рода агрессивных средах. Низкая скорость коррозии в естественной морской и пресной воде определила широкое использование сплава монель в судостроении. Также данный коррозионно-стойкий медно-никелевый сплав нашел применение в нефтяной, химической и медицинской промышленности. Монелевые трубы, например, применяются при создании трубопроводов. Плотность сплава — 8,82 кг/м3. Температура плавления — 1350°С.
Монель (Monel) — это защищенная торговая марка твердых сплавов на основе кобальта и хрома, принадлежащая компании SpecialMetalsCorporation (США).
Российским аналогом является медно-никилевый сплав НМЖМц 28-2,5-1,5 по ГОСТ 492-73. Сплавы этого типа стойки в растворах нейтральных, щелочных и слабокислых солей, угольной, соляной, серной, азотной и уксусной кислот. Сплав устойчив против большинства органических кислот и практически не корродирует в нейтральных и щелочных растворах органических соединений. Также данный сплав стоек в растворах щелочей и атмосфере сухих газов при комнатной температуре.
Со свойствами сплава связано его применение. НМЖМц 28-2,5-1,5 — металл, обладающий высокой коррозионной стойкостью во многих средах, он применяется для изготовления деталей, работающих во всякого рода агрессивных средах.
Низкая скорость коррозии в естественной морской и пресной воде определила широкое использование сплава в судостроении. Этот сплав применяется в нефтяной, химической и медицинской промышленности. Плотность сплава — 8,82 кг/м3. Температура плавления — 1350°С.
Предприятие-изготовитель на отечественном рынке — завод «Уралпрокат» (г. Екатеринбург).
ИНКОНЕЛЬ
Инконель (англ. Inconel) — семейство аустенитных никельхромовых жаропрочных сплавов, которые стойки к окислению и коррозии. При нагреве инконеля на его поверхности образуется тонкая устойчивая пассивирующая окисная пленка, предохраняющая поверхность от дальнейшего разрушения. Инконель сохраняет прочность в широком промежутке температур, поэтому подходит там, где не подходят алюминий или сталь. Сплавы хорошо зарекомендовали себя в двигателестроении и впоследствии непрерывно совершенствовались, главным образом за счет легирования тугоплавкими металлами. В настоящее время сплав инконель широко применяется в авиакосмической и атомной промышленности. В частности, он используется в газовых турбинах, реактивных двигателях, ядерных реакторах, сосудах высокого давления благодаря высокой стабильности его механических свойств при повышенных температурах (до 800°С). Плотность сплава — 8,19 г/см3. Интервал плавления — 1260–1336°С.
Инконель (Inconel) — зарегистрированный торговый знак компании SpecialMetalsCorporation. Часто название сокращают до Inco (иногда — Iconel). Поскольку название запатентовано, другие фирмы выпускают аналоги сплава с разнообразными названиям, например Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 и Nicrofer 6020.
Российским аналогом инконеля считается сплав на никелевой основе ХН60ВТ по ГОСТ 5632-72. Сплав является жаростойким благодаря значительной в его составе доле никеля и вольфрама. Рекомендуемые рабочие температуры для длительного использования изделий из этой стали — 1000–1100°С. Свариваемость ХН60ВТ не имеет ограничений. Сплав широко применяется при изготовлении вращающихся и статичных деталей турбин и двигателей (в том числе камер сгорания), сварочной проволоки и сварочных электродов. Помимо производства деталей двигателей, данный жаростойкий сплав применяется в термическом оборудовании. Сплав отличается высокой стойкостью к почвенной и атмосферной влаге, обладает коррозийной стойкостью в агрессивных химических средах и удельным электрическим сопротивлением. Никель выступает в роли некоего растворителя для других металлов, он и отвечает за пластичность и ковкость сплава. Колеблющиеся показатели характеристик обусловливаются содержанием таких химических элементов, как хром, никель с другими металлами, которые также определяют тугоплавкость и пластичность сплава. Практически уникальные возможности сплава сделали его популярным в широких кругах промышленных сфер. Плотность сплава — 8800 кг/м3.
Предприятие-изготовитель на отечественном рынке — ЗАО «Уральский завод специальных труб» (г. Новоуральск).
ДУПЛЕКС
Дуплекс (англ. Duplex) — нержавеющая сталь, которая используется в оборудовании, требующем исключительную прочность и устойчивость к коррозии. Обладает высокой устойчивостью ко многим кислотам, таким как муравьиная кислота, уксусная кислота, кислотам, содержащим хлориды. Этот сплав обладает хорошей устойчивостью к межкристаллитной коррозии. Благодаря своей ферритной части он очень устойчив
к коррозионному растрескиванию под напряжением в горячих хлоридсодержащих средах.
Первая сталь дуплекс была получена в 1930 г. в Швеции и Финляндии, запатентована она была в 1936 г. во Франции.
Химический состав дуплексных сталей таков, что в нем содержатся примерно равные количества ферритной и аустенитной составляющей в состоянии термообработки на твердый раствор. Чем выше температура отжига, тем выше содержание ферритной составляющей. Дуплексные стали более склонны к выделению сигма-фазы, нитридов и карбидов, чем соответствующие аустенитные стали, что является причиной охрупчивания и снижения коррозионной стойкости. Плотность сплава — 7,8 кг/м3. Интервал плавления 450—1520 °C.
Российским аналогом является сплав стали 12Х17 по ГОСТ 1133-71. Он относится к дуплексной нержавеющей стали, которая может представлять собой экономичную альтернативу некоторым известным сортам дуплексной нержавеющей стали, одновременно обеспечивая улучшенную коррозионную стойкость по сравнению с определенными сортами аустенитной нержавеющей стали, такими как аустенитные нержавеющие стали сортов 304, 316 и 317 по классификации AISI (Американский институт черной металлургии). Сплав 12Х17 находит применение, например, в коррозионных средах и может быть изготовлен в виде промышленных изделий, таких как лента, пруток, плита, лист, отливка, трубопровод или труба. Плотность сплава — 7,8 г/см3. Интервал плавления — 1260–1336°С.
Предприятие-изготовитель на отечественном рынке — АО «Белорецкий металлургический комбинат» (г. Белорецк).
На этом мы завершаем наш обзор. Конечно же, в одной статье невозможно описать всю массу полезных характеристик иностранных и отечественных суперсплавов, но мы постарались представить ту пятерку, которая известна широкому кругу специалистов.
Успехов всем!
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 7 (42) 2017
Материалы других разделов по
тегу
Статьи по тегу
-
Р. Л. Волошин, руководитель отдела перспективных разработок
Представляем вашему вниманию новейшую разработку, созданную в Российской Федерации в г. Нижнем Новгороде. Разработка представляет из себя силовой пневматический цилиндр актуатор с возможностью занятия трех независимых положений....
-
М. Мориц, медиагруппа ARMTORG. Импортозамещающая сводка
Импортозамещение является одной из стратегий государственной экономической политики, суть которой заключается в замене на внутреннем рынке товаров иностранного производства отечественными аналогами. В частности, постановление правительства № 719, вст...
-
М. Мориц, медиагруппа ARMTORG. Балансирование между эффектом
Продолжая начатый в статье Прогноз рынка трубопроводной арматуры 2024 из прошлого номера нашего журнала анализ итогов 2023 года для арматуростроителей и рынка ТПА России в целом, медиагруппа ARMTORG предлагает читателям взглянуть на итоги прошедшего ...
-
Итоги 2023 года. ООО Сибэнергомаш – БКЗ
В течение всей своей истории Сибэнергомаш – БКЗ остается одним из крупнейших предприятий Алтайского края. Стабильность, развитие, соответствие потребностям рынка и наращивание объемов производства – основные направления, с которыми котельный завод Си...
-
М. Мориц, медиагруппа ARMTORG. Мы это
Импортозамещение… Этот термин стал обыденным для российских промышленников. Если пару лет назад все с опаской представляли, что теперь будет, то сейчас смело говорят Мы это сделаем....
-
А.С. Шарипов, ООО Арматурный Завод. Предохранительная арматура
С самого начала своей истории ООО Арматурный Завод является предприятием, на котором особое внимание уделяется работе над постоянным развитием продукции....
Интервью по тегу
-
Интервью с собственником Завода испытательных приборов И.С.
Нашим читателям, как и всей стране, интересно узнать, как сегодня себя ощущает легендарный завод. Много лет предприятие находилось на арендуемых площадях. Расскажите, пожалуйста, почему решили перебраться в другое здание...
-
Интервью с А.Э. Гаммером, генеральным директором Барнаульского
Барнаульский котельный завод 1 июня отмечает 20-летний юбилей. О том, с какими результатами предприятие подошло к этой дате, главных достижениях и дальнейших перспективах рассказал генеральный директор Александр Гаммер...
-
АРМСТРОЙЭКСПОРТ, ООО. Нашей стране необходима продукция самого
Уважаемые читатели В каждом номере мы стараемся знакомить вас с компаниями, которые на сегодняшний день являются важнейшими производителями, локомотивами отрасли арматуростроения. Одной из таких компаний, заслуживающей должного внимания, стала ООО Ар...
-
Энергомаш Чехов – ЧЗЭМ, ЗАО. Традиции и
Мы продолжаем визиты к производителям трубопроводной арматуры. Посетив большое количество предприятий и накопив ценный опыт, мы еще более пристально изучаем те детали и нюансы производственного процесса, которые существуют на том или ином предприятии...
-
ООО БИРС Арматура. Интервью с руководителем
Сервис – это замечательная вещь, с какой стороны на нее ни посмотри, - считает Вадим Сироткин....
-
Группа компаний Точприбор. Интервью с руководителем Игорем
Метрология – сестра качества продукции любой отрасли машиностроения, - считает руководитель ГК Точприбор Игорь Сергеевич Долгов....
