Po čemu se razlikuju legure na bazi nikla
Nikal je srebrno bijeli feromagnetski metal s gustoćom od 8,9 g/cm3 i talištem od oko 1455 C. Osnova je obitelji legura odabranih kada ugljični čelik i nehrđajući čelik ne mogu preživjeti kombinaciju jakih alkalija, povišene temperature i agresivnih halogenih okruženja. Nikal također čini okosnicu mnogih magnetskih materijala i glavni je legirajući element u nehrđajućim čelicima, niskolegiranim konstrukcijskim čelicima i mekim magnetskim legurama.
Nelegirani nikal koristi se za proizvodnju nikl-kadmijevih i nikl-metal-hidridnih baterijskih elektroda i nikl-mreže, au industriji galvanizacije i katalizatora troši se u velikim količinama. Komercijalne ploče, limovi, šipke i cijevi od nikla isporučuju se prema specifikacijama uključujući ASTM B162 za ploče, limove i trake, ASTM B160 za šipke i šipke i ASTM B161 za bešavne cijevi i cijevi.
Korozija i oksidacijsko ponašanje
Nikal je otporan na oksidaciju jer se na površini u zraku stvara tanki film nikal-oksida koji ograničava daljnju reakciju. U praksi komercijalni stupnjevi čistoće otporni su na izloženost kemikalijama desetljećima, a objavljeni podaci za nikal visoke čistoće pokazuju vrlo niske opće stope korozije u jako alkalnoj službi. U 50 posto kipuće kaustične sode, prijavljene stope korozije za nelegirani nikl ostaju u rasponu od desetaka mikrometara godišnje, zbog čega se kaustični isparivači, posude za skladištenje i prijenosne linije često izrađuju od nikla, a ne od čelika.
Nikal je također tolerantniji prema redukcijskim kiselinama i strujama koje sadrže halogene od mnogih alternativa, iako nije prikladan za jako oksidirajuću kiselinu. Niskougljični stupanj UNS N02201 ograničava ugljik na oko 0,02 posto tako da se može koristiti iznad 315 C bez grafitizacije, dok je standardni stupanj UNS N02200 odabran na nižim temperaturama gdje je korisna veća čvrstoća.
Pregled aplikacija
| Industrija | Tipična dužnost | Razlog odabira |
|---|---|---|
| Proizvodnja lužina i kloralkala | Kaustični isparivači, unutarnji dijelovi reaktora, cjevovod | Vrlo niska stopa korozije u vrućoj koncentriranoj kaustičnoj sodi |
| Sinteza organskog klorida | Reaktori, izmjenjivači topline, ventili | Otpornost na strujanje halogena i soli |
| Prerada hrane | Brodovi, prijenosne linije, oprema za rukovanje | Čista površina otporna na koroziju bez onečišćenja proizvoda |
| Elektronika i instrumentacija | Elektrode, dijelovi baterija, ekrani | Magnetsko i električno ponašanje u kombinaciji s mogućnošću oblikovanja |
| Obrada vode | Oprema za doziranje kaustične i alkalne opreme | Dimenzijska stabilnost u jako alkalnom mediju |
Mehanička i proizvodna svojstva
Nikal kombinira dobru čvrstoću s visokom duktilnošću i može se hladno oblikovati, duboko izvlačiti i zavarivati konvencionalnim postupcima. Njegova kubična struktura usredotočena na lice zadržava žilavost na niskim temperaturama, tako da metal ne pokazuje oštar prijelaz iz rastegljivog u lomljivo. Meke magnetske legure nikla, koje se lako magnetiziraju pod vanjskim poljem i gube većinu svoje magnetske indukcije nakon što se polje ukloni, koriste se u transformatorima, senzorima i magnetskoj zaštiti.
Velike količine nikla idu u austenitne nehrđajuće čelike, gdje stabilizira austenitnu fazu, poboljšava žilavost i doprinosi otpornosti na koroziju. Konstrukcijski čelici od legura koji sadrže nikal koriste element za poboljšanje prokaljivosti i žilavosti na niskim temperaturama, a nikal je također standardni dodatak u legurama otpornim na toplinu koje moraju zadržati čvrstoću na visokim temperaturama.
Odabir razreda i ograničenja usluge
UNS N02200, standardni stupanj nikla, za alkalnu i neutralnu upotrebu na umjerenoj temperaturi.
UNS N02201, niska razina ugljika, za rad na visokim temperaturama iznad 315 C gdje se mora izbjeći grafitizacija.
Legure otporne na koroziju na bazi nikla za redukcijske medije i okruženja koja sadrže halogene.
Legure otporne na toplinu na bazi nikla za povišenu temperaturnu čvrstoću i otpornost na oksidaciju.
Prah legure nikla i anode za baterije, galvanizaciju i proizvodnju katalizatora.
Često postavljana pitanja
P: Koja je gustoća i talište nikla?
Nikal ima gustoću od oko 8,9 g/cm3 i tali se na približno 1455 C, zbog čega se svrstava u inženjerske metale višeg tališta.
P: Koji stupanj nikla se koristi iznad 315 C?
Niska razina ugljika UNS N02201, s maksimalnim sadržajem ugljika blizu 0,02 posto, specificirana je za rad na povišenim temperaturama kako bi se izbjegla grafitizacija granica zrna.
P: Zašto je odabran nikal umjesto nehrđajućeg čelika za kaustičnu uslugu?
Nehrđajući čelici mogu pretrpjeti pucanje uslijed korozije uslijed naprezanja u vrućoj koncentriranoj kaustičnoj sodi, dok nelegirani nikal pokazuje vrlo niske stope korozije u istom okruženju.
P: Je li nikal magnetičan?
Da. Nikal je feromagnetičan i gubi takvo ponašanje iznad svoje Curiejeve temperature, koja je znatno ispod točke taljenja, tako da magnetski odgovor ovisi o radnoj temperaturi.
P: Kako se isporučuje komercijalni nikal?
Ploča, lim i traka naručuju se prema ASTM B162, šipka i šipka prema ASTM B160, a bešavne cijevi i cijevi prema ASTM B161, u razredima UNS N02200 ili N02201.
P: Gdje odlazi većina proizvodnje nikla?
Najveći udio troši se kao legirajući element u nehrđajućem i legiranom čeliku, zatim u oplatama, baterijama, katalizatorima i opremi za kemijska postrojenja otporna na koroziju.
