1Дисциплина «Конструкционные материалы в нефтяной и газовой промышленности», ее значение.

Введение. Цели и задачи дисциплины

Цель дисциплины – состоит в формировании необходимых профессиональных знаний и расчетно-аналитических, практических умений у будущих бакалавров-материаловедов, работающих в области нефтегазового дела. Ознакомить со свойствами конструкционных материалов и их сплавов, металлокерамических и неметаллических материалов (резины, цементы и бетоны), широко применяемых в нефтегазовой промышленности.

Задача дисциплины состоит в подготовки бакалавров к решению правильного выбора марок широкого круга конструкционных и неметаллических материалов, исходя из их собственных физико-механических и технологических свойств, для использования в качестве материалов в нефтегазовой отрасли.

Разнообразные условия работы инструментов, машин, аппаратов и сооружений, применяемых в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, вызывают необходимость искать критерии рационального выбора материалов, а в ряде случаев создавать новые типы сплавов и неметаллических материалов, методы упрочнения и армирования, применительно к своеобразным условиям работы деталей и сооружений нефтегазовой промышленности. Большинство деталей газо- и нефтепромыслового оборудования работают в крайне тяжелых условиях, подвергаясь значительным знакопеременным и динамическим нагрузкам, интенсивному абразивному изнашиванию и коррозии. Оборудование нефтехимических и нефтеперабатывающих заводов испытывает воздействие высоких температур. Высоких давлений, высококоррозионных рабочих сред, агрессивность которых еще более возрастает в случае одновременного воздействия высоких температур и давления. Все это значительно сокращает сроки службы многих деталей оборудования.

Необходимо учесть, что большинство деталей нефтепромыслового и газового оборудования работает глубоко под землей и ремонт или смена вследствие некоторых из них вызывает длительные простои скважин. Повышение долговечности деталей оборудования нефте- и газовой промышленности в значительной мере может быть достигнуто правильным выбором материала для их изготовления и рациональным технологическим процессом их технологической обработки.

Вопросами рационального выбора материалов применительно к требованиям нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности занимаются многие исследователи. технологи и производственники. В данном учебно-методическом комплексе весьма актуальным является дать знания балакаврам-материаловедам, специализирующимся в будущем, в области нефтегазовой промышленности.

До настоящего времени стали и чугуны являлись основным традиционным материалом современного машиностроения, особенно углеродистые и легированные конструкционные стали, стали с особыми физическими и химическими свойствами, а также стали, применяемые для изготовления буровых долот, бурильных и обсадных труб, штанг и т.д.; чугуны, твердые сплавы и изделия, изготовленные методом порошковой металлургии, а также ряд цветных металлов и сплавов.

В настоящее время большое внимание уделяется неметаллическим материалам, которые в последние годы находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Современная промышленность немыслима без неметаллических материалов. Особенно большое значение приобрели полимерные материалы (пластмассы, резины, углепластики, боропластики и т.д.)

Особое внимание уделяется специфическим требованиям, предъявляемым своеобразными условиями работы деталей в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности.

2Общая классификация Ст. Влияние углерода и примеси, легирующих элементов на структуру и свойства Ст. Маркировка Ст.

Стали: влияние углерода и примесей на свойства сталей. Классификация и маркировка сталей

Стали являются наиболее распространёнными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.

Достоинством является возможность получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные.

Влияние углерода и примесей на свойства сталей

Углеродистые стали являются основными. Их свойства определяются количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют с железом и углеродом.

Влияние углерода.

Влияние углерода на свойства сталей показано на рис. 10.1

Рис.10.1. Влияние углерода на свойства сталей

С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита,  при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между составляющими приводит к  уменьшению пластичности , а также к повышению  прочности и твердости. Прочность повышается до содержания углерода около 1%, а затем она уменьшается,  так как  образуется грубая сетка цементита вторичного.

Углерод влияет на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладоломкости и снижает ударную вязкость.

Повышаются электросопротивление и  коэрцитивная сила, снижаются магнитная проницаемость и плотность магнитной индукции.

Углерод оказывает влияние и на технологические свойства. Повышение содержания углерода ухудшает литейные свойства стали (используются стали с содержанием углерода до 0,4 %), обрабатываемость давлением и резанием, свариваемость. Следует учитывать, что стали с низким содержанием углерода также плохо обрабатываются резанием.

Влияние примесей.

В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы.                                      1.Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.

Содержание марганца не превышает 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы.  Он способствует уменьшению содержания сульфида  железа FeS, так как образует с серой соединение  сульфид марганца MnS . Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль направления прокатки.

Содержание кремния не превышает 0,35…0,4 %. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка. Кремний растворяется в феррите и повышает прочность стали, особенно повышается предел текучести_, . Но наблюдается некоторое снижение пластичности, что снижает способность  стали к вытяжке

Содержание фосфора в стали 0,025…0,045 %. Фосфор, растворяясь в феррите, искажает кристаллическую решетку и увеличивает предел прочности  и предел текучести , но снижает пластичность и вязкость.

Располагаясь вблизи зёрен, увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость, уменьшает работу распространения трещин,  Повышение содержания фосфора на каждую0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25ºС.

Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому в центре слитка отдельные участки имеют резко пониженную вязкость.

Для некоторых сталей возможно увеличение содержания фосфора до0,10…0,15 %, для улучшения обрабатываемости резанием.

Сера уменьшает пластичность, ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость.

Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение – сульфид серы  FeS, которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988ºС. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зёрнами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается – явление красноломкости.

Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах

Сера снижает механические свойства, особенно ударную вязкость аи пластичность (и ), а также предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

2. Скрытые примеси — газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот и кислород находятся в стали в виде хрупких неметаллических включений: окислов (FeO, SiO₂ , Al₂O₃ ) нитридов (Fe ₂N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).

Примеси внедрения (азот N, кислород О) повышают порог хладоломкости и снижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (окислы, нитриды), являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить предел выносливости и вязкость.

Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов.

Флокены – тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен – хлопьев  серебристого цвета.

Металл с флокенами  нельзя использовать в промышленности, при сварке образуются холодные трещины в наплавленном и основном металле.

Если водород находится в поверхностном слое, то он удаляется в результате нагрева при 150…180, лучше в вакууме   мм рт. ст.

Для удаления скрытых примесей используют вакуумирование.

3. Специальные примеси, которые специально вводятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали — легированные сталями.

Назначение  легирующих элементов.

Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей  -  (0…-100) ºС.

Дополнительные легирующие элементы.

Бор -  0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а также повышает порог хладоломкости (+20…-60) ºС.

Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна и повышает порог хладоломкости до (+40…-60) ºС.

Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.

Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до –20…-120 ºС. Молибден  увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.

Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.

Введение в хромистые  стали никеля, значительно повышает прочность и  прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.

Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.

При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА).  Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются,  штампуются и обрабатываются резанием.Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.

Добавка свинца, кальция способствует улучшению обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.

Распределение легирующих элементов в стали.

Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов ( феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.

Растворение легирующих элементов происходит в результате  замещения атомов железа атомами этих элементов. Эти атомы создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода.

Изменение размеров решётки вызывает изменение свойств феррита – прочность повышается, пластичность уменьшается. Хром, молибден и вольфрам  упрочняют меньше, чем никель, кремний и марганец. Молибден и вольфрам, а твкже кремний и марганец в определенных количествах,  снижают вязкость.

В сталях карбиды образуются металлами, расположенными в таблице Менделеева левее железа (хром, ванадий, титан), которые имеют менее достроенную d–электронную полосу.

В процессе карбидообразования углерод отдаёт свои валентные электроны на заполнение d электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обусловливающую металлические свойства карбидов.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла более 0,59образуются типичные химические соединения: Fe₃C, Mn₃C, Cr₂₃C₆,Cr₇C₃, Fe₃W₃C – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее 0,59образуются фазы внедрения: Mo₂C, WC, VC, TiC, TaC, W₂C – которые имеют простую кристаллическую решетку и трудно растворяются в аустените.

Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.

4. Случайные примеси.

Классификация и маркировка сталей

Классификация сталей

Стали классифицируются по множеству признаков.

По химическому: составу: углеродистые и легированные.

По содержанию углерода:

а) низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %; б) среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %; в) высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %

По равновесной структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные.

По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора:

а)     углеродистые стали обыкновенного качества: б)     качественные стали; в)     высококачественные стали.

По способу выплавки:

а)   в мартеновских печах; б)   в кислородных конверторах; в)   в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

По назначению:

а)   конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов; б)   инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов; в)   специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными  свойствами и др.

Маркировка сталей

Принято буквенно-цифровое обозначение сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора

Маркируются:  Ст.2кп.,  БСт.3кп,  ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 — это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существуют три группы сталей: А, Б и В. Для сталей  группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы  В при поставке  гарантируются и механические свойства, и химический состав.

Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная.

Качественные  углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и   химическим составом (группа В). Степень раскисленности в основном спокойная.

Конструкционные качественные углеродистые стали. Маркируются двухзначным числом, указывающим  среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно,  0,08 %, 0,10 %,  0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом , указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода соответственно 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали.Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А  для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

Качественные и высококачественные легированные стали

Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения, Обозначаются буквами русского алфавита.

Обозначения легирующих элементов:

Х – хром,  Н – никель,   М – молибден,    В – вольфрам, К – кобальт, Т – титан,                 А – азот ( указывается в середине марки), Г – марганец,   Д – медь,  Ф – ванадий,                      С – кремний,  П – фосфор,   Р – бор,   Б – ниобий,    Ц – цирконий, Ю – алюминий.

Легированные конструкционные стали

Сталь 15Х25Н19ВС2

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначением элемента, показывает его содержание в процентах,

Если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

Легированные инструментальные стали

Сталь 9ХС,   сталь ХВГ.

В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается,

Далее перечисляются легирующие элементы с указанием их содержания.

Все легированные инструментальные стали – высококачественные.

Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

Быстрорежущие инструментальные стали

Сталь Р18

Р – индекс данной группы сталей (от  rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама .

В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.

Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.

Шарикоподшипниковые стали

Сталь ШХ6,  сталь ШХ15ГС

Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %.Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.

3Свойства меди и латуни, применение и маркировка.

МЕДЬ

Медь относится к самым распространенным цветным металлам. Она обладает высокими антикоррозийными свойствами как при нормальных атмосферных условиях, так в пресной и морской воде и других агрессивных средах. Однако медь не устойчива в аммиаке и сернистых газах.

Медь легко поддаётся обработке давлением и пайкой. Обладая невысокими литейными свойствами, медь тяжело режется и плохо сваривается. На практике медь используется в виде прутков, листов, проволоки, шин и труб.

Бескислородная М0 (0,001% O₂) и раскисленная М1 (0,01% О₂) медь широко применяется в электронике, электровакуумной технике, в электротехнической промышленности.

Сплавы, содержащие в своём составе медь, обладают высокими антикоррозийными свойствами, хорошо сопротивляются износу и имеют высокие технические и механические характеристики.

Медь бывает разных марок: М00, М0, М1, М2 и М3. Марки меди определяются чистотой её содержания.

Марка меди	М00	М0	М0б	М1	М1р	М2	М2р	М3	М3р	М4
Процентное содержание меди	99,99	99,95	99,97	99,90	99,90	99,70	99,70	99,50	99,50	99,00

В меди марок М1р, М2р и М3р содержится 0,01% кислорода им 0,04% фосфора. В составе меди марок М1, М2 и М3 процентное содержание кислорода составляет 0,05-0,08 %.

Марка М0б характеризуется полным отсутствием кислорода. Процентное содержание кислорода в марка МО составляет до 0,02%.

Как примеси влияют на свойства меди

В зависимости от того, как примеси взаимодействуют с медью, они подразделяются на три группы:

· Примеси, которые образуют с медью твёрдые растворы – никель, сурьма, алюминий, цинк, железо, олово и др. Эти примеси оказывают существенное влияние на электропроводность и теплопроводность меди, снижая их. Ввиду этого в качестве проводников тока используют медь М0 и М1, в состав которых входит не более 0,002 As и 0,002 Sb. Горячая обработка давлением затрудняется, если в ней содержится сурьма.

· Примеси, которые практически не растворяются в меди – висмут, свинец и др. Практически не влияют на электропроводность меди, но затрудняют её обработку давлением.

· Хрупкие химические соединения, образующиеся в примеси меди с серой и кислородом. Кислород, входящий в состав меди, в значительной мере снижает её прочность и уменьшает электропроводимость. Сера способствует улучшению обрабатываемости меди резанием.

Простые латуни

Двухкомпонентные латуни обозначаются заглавной буквой «Л», за которой следует двузначная цифра, определяющая среднее значение процентного содержания меди в сплаве (Л80-латунь, в состав которой входит 80% меди и 20% цинка).

Классификация простых латуней приведена в таблице:

Сплав	Марка	Состав сплава, %
		Медь	Примеси, не более
Томпак	Л96	95-97	0,2
	Л90	88-91	0,2
Полутомпак	Л85	84-86	0,3
	Л80	79-81	0,3
Латунь	Л70	69-72	0,2
	Л68	67-70	0,3
	Л63	62-65	0,5
	Л60	59-62	1,0

Простые латуни легко поддаются обработке давлением. Обычно, они поставляются в виде труб и трубок, отличающихся по форме сечения, в виде лент, полос, проволоки, листов. Для изделий из латуни, обладающих высоким внутренним напряжением, характерно растрескивание, которого можно избежать, если перед длительным хранением провести отжиг при низких температурах (200-300°C).

Специальные латуни

Многокомпонентные латуни представлены в большей разновидности, чем простые.

Маркировка специальных латуней начинается с заглавной буквы «Л», после которой обозначается последовательность легирующих элементов сплава (за исключением цинка) и их процентное содержание, начиная с преобладающего в сплаве элемента. Количество цинка определяется в соответствии с разницей от 100%.

Легирующие элементы латуни, среди которых основными являются кремний, марганец, свинец алюминий, железо и никель, оказывают существенное влияние на свойства латуней:

· Олово способствует повышению прочности и коррозийной стойкости латуней в морской воде;

· Марганец (особенно сочетаясь с оловом, железом и алюминием), а также никель повышают устойчивость сплава к коррозии и его прочность;

· Свинец, входящий в состав сплава, ухудшает его механические свойства, обеспечивая при этом лёгкость в обработке резанием, поэтому латуни, которые предполагают дальнейшую обработку см помощью станков-автоматов, имеют именно свинец в качестве основного легирующего элемента;

· Содержание кремния в сплавах из латуни негативно сказывается на их прочности и твёрдости. Однако если латуни легированы одновременно свинцом и кремнием, их антифрикционные свойства повышаются, и такие латуни могут заменить более дорогостоящие сплавы (например, оловянные бронзы).

Специальные латуни применяются:

· Деформируемые латуни ЛАЖ60-1-1 применяются в качестве прутков, труб, ЛЖМц59-1-1 и ЛС59-1 в качестве труб, прутков, полос, проволоки

· Литейные латуни ЛЦ40Мц3Ж применяются в деталях, сложных по своей конфигурации, гребных винтах и лопастях и др.; ЛЦ30А3- детали, устойчивые к коррозии; ЛЦ40С нашли применение в арматуре, сепараторах шариковых втулках и др.

4Никель и его сплавы: свойства, применение никеля и маркировка.

Свойства никеля. Никель (Ni) — химический элемент VIII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева; его порядковый номер — 28, атомный вес А = 59,69. Он имеет гранецентрированную кубическую решетку (параметр 3,518 Ǻ). Температура плавления чистого (99,94 %) никеля 1455 °С, удельный вес 8,9 г/см³. При температуре около 360 °С никель испытывает магнитное превращение; ниже этой температуры он ферромагнитен, выше — парамагнитен.

Основные свойства никеля — высокая химическая стойкость, тугоплавкость и большая прочность, сочетающаяся с высокой пла­стичностью. Со многими элементами никель образует (в большом диапазоне концентраций) сплавы, обладающие ценными механическими и физическими свойствами.

Обычными примесями в техническом никеле являются: железо (до 0,7 %), кобальт (до 1 %), медь (до 0,6 %), кремний (до 0,2 %), углерод (до 0,3 %), сера и кислород. Углерод, сера и кислород относятся к вредным примесям. Например, сера вызывает красноломкость вследствие образования сульфида Ni₃S₂, дающего с никелем легкоплавкую эвтектику, которая располагается по границам зерен чистого никеля.

Никель характеризуется весьма высокой коррозионной стойкостью. Скорость коррозии никеля на открытом воздухе 0,0025— 0,025 мм/год. Речная и морская вода слабо действует на никель. Растворы нейтральных и щелочных солей в воде могут разъедать поверхностный слой металла до глубины 0,1 мм/год. Соли, содержащие свободный хлор, значительно разрушают никель. Щелочные растворы, имеющие в своем составе перекись водорода, не действуют на никель. Никель относительно устойчив против холодных растворов серной кислоты. В серной кислоте 80 %-ной концентрации никель корродирует со скоростью 0,1 мм/год. Однако горячая серная кислота при концентрации более 15 % довольно сильно разрушает никель.

Холодная соляная кислота разъедает (в зависимости от концентрации) поверхностный слой никеля со скоростью 0,25—6,00 мм/год. Горячая соляная кислота действует на никель уже при концентрации 2 %. Сернистая кислота также сильно действует на никель и еще сильнее действует азотная кислота. Органические соединения (кислые, щелочные) практически не разрушают никель. Никель стоек против воздействия холодных и горячих щелочей.

Сплавы никеля. Никелевые сплавы широко применяются при производстве труб, лент, проволоки. Наибольшее распространение получили сплавы никеля с медью, например: монель-металл — сплав, содержащий 67—69 % Ni, 28 % Сu, 1,5—2,5 % Fe и 1—2 % Мn. Он характеризуется очень высокой прочностью и пластичностью и обладает хорошими антикоррозион­ными свойствами. Монель-металл широко используется в химическом аппаратостроении. Однако высокая коррозионная стойкость характерна для этого сплава лишь тогда, когда он работает без контакта с другими металлами.

Никель входит в состав большинства электротехнических сплавов. Так, для изготовления постоянных магнитов применяется сплав пермаллой, содержащий более 70 % никеля. Для нагревателей электропечей и других аппаратов широко используются нихромы (сплавы никеля с хромом). Нихром марки Х15Н60 содержит: 55-61 % Ni + Со; 15-18 % Сг; 1,2 % Мn и остальное — железо.

Применение никеля и его сплавов в нефтяной и нефтехимической промышленности.

Никель и его сплавы из-за высокой стоимости и дефицитности сравнительно редко применяются в нефтяной и нефтехимической промышленности. Они используются только там, где металл должен обладать высокой коррозионной стойкостью в сочетании с хорошими механическими свойствами, высокой жаростойкостью и т. д.

Так, для защиты морских буровых оснований от коррозии применяются защитные футляры из монель-металла, предохраняющие от разрушения стальные сваи в зоне с переменным уровнем морской воды (зона прилива и отлива). В 1949 г. в Галф Мексико впервые был применен указанный способ защиты. После пятилетней эксплу­атации защитные футляры из монель-металла толщиной 1—1,2 мм находились в хорошем состоянии.

В США при изготовлении антимагнитных переводников для долота при вращательном бурении нефтяных скважин применяется монель-металл марки «К-Монель». Его химический состав: 63 % Ni; 29 % Си; 2 % Fe; 1 % Si; 1,0 % Mn и 4 % Al. Монель-металл марки «К-Монель» обладает высокими механическими свойствами: σ_в = 800—850 МПа, σ_т = 600—650 МПа, δ = 20-25 %.

Применение немагнитных переводников позволяет производить магнитную геофизическую съемку вблизи долота, снаружи стальной бурильной колонны.

Никелевые сплавы К-Монель и S-Монель используются дл изготовления оборудования газлифта, для клапанов насосов, дл насосных штанг глубинных насосов и т. п.

Как материалы, устойчивые к коррозии, никель и его сплавы получили применение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Так, на нефтеперерабатывающем заводе в г. Суэц (ОАР) при переработке агрессивных сернистых белаимских нефтей никель и его сплавы используются в холодильнике, трубчатые пучки и решетки которого выполнены из монель-металла следующего состава: 63 % Ni; 2,5 % Fe; 2 % Mn; остальное — медь. В этих условиях монель-металл показал хорошую коррозионную стойкость как в среде перерабатываемого продукта, так и в агрессивной охлаждающей воде (вода Красного моря).

В процессе эксплуатации бензиновых кожухо-трубчатых конденсаторов с трубками из монель-металла выяснилось, что с экономической точки зрения целесообразно применение никелевого сплава при переработке агрессивных сернистых нефтей. Если трубчатые пучки из монель-металла в этих условиях служат, по данным Суэцкого нефтеперерабатывающего завода, 450 дней, то аналогичные трубки из алюминиевой латуни — не более 300 дней.

За рубежом при вакуумной переработке нефти ряд теплообменных аппаратов и рибойлеров изготовляются из сплава инконэл, устой­чивого против сероводородной коррозии. Сплав инконэл имеет состав: 72 % Ni; до 0,7 % Сu; 6—10 % Fe; до 1,0 % Мn , остальное — Сг.

В оборудовании каталитического крекинга, риформинга и гидроочистки материал наравне с высокой коррозионной стойкостью должен обладать высоким сопротивлением износу (решетка реактора, боровик в оборудовании каталитического крекинга, валы, плунжеры, втулки насосов и т. д.). В этих условиях хорошие результаты показал сплав колмоной-6, содержащий: 63—67 % Ni; 15—22 % Сг и 3—5 % В. Сплав характеризуется высокой поверхностной твердостью, так как содержит на поверхности большое количество боридов хрома.

При перекачке серной кислоты в процессах алкилации для насосов получили применение литейные никелевые сплавы.

В изомеризационных процессах с катализатором (10 % А1СО₃ + 90 % SbCl₂) хорошо зарекомендовали себя никелевые сплавы хастелой В и каронел В.

Для процессов, протекающих при температуре 700—760 °С, оборудование нефтеперерабатывающих заводов изготовляется в ряде случаев из никелевого сплава нимоник DS . Химический состав этого сплава следующий: 36—39 % Ni; 17-19 % Сг; 2—2,5 % Si; 13 % Mn; остальное — Fe.