2.4. Никель и его сплавы

Никельисключительно устойчив в горячих и холодных щелочах. Более стойки, возможно, только серебро и цирконий. В кипящем 50 % растворе NaOH никель корродирует со скоростью 0,06 г/(м²-сут). Он стоек также в расплавленном NaOH, причем в этом случае предпочтителен никель с низким содержанием углерода, который не склонен к межкристаллитному разрушению в напряженном состоянии. Для снятия внутренних напряжений рекомендуют отжиг в течение 5 мин при 875°С. Он не стоек в концентрированных гипохлоритных растворах, которые вызывают появление питтинга. Небольшие количества силиката натрия действуют как ингибитор коррозии. Никель не подвержен коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН), за исключением отмеченных выше случаев контакта с очень концентрированными щелочами или расплавами щелочей. Никель совершенно стоек к окислению на воздухе вплоть до 800÷875°С и часто используется при еще более высоких температурах. Если никель подвергнуть при повышенных температурах поочередному воздействию окислительной и восстановительной атмосфер, он окисляется по границам зерен. При температурах 315°С он также разрушается вдоль границ зерен в серосодержащих средах. Таким же образом может происходить разрушение никеля и сплавов с высоким содержанием никеля в расплавах солей, загрязненных серой или сульфатами и присутствии органических или других восстановителей.

В целом, никель стоек в следующих условиях. 1. В щелочах, горячих и холодных, а также в расплавах щелочей. 2. В разбавленных неокислительных неорганических и органических кислотах. Стойкость повышается в деаэрирован-ных кислотах. 3. В атмосфере. В промышленной атмосфере образуется пленка, не обладающая защитными свойствами, которая состоит из основного сульфата никеля (потускнение металла). Потускнение сводится к минимуму, если электро-литически нанести на поверхность тонкий слой хрома. Никель обладает высокой стойкостью к окислению на воздухе при повышенных температурах.

Никель не стоек в следующих условиях. 1. В окислительных кислотах (например, HNO₃). 2. В растворах солей-окислителей (например,FеCl₃, СuС1₂). 3. В аэрированном гидроксиде аммония. 4. В щелочных растворах гипохлоритов. 5. В морской воде. 6. В сере или восстановительных средах, содержащих серу, при температурах выше 315°С.

Легирование никеля медью несколько повышает стойкость металла в восстановительных средах (например, в неокислительных кислотах). Ввиду повышенной стойкости меди к питтингу, склонность сплавов никель-медь к питтингообра-зованию в морской воде ниже, чем у никеля, а сами питтинги в большинстве случаев неглубокие. Медно-никелевые сплавы с 10 - 30 % Ni (купроникель) не подвергаются питтингу в неподвиж-ной морской воде и обладают высокой стойкостью в быстро движущейся морской воде. Такие сплавы, содержащие кроме того от нескольких десятых до 1,75 % Fe, что еще более повышает стойкость к ударной коррозии, нашли применение для труб конденсаторов, работающих на морской воде.

Сплав с 70 % Niи 30 % Со, называютмонель. Так как монель стоек в быстро движущейся морской воде, его часто применяют при изготовлении деталей клапанов и водоотливных шахтных стволов. Из него изготавливают также промышленные емкости для горячей пресной воды и различное оборудование для химической промышленности. Он стоек в кипящих растворах серной кислоты при концентрациях ниже 20 %, скорость коррозии в этих условиях менее 0,20 мм/год (длительность испытаний 23 ч). Монель обладает очень высокой стойкостью в неаэрированных растворах HF любой концентрации вплоть до температуры кипения (в насыщенном азотом 35 % растворе HF при 120°С скорость коррозии составляет 0,025 мм/год; при насыщении воздухом 3,8 мм/год). Сплав имеет высокую стойкость и в щелочах, за исключением горячих концентрированных растворов едкого натра или аэрированных растворов гидроксида аммония.

Монель нашел применение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Так, например, при переработке агрессивных сернистых нефтей трубчатые пучки и решетки в холодильниках выполнены из монель-металла. В этих условиях монель показал хорошую коррозионную стойкость как в среде перерабатываемого продукта, так и в агрессивной охлаждающей.

В процессе эксплуатации бензиновых кожухо-трубчатых конденсаторов с трубками, изготовленными из сплава монель, выяснилось, что с экономической точки зрения целесообразно применение никелевого сплава при переработке агрессивных сернистых нефтей.

Сплав, содержащий 76 % Ni, 16 % Сr, 7 % называютинконель 600. Инконель 600 стоек в окислительных водных средах. В растворах азотной кислоты сплав имеет наилучшую стойкость при концентрации НNО₃> 20 % (включая и дымящую красную кислоту). Однако стойкость сплава в этих растворах ниже, чем у нержавеющих сталей. Стойкость в щелочах высокая, за исключением концентрированных горячих растворов едкого натра. Сплав также стоек в растворах гидроксида аммония любой концентрации при комнатной температуре. Подобно нержавеющим сталям сплав подвергается питтинговой коррозии в морской воде и в окислительных растворах хлоридов металлов (например, FeCl₃). Инконель нашел широкое применение в тех областях, где требуется высокая стойкость к окислению при повышенных температурах. В водяных реакторах высокого давления атомных электростанций трубы теплообменников изготавливают в основном из отожженного инконеля 600.

За рубежом в оборудовании вакуумной переработки нефти ряд теплообменных аппаратов изготовляются из сплава инконель, устойчивого против сероводородной коррозии.

Сплав, содержащий 60 % Ni, 30 % Мо, 5 % Fe, называютхастеллой В.Хастеллой В и промышленные сплавы аналогичного состава устойчивы в соляной кислоте любой концентрации при температурах вплоть до температуры кипения. Скорость коррозии сплава составляет: в кипящем 10 % растворе НС1 - 0,23 мм/год; в кипящем 20 % растворе НС1 -0,5 мм/год; в 37 % растворе НС1 при 65°С -0,05 мм/год. В кипящих растворах серной кислоты стойкость достаточна вплоть до 60 % растворовH₂SO₄(<0,2 мм/год). В фосфорной кислоте скорость коррозии низка при любых концентрациях и температурах; наивысшая скорость коррозии в чистой кислоте наблюдается в кипящих 86 % растворах (0,8 мм/год). Стойкость также достаточно высока в различных горячих и холодных органических кислотах. Сплав не стоек в окислительных условиях, например в азотной кислоте или в растворах хлоридов металлов, обладающих окислительными свойствами, таких как FeCl₃.

Сплав, содержащий 54 % Ni, 15 % Сг, 16 % Мо, 4 %W , 5 % Fe, называютхастеллой С. Благодаря наличию хрома хастеллой С стоек в таких окислительных средах, как HNO₃, смеси кислот HNO₃ – H₂SO₄ и др. Сплав обладает превосходной стойкостью во влажном и сухом хлоре; при повышенной температуре во влажном хлоре может наблюдаться питтинг. Он также стоек во влажном и сухом серном ангидриде вплоть до 70 °С. Очень высока стойкость в уксусной кислоте; в кипящем 40 % растворе муравьиной кислоты скорость коррозии равна 0,25 мм/год.