Трубы и сплавы

Трубы из стали и цветных металлов чаще имеют круглое сечение, но могут быть и квадратного сечения, прямоугольного, овального и др.; чугунные и неметаллические трубы (асбоцементные, пластмассовые, стеклянные и др.) обычно круглого сечения.

Технологии производства металлических труб могут быть на бесшовные (наружный диаметр 1−820 мм, специального назначения — 1420 мм), производятся из слитков и трубных заготовок прессованием или прокаткой (см. Трубопрокатное производство), сварные (наружный диаметр 8−1620 мм, специального назначения — до 2500 мм и более) из листовой и полосовой стали с предварительной формовкой на прессах или формовочных станах (см. Трубосварочный стан), литые (наружный диаметр 50−1000 мм), получаемые на труболитейных машинах

Нихромы. Самыми жаростойкими сплавами до появления хромалей были нихромы с 80% Ni,. Чтобы удешевить нихромы были предложны ферронихромы, в которых значительная часть Ni замещена Fe. Оптимальной оказалась композиция из 60% Ni, 15% Cr и 25% Fe. Эксплуатационные качества большинства нихромов выше, чем ферронихромов, поэтому последние используются, как правило, при более низкой температуре. Нихромы и ферронихромы обладают редким сочетанием высокой жаростойкости и высокого электрического сопротивления (1,05−1,40 мкомxм). Поэтому они вместе с хромалями наиболее выгодны в производстве проволоки и ленты для изготовления высокотемпературных электрических нагревателей. Для электронагревателей в большинстве случаев нихромы легируют кремнием (до 1,5%) и микродобавками редкоземельных, щёлочноземельных или др. металлов. Предельная рабочая температура нихромов этого типа составляет, как правило, 1200 °C, у ряда марок 1250 °C.

Сплавы никеля, содержащие 15−30% Cr, легированные Al (до 4%), более жаростойки, чем сплавы, легированные Si. Однако из них труднее получить однородную по составу проволоку или ленту, что необходимо для надёжной работы электронагревателей. Поэтому такие сплавы идут в основном на жаростойкие детали, не подверженных большим механическим нагрузкам при температурах до 1250 °C.

Нихром имеет высокое сопротивление коррозии под воздействием воздуха или иных газообразных сред при высокой температуре. Также он обладает удовлетворительной технологичностью (пластичностью в холодном состоянии, свариваемостью) — из нихрома можно получать проволоку, ленту, прутки и другие полуфабрикаты; достаточной жаропрочностью — способностью выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций, не разрушаясь при высоких температурах. На поверхности данных сплавов образуется оксиды, устойчивые при высоких температурах. Оксидная пленка имеет большую плотность. Эти два фактора обеспечивают высокую жаростойкость нихрома Х20Н80и Х15Н60.

Сплав фехраль Х23Ю5Т также относится к сплавам с высоким электрическим сопротивлением и для него также характерны вышеперечисленные свойства и применение. Но фехраль — железохромоалюминиевый сплав, нихром — хромоникелевый.

Х20Н80 и Х15Н60 сочетают высокую жаростойкость с хорошей технологичностью (могут быть изготовленны лента и тонкаянихромовая проволока). Эти сплавы более жаропрочны, чем ферхраль, но в отличие от последней содержат дефицитный и дорогостоящий никель. Фехраль дешевле нихрома и отличаются повышенной жаростойкостью, однако она более твердая и хрупкая, чем нихром, а следовательно, и менее технологична (не могут быть изготовленны лента и тонкаяпроволока).

Среди различной продукции наибольшее распространение получили нихромовая проволока, лента Х20Н80 и Х15Н60 и проволока из фехрали Х23Ю5Т

Проволока — полуфабрикат с поперечным сечением постоянных размеров, свернутый в бухту или намотанный на катушку, изготовляемый прокаткой, прессованием или волочением. (по ГОСТ 25501–82)

Лента — полуфабрикат прямоугольного сечения толщиной свыше 0,1 мм в рулонах, изготовляемый прокаткой или электролитическим способом. (по ГОСТ 25501–82)

Фехралевую и нихромовую проволокуподразделяют по назначению (по ГОСТ 12766.1−90):

• из сплавов марок Х23Ю5Т:
• для нагревательных элементов — Н
• для трубчатых электрических нагревателей — ТЭН
• для элементов сопротивления — С
• из сплавов марок Х20Н80-Н, Х15Н60-Н:
• для нагревательных элементов
• для трубчатых электрических нагревателей — ТЭН
• из сплавов марки Х15Н60:
• для элементов сопротивления

Инконель, жаропрочный сплав разработан в США на основе никеля содержит ~ 15% хрома и до 9% железа. Разновидности инконеля легируются в зависимости от назначения алюминием, титаном, молибденом и др. И. идет на детали газотурбинных двигателей, сверхзвуковых самолётов, ракет и др. При температурах до 900 °C сплавы отличаются высокими прочностью и ударной вязкостью, нечувствительностью к надрезам при низких (до -78 °С) температурах. Изделия из И. хорошо соединяются сваркой, для повышения прочности сварные конструкции подвергают термической обработке. Аналогами И. в СССР были сплавы марок ХН80ТБЮ и ХН73МБТЮ.

Нимоник, группа жаропрочных сплавов на основе никеля, содержащих Cr, Ti, Al. Разработаны в Великобритании (фирмой «Монд никел компани», 1941−42). Выпускаются ряд разновидностей Н., которые, в зависимости от желательного сочетания свойств, содержат 10−21% Cr, 0,2−4% Ti, 0,5−6,0% Al; кроме того, Н. легируются Со (до 22%), Мо (до 6%) и др. элементами. В зависимости от химического состава температура плавления сплавов 1310—1390 °С. Лучшие Н. работоспособны до 1000 °C. Сплавы достаточно хорошо поддаются горячей обработке давлением и в меньшей степени холодной обработке. Изготовляются в виде поковок, прутков, листов, труб и т. д.; применяются как конструкционный материал для деталей газотурбинных двигателей, ракет и т. д. Аналогами Н. в СССР были сплавы марок ХН55ВМТФКЮ, ХН80ТБЮ и др. в США — инконель.

Хастелой, название группы стойких к коррозии никелевых сплавов типа Ni — Mo и Ni — Cr — Mo. В зависимости от назначения Х. содержит различное количество Mo (до 30%), Cr (до 23%), Fe (до 29%), С (до 0,15%). Х. некоторых марок легируют W (около 5%), Si (до 10%), Со (до 2,5%), а также Си, V, Ta, Nb и др. элементами. Для Х. характерна повышенная стойкость в соляной, серной, фосфорной, уксусной, муравьиной кислотах, в средах, содержащих ионы хлора, фтора, во многих органических средах и т. д. Выпускаются в виде листов, прутков, проволоки, отливок. Применяются главным образом для изготовления химической аппаратуры; некоторые Х. используются как жаропрочные материалы. В СССР выпускались Х. марок Н70М28Ф, Х15Н65М16 В и др.

Пермаллой 79НМ

[англ. permalloy, от perm (eability) — проницаемость и alloy- сплав], название группы сплавов никеля с железом с высокой магнитной проницаемостью m, малой коэрцитивной силой Hc и малыми потерями на гистерезис. Относятся к магнитно-мягким материалам, разработаны в США после 1-й мировой войны 1914−18; в промышленности П. начали применяться в 20-х гг. Различают 2 основные группы П.: низконикелевые (40−50% Ni; типичный представитель -перменорм) и высоконикелевые (70−83% Ni). В формировании магнитных свойства П., важную роль играют условия термической обработки, которую проводят в вакууме либо в среде водорода, иногда — при наложении магнитного поля. Для достижения высокой m и низкой Hc высоконикелевые П. подвергают резкому охлаждению (30−80 °С/сек) с 600 °C, что связано с затормаживанием структурных превращений, приводящих к ухудшению магнитных свойств. Для уменьшения скорости охлаждения и повышения электросопротивления высоконикелевые П. обычно легируют Mo, Cr, Cu, Si и др. элементами.

Представитель высоконикелевых П.-молибденовый П.-содержит примерно 79% Ni, 17% Fe, 4% Mo и характеризуется начальной ma ³ 22 000, максимальной mmax150000, HC £ 0,012 а/см, намагниченностью насыщения 0,85 mл, точкой Кюри 400 °C. В сплаве супермаллой (английское super — превосходный), содержащем примерно 79% Ni, 16% Fe, 5% Mo, благодаря применению чистейших шихтовых материалов и особой тщательности в проведении термической обработки достигается наивысшая среди известных магнитно-мягких материалов m: ma ³ 100 OQO, mmax ³ 1 000 000. Сплавы типа П. производятся в основном в виде лент толщиной 0,003−0,5 мм; используются в радиотехнике, технике связи и др. областях применения слабых токов. Практическое применение в ряде устройств автоматики и вычислительной техники получили также П. с 65−68% Ni (как правило, легированные 2−3% Mo), характеризующиеся прямоугольной петлей гистерезиса.

Алюмель,

сплав, применяемый в пирометрии в качестве отрицательного термоэлектрода термопары хромель-алюмель, а также в виде компенсационных проводов. Химический состав А. (в %): 1,8−2,5 алюминия; 0,85−2,0 кремния; 1,8−2,2 марганца; остальное — никель и кобальт, причём кобальт присутствует как примесь в никеле, и для обеспечения требуемого значения термоэдс его содержание должно быть в пределах 0,6−1,0%. Термопарами с А. пользуются для измерений температуры до 1000 °C. Свыше 1000 °C при длительных выдержках изменение термоэдс становится весьма заметным. Разработаны и применяются сплавы А., легированные 0,06−0,1% циркония или 0,06% циркония + 0,005−0,03% бора и др. Легирование А. существенно увеличивает пластичность (при 600−1100°С) и длительную прочность (при 700−900°С), а также повышает стабильность термоэдс при температурах до 1250−1300°С.

Хромель, сплав никеля с хромом, с благоприятным сочетанием термоэлектрических свойств и жаростойкости. Содержит около 10% Cr, около 1% Со, а также примеси (до 0,2% С и до 0,3% Fe). Х. характеризуется достаточно большим и почти прямолинейным изменением термоэдс (ТЭДС) в широком интервале температур. ТЭДС термопары хромель — платина при температурах спаев 1000 и 0 °C — около 33 мв. Х. имеет постоянное значение ТЭДС при длительной работе на воздухе в интервале температур 20−1000 °С; при более высокой температуре эксплуатационная надёжность сплава снижается. Х. изготовляется в виде проволоки и применяется в паре с алюмелем в качестве положительного термоэлектрода термопары хромель — алюмель, которая используется при измерении температуры. Х. применяется также в качестве компенсационных проводов. В СССР выпускали Х. марок НХ9,5 и НХ9.

Копель,

медно-никелевый сплав, содержащий ~43% Ni и ~0,5% Mn. По химическому составу, физическим и механическим свойствам К. близок к константану, температура плавления К. около 1290 °C. Из всех медно никелевых сплавов К. обладает максимальной термоэлектродвижущей силой в паре с хромелем (около 6,95 мв при 100 °C, 49,0 мв при 600°С). Применяется главным образом в пирометрии в качестве отрицательного термоэлектрода термопар при измерении температур до 600 °C, э. также в качестве компенсационных проводов. В СССР изготовлялся К. марки МНМц 43−0,5.

Константан

(от лат. constans, родительный падеж constantis — постоянный, неизменный), медно-никелевый сплав, отличается слабой зависимостью электрического сопротивления от температуры. Выпускаемый в СССР К. содержал 39−41% никеля, 1−2% марганца, остальное — медь. Удельное электрическое сопротивление К. при 20°С" 0,48мкомxм, температурный коэффициент электрического сопротивления после специальной термической обработки (стабилизирующий отжиг) составляет около 2x10−6 1/К. температура плавления 1260 °C. К. применяется в электротехнике для изготовления реостатов, элементов измерительных приборов и др. Недостаток К.- большая термоэлектродвижущая сила (около 39 мкв/К) в контакте с медью. Поэтому К. редко используется в приборах высокого класса точности — случайный нагрев клемм контакта приводит к появлению в электрической цепи тока, искажающего показания прибора. Обычно в наиболее ответственных случаях применяется манганин. С медью или железом К. образует термопару, пригодную для измерения температур до 500 °C.