Никель листовой НП1

Листовой никель марки НП1 — плоский полуфабрикат прямоугольного сечения, получаемый методом горячей прокатки из технически чистого никеля. Содержание никеля и кобальта в этой марке составляет не менее 99,9 %, а суммарная массовая доля примесей не превышает 0,1 %. Такая высокая чистота обеспечивает исключительную коррозионную стойкость, пластичность и стабильность свойств при повышенных температурах. Технические условия на листы и полосы никелевые регламентирует ГОСТ 6235-91. Химический состав марки определяется ГОСТ 492-2006.

Благодаря сочетанию химической инертности и механической прочности лист никелевый НП1 применяется в химической, электротехнической, атомной и пищевой промышленности — везде, где оборудование контактирует с агрессивными средами или работает при повышенных температурах.

Химический состав никеля НП1 по ГОСТ 492-2006

Марка НП1 относится к полуфабрикатному никелю, обрабатываемому давлением. Химический состав нормируется ГОСТ 492-2006 (таблица 1 стандарта). Основа — никель совместно с кобальтом (Ni+Co), кобальт не выделяется как отдельная примесь, а учитывается в составе основного элемента.

По требованию потребителя содержание кремния в НП1 может быть ограничено до 0,006 % (примечание к таблице 1 ГОСТ 492-2006). Наибольшую допустимую долю среди примесей имеют железо (0,04 %) и кремний (0,03 %). Остальные элементы контролируются на уровне тысячных долей процента.

Физические свойства технически чистого никеля

Свойства листа НП1 определяются прежде всего характеристиками самого никеля — при содержании основного элемента свыше 99,9 % влияние примесей на физические параметры минимально.

Никель — один из трёх ферромагнитных элементов наряду с железом и кобальтом. Выше точки Кюри (358 °C) он переходит в парамагнитное состояние. Это важно учитывать при проектировании электромагнитных устройств и оборудования, работающего при высоких температурах.

Механические характеристики листового никеля НП1

Механические свойства листов и полос по ГОСТ 6235-91 приведены в таблице 7 стандарта и зависят от способа прокатки и состояния материала. Горячекатаные листы поставляются без дополнительной термообработки. Для справки ниже приведены типичные характеристики отожжённого технически чистого никеля.

После холодной деформации (нагартовки) предел прочности никеля может увеличиваться до 750–900 МПа при одновременном снижении пластичности. Высокое относительное удлинение в отожжённом состоянии (порядка 40 %) означает, что листовой никель НП1 хорошо поддаётся формоизменяющим операциям: гибке, вытяжке, штамповке.

Сортамент листов и полос никелевых по ГОСТ 6235

ГОСТ 6235-91 распространяется на никелевые горячекатаные листы и горячекатаные/холоднокатаные полосы из марок НП1, НП2, НП3 и НП4. Принципиальное различие между листом и полосой в данном стандарте — в геометрии: у полосы отношение длины к ширине не менее 5.

Размеры горячекатаных листов

Предельные отклонения по длине мерных и кратных мерной длине листов не превышают минус 20 мм. По согласованию изготовителя с потребителем допускается выпуск листов толщиной свыше 20 мм без обрезки кромок, а также промежуточных размеров по толщине и ширине.

Условное обозначение листа

Пример обозначения по ГОСТ 6235-91: Лист ГПРХХ 5,0×500×1000 НП1 ГОСТ 6235-91 — лист горячекатаный (Г), толщиной 5,0 мм, шириной 500 мм, длиной 1000 мм, из никеля марки НП1. Буквы в условном обозначении кодируют способ изготовления (Г — горячекатаный, Д — холоднокатаный), состояние (М — мягкое, Т — твёрдое) и мерность (НД — немерная длина, КД — кратная мерной). Вместо неприменимых позиций ставится «Х».

Требования к качеству поверхности и приёмка

Стандарт устанавливает жёсткие требования к состоянию поверхности. Листы и полосы должны быть ровно обрезаны. Поверхность должна быть свободна от загрязнений, затрудняющих визуальный осмотр. Не допускаются дефекты, выводящие изделия за предельные отклонения по толщине при контрольной зачистке. На горячекатаных листах допускается незначительная закатка окалины, не выходящая за предельные отклонения по толщине.

Важные требования по ГОСТ 6235-91:

• листы и полосы не должны иметь расслоений;
• косина реза не должна превышать предельные отклонения по ширине и длине;
• серповидность холоднокатаных полос — не более 3 мм на 1 м длины;
• механические свойства должны соответствовать табл. 7 стандарта.

Приёмка и документация

Листы принимают партиями. Партия состоит из листов одной марки никеля, одного размера и одного состояния материала. Каждая партия сопровождается документом о качестве, в котором указываются: наименование или товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение листов, номер партии, результаты испытаний и масса нетто. Масса партии не должна превышать 2500 кг. Контроль качества поверхности и размеров проводится по одноступенчатому нормальному плану выборочного контроля с приемочным уровнем дефектности 4 % по ГОСТ 18242.

Коррозионная стойкость никеля НП1

Высокая чистота марки НП1 (примеси ≤ 0,1 %) определяет отличную устойчивость к коррозии в ряде агрессивных сред. Никель образует на поверхности плотную оксидную плёнку, которая в нормальных условиях защищает металл от дальнейшего окисления.

Среды, в которых никель проявляет высокую стойкость: растворы нейтральных и щелочных солей (в широком температурном диапазоне), щёлочи (включая расплавы NaOH и KOH при умеренных температурах), разбавленные растворы ряда неорганических и органических кислот при невысоких температурах, морская вода. Никель инертен в пресной воде, атмосфере и многих газовых средах (за исключением серосодержащих газов при повышенных температурах).

Ограничения: никель нестоек в окислительных кислотах (азотная кислота), аммиачных растворах в присутствии кислорода, а также в серосодержащих атмосферах при температурах выше 315 °C (образование сульфида никеля Ni₃S₂ по границам зёрен). Эти ограничения необходимо учитывать при проектировании оборудования.

Области применения листового никеля НП1

По ГОСТ 492-2006 никель марки НП1 предназначен для изготовления полуфабрикатов (проволока, прутки, листы, полосы, ленты, фольга, трубная заготовка), применяемых для деталей специального назначения. Высокая чистота определяет использование именно НП1 там, где предъявляются повышенные требования к химической чистоте и стабильности свойств.

Химическое и нефтехимическое оборудование

Листовой никель НП1 используется для изготовления ёмкостей, реакторов, теплообменных аппаратов и трубных систем, контактирующих с щелочами, солевыми растворами и некоторыми кислотами. Высокая коррозионная стойкость позволяет эксплуатировать оборудование длительное время без замены, что критично для непрерывных производственных процессов.

Электротехника и электроника

Никелевый лист НП1 применяется для изготовления анодов, катодов, экранов и деталей электронных приборов. Точка Кюри никеля (358 °C) определяет его использование в устройствах, где важен контролируемый переход между ферромагнитным и парамагнитным состоянием. Также листы НП1 применяются для элементов термометров сопротивления.

Атомная промышленность

Согласно данным марочника, никель НП1 используется для соединений листовых конструкций толщиной от 2,0 до 6,0 мм, работающих с радиоактивными средами. Химическая инертность и стабильность механических свойств при облучении определяют выбор этого материала для ответственных узлов ядерных установок.

Гальваническое производство

Одно из наиболее распространённых направлений — использование никеля в качестве анодного материала для нанесения никелевых покрытий электрохимическим способом. Для этих целей чаще применяют анодный никель специальных марок (НПА1, НПА2, НПАН), однако лист НП1 также может служить анодом в гальванических ваннах при определённых условиях. Подробнее о никелевых анодах — на странице никелевые аноды НПА1.

Обработка и сварка листового никеля

Высокая пластичность отожжённого никеля (относительное удлинение ~40 %) обеспечивает хорошую обрабатываемость давлением. Листы НП1 поддаются гибке, вытяжке, штамповке, резке на гильотине. Никель также хорошо обрабатывается на токарных и фрезерных станках, хотя при механической обработке следует учитывать его склонность к наклёпу.

Сварка листового никеля выполняется в среде инертных газов (аргонодуговая сварка — TIG/MIG). Для уменьшения склонности к горячим трещинам (красноломкости) в металл шва при сварке вводят легирующие добавки. Перед сваркой необходимо тщательно очистить кромки от окислов, масел и загрязнений — никель чувствителен к присутствию серы и фосфора в зоне шва.

Никелевые полосы из НП1

Помимо листов, ГОСТ 6235-91 регламентирует выпуск горячекатаных и холоднокатаных никелевых полос. Полосы отличаются от листов соотношением длины к ширине (не менее 5:1). Холоднокатаные полосы поставляются в двух состояниях: мягком (М) и твёрдом (Т). Мягкие полосы обладают повышенной пластичностью и применяются там, где требуется последующая формовка, а твёрдые — в конструкциях, работающих под нагрузкой.

Упаковка, хранение и транспортировка

Листы и полосы упаковывают в деревянные ящики типов V–VIII по ГОСТ 2991. Масса грузового места не должна превышать 500 кг. Допускается транспортирование без упаковки в контейнерах по ГОСТ 15102 и ГОСТ 22225. Для районов Крайнего Севера упаковка выполняется по ГОСТ 15846.

При хранении листы должны быть защищены от механических повреждений, влаги и активных химических веществ. При соблюдении этих условий свойства никелевого проката не изменяются. Маркировка наносится штампом или бумажным ярлыком на каждом листе и содержит марку никеля, товарный знак предприятия-изготовителя и номер партии.

Отличия НП1 от других марок полуфабрикатного никеля

В рамках ГОСТ 492-2006 выделяют несколько марок полуфабрикатного никеля: НП1, НП2, НП3 и НП4. Они различаются прежде всего допустимым содержанием примесей.

НП1 — наиболее чистая марка среди полуфабрикатного никеля. Выбор марки определяется конкретной задачей: чем агрессивнее рабочая среда и чем жёстче требования к химической чистоте, тем более высокая марка необходима. НП1 обоснован для ответственных применений в атомной промышленности, электронике и производстве особо чистых химических реактивов.

Теоретическая масса никелевых листов

Для расчёта массы листового никеля используется плотность 8,9 г/см³ (значение принято в приложении к ГОСТ 6235-91). Формула расчёта массы одного листа: m = a × b × h × ρ, где a — длина (м), b — ширина (м), h — толщина (м), ρ = 8900 кг/м³.

Указанные значения являются теоретическими и рассчитаны при плотности 8,9 г/см³. Фактическая масса может отличаться в пределах допусков по толщине, установленных таблицей 1 ГОСТ 6235-91.

Формы поставки никеля НП1

Помимо листов, никель марки НП1 поставляется в следующих видах полуфабрикатов: горячекатаные и холоднокатаные полосы (ГОСТ 6235), лента (ГОСТ 2170), фольга, проволока (ГОСТ 2179), прутки, трубная заготовка. Выбор формы поставки определяется назначением и условиями последующей обработки.