Никелевые полосы НП2

Никелевая полоса НП2 — один из основных видов плоского никелевого проката. Полосы производят горячей или холодной прокаткой из никеля марки НП2 по ГОСТ 492-2006 и поставляют по ГОСТ 6235-2020. Материал востребован в химическом аппаратостроении, электрохимической промышленности, приборостроении и машиностроении везде, где требуется сочетание коррозионной стойкости, пластичности и технологичности при обработке давлением.

Марка НП2: место в ряду никелевых марок

Обозначение «НП» расшифровывается как «никель полуфабрикатный» — металл, предназначенный для производства полуфабрикатов (лент, полос, листов, прутков, проволоки, труб). Цифра после «НП» характеризует допустимое суммарное содержание примесей: чем ниже цифра, тем чище металл.

ГОСТ 492-2006 устанавливает следующий ряд марок полуфабрикатного никеля в порядке убывания чистоты:

Марка	Ni + Co, % (мин.)	Примесей, % (макс.)
НП1	99,8	0,2
НП2	99,5	0,5
НП3	99,2	0,8
НП4	98,6	1,4

НП2 — наиболее распространённая марка в промышленном обороте. Она обеспечивает достаточный уровень коррозионной стойкости и технологичности для большинства применений при меньшей стоимости по сравнению с НП1. Там, где требования к чистоте особенно жёсткие (электровакуумная техника, синтез особо чистых химических веществ), применяют марки НП1, НП1Э или НП0ЭВИ с особо низким содержанием кислорода.

Химический состав по ГОСТ 492-2006

В никеле НП2 суммарное содержание Ni и Co должно быть не менее 99,5%. Кобальт химически близок к никелю и при аналитическом контроле учитывается в сумме с ним. Индивидуальные нормы по каждому примесному элементу приведены в таблице.

Элемент	Содержание, % (макс.)	Примечание
Ni + Co	99,5 (мин.)	Основа
Fe	0,10	—
Si	0,15	—
C	0,10	При превышении снижает пластичность при отжиге
Cu	0,10	—
Mg	0,10	—
Mn	0,05	—
Zn	0,007	—
S	0,005	Вызывает горячеломкость (красноломкость)
As	0,002	—
Pb	0,002	При превышении нарушает горячую обработку
Sb	0,002	—
Bi	0,002	При превышении нарушает горячую обработку
Sn	0,002	—
Cd	0,002	—
P	0,002	—
Примесей всего	0,5	—

О роли серы, свинца и висмута. Эти три примеси наиболее критичны для технологичности никеля. Сера образует легкоплавкие сульфиды по границам зёрен, вызывая горячеломкость при прокатке и ковке. Свинец и висмут практически не растворяются в твёрдом никеле и также концентрируются по границам зёрен — их превышение делает невозможной горячую деформацию слитка. По этой причине нормы на S, Pb и Bi в ГОСТ 492-2006 жёсткие и строго контролируются.

Механические свойства никелевых полос НП2

Свойства полос зависят от способа изготовления и состояния поставки. Горячекатаные полосы имеют промежуточный уровень свойств. Холоднокатаные полосы поставляются в двух состояниях: мягкие (отожжённые) и твёрдые (нагартованные). Данные по ГОСТ 6235-2020.

Вид и состояние	σв, МПа (мин.)	δ5, % (мин.)
Горячекатаная полоса	370	15
Холоднокатаная мягкая (отожжённая)	370	35
Холоднокатаная твёрдая (нагартованная)	540	2

Мягкое (отожжённое) состояние — предпочтительное для последующей штамповки, гибки и формовки деталей сложной конфигурации. Твёрдое состояние применяется там, где требуется повышенная прочность готового изделия при минимальной дальнейшей деформации.

Физические свойства никеля НП2

Свойство	Значение
Плотность	8,9 г/см³
Температура плавления	1455 °C
Удельное электросопротивление при 20 °C	0,0684 мкОм·м
Температура горячей обработки	1140–1250 °C
Температура отжига	700–800 °C

Удельное электросопротивление НП2 невысокое — примерно в 18–20 раз ниже, чем у нихрома (Х15Н60). Поэтому чистый никель не применяется в качестве резистивного нагревательного элемента: для этого используют сплавы с высоким сопротивлением (нихром, фехраль). Низкое сопротивление НП2 обуславливает его применение в токоведущих компонентах — контактах, шинах, межэлементных соединениях.

Коррозионная стойкость: в каких средах работает никель НП2

Никель обладает высокой термодинамической стойкостью. На воздухе поверхность покрывается тонкой плотной оксидной плёнкой NiO, которая предотвращает дальнейшее окисление при нормальных температурах. Это обеспечивает атмосферостойкость никелевых изделий без дополнительной защиты.

Стойкие среды:

• горячие и холодные растворы щелочей (включая концентрированный NaOH и KOH) — одна из наиболее ценных характеристик никеля;
• неокислительные растворы нейтральных и щелочных солей: ацетаты, карбонаты, хлориды, нитриты при умеренных температурах;
• органические кислоты (уксусная, лимонная, жирные кислоты) в широком диапазоне концентраций и температур;
• сухие газы-галогены при умеренных температурах;
• морская вода и нейтральные рассолы.

Нестойкие среды:

• разбавленные серная и соляная кислоты (особенно при повышении температуры) — активное растворение;
• разбавленная азотная кислота — интенсивное растворение;
• среды, содержащие свободный аммиак и его производные в сочетании с кислородом;
• газы, содержащие серу при высоких температурах, — образование сульфидов по границам зёрен (охрупчивание).

В пищевой и химической промышленности никелевые полосы НП2 применяют для изготовления деталей оборудования, контактирующего с растворами щелочей и жирными кислотами. В таких средах никель значительно превосходит большинство нержавеющих сталей.

Сортамент никелевых полос по ГОСТ 6235-2020

ГОСТ 6235-2020 «Листы и полосы никелевые. Технические условия» (введён с 01.04.2021 взамен ГОСТ 6235-91) распространяется на горячекатаные и холоднокатаные полосы из никеля марок НП1, НП2, НП3, НП4. Стандарт регламентирует способы изготовления, состояние поставки, допуски на размеры, требования к поверхности и механические свойства.

Горячекатаные полосы

Горячекатаные полосы поставляются в состоянии «без термообработки» (нормализованном после прокатки) или после отжига. Они отличаются более крупным зерном и окалиной на поверхности по сравнению с холоднокатаными. Применяются преимущественно там, где допустима последующая механическая обработка поверхности и допуски на размеры менее жёсткие.

Холоднокатаные полосы

Холоднокатаные полосы имеют более точные допуски по толщине и лучшее качество поверхности. По состоянию материала они делятся на мягкие (М, отожжённые) и твёрдые (Т, нагартованные). Выбор состояния определяется требованиями к механической обработке и условиям эксплуатации детали.

Условное обозначение полосы по ГОСТ 6235-2020 включает: вид (Полоса), способ изготовления (Г — горячекатаная, Д — холоднокатаная), состояние (Н — без термообработки / М — мягкая / Т — твёрдая), точность по толщине, точность по ширине, толщину × ширину × длину, марку и номер стандарта.

Пример обозначения холоднокатаной мягкой полосы толщиной 8,0 мм, шириной 100 мм, длиной 1000 мм, из никеля НП2:
Полоса ДНРХХ 8,0×100×1000 НП2 ГОСТ 6235—2020

Технологичность: обработка давлением и сварка

Никель НП2 в мягком состоянии хорошо поддаётся всем видам холодной деформации: прокатке, штамповке, гибке, волочению. Высокое относительное удлинение (до 35%) обеспечивает значительный ресурс деформации без промежуточных отжигов.

Сварка. Никель НП2 удовлетворительно сваривается аргонодуговым методом (TIG/MIG). Основное требование — тщательная очистка зоны сварки от жиров, оксидов и серосодержащих загрязнений: сера из смазочных материалов, попадая в сварочную ванну, вызывает горячие трещины. Рекомендуется сварка в защитной среде аргона или гелия. Применение присадочного материала аналогичного состава обязательно для ответственных соединений. При сварке крупногабаритных деталей применяют предварительный подогрев для снижения термических напряжений.

Области применения никелевых полос НП2

Химическое и нефтехимическое машиностроение. Никелевые полосы используются для изготовления деталей реакторов, теплообменников, трубных досок и обкладки аппаратов, работающих с горячими растворами щелочей, солей жирных кислот и другими средами, агрессивными для стали.

Электрохимическая промышленность. Полосы НП2 — заготовка для никелевых анодов электролитического никелирования. Кроме того, никелевые полосы применяют в конструкции аккумуляторных батарей для межэлементных соединений и токовыводящих пластин.

Приборостроение и точное машиностроение. Из полос НП2 штампуют детали, требующие стабильных механических свойств в агрессивных рабочих средах: мембраны, корпусные детали, экраны. Никелевые прутки НП2 используются в аналогичных областях для деталей, получаемых точением.

Лабораторное оборудование. Тигли, чашки, держатели образцов — для работы с щелочными расплавами и реактивами, с которыми другие материалы несовместимы.

Электротехника. Никель — ферромагнитный металл (точка Кюри 358 °C) с умеренным удельным сопротивлением. Его применяют в магнитных цепях специальных устройств, а также как токопроводящий материал в условиях агрессивных сред.

Формы поставки никелевых полос НП2

Никелевые полосы НП2 поставляются в виде прямолинейных прутковых и плоских заготовок мерной и немерной длины. Полосы горячекатаные и холоднокатаные мягкие, как правило, доступны со склада; холоднокатаные твёрдые и нестандартные размеры — под заказ. К каждой партии прилагается сертификат качества с результатами химического анализа и механических испытаний.

Смежные виды проката из никеля НП2 — никелевая проволока НП2 для сеток, контактных элементов и сварочных работ.