Медно-никелевый сплав монель широко используется при производстве промышленных и технологических трубопроводов различного назначения. Основной причиной его применения является высокая коррозионная стойкость материала к химической агрессии перекачиваемой продукции, особенно кислотных и щелочных сред, а также к воздействию морской и пресной воды. Опыт показывает, что монелевые трубы и детали из монеля позволяют существенно увеличить производительность и срок службы трубопроводов.
Ключевые достоинства продукции из монеля в составе трубопроводов
С одной стороны монель эффективно противостоит коррозионному истончению, расслоению и растрескиванию внутренних стенок трубопроводов, повреждению запорной арматуры, различных узлов и оборудования трубопроводных систем. С другой – сводит к минимуму риск аварий, связанных с утечкой опасных веществ. В данном контексте использование труб из сплавов группы монель-металл (25-38% Cu, 62-70% Ni) выглядит не только экономически целесообразным, но и необходимым фактором, обеспечивающим безопасность персонала и окружающей среды, защищая их от воздействия токсичных смесей. Это крайне важное обстоятельство, поскольку по статистике около 90% аварийных ситуаций на трубопроводах происходит из-за коррозионного поражения материала труб.
Марки сплава монель для трубопроводных систем
Для изготовления конструктивных элементов трубопроводов применяется продукция из сплавов серии монель-металл отечественного и зарубежного производства. Их различие заключается в разной концентрации основных компонентов, образующих сплав, а так же в присутствии тех или иных примесей, что в сумме определяет структуру материала и свойства конечного продукта.
Российские марки сплава
НМЖМц 28-2,5-1,5 в своей основе имеет приблизительно 65,6-69,8% Ni+Co и 27-29% Cu. Плюс к этому в состав сплава входит около 2-3% Fe, 1,2-1,8% Mn, до 0,2% C, до 0,1% Mg, до 0,05% Si, до 0,01% S и As, до 0,002% Pb, Bi и Sb, а также незначительное количество примесей (менее 0,6%).
Зарубежные марки сплава
Монель марок 400 и R-405 содержит более 63% Ni и 28-34% Cu, а также до 2,5% Fe, 2% Mn, 0,5% Si, 0,3% C, 0,024% S.
Монель 404 включает в себя 52-57% Ni и приблизительно 42-47% Cu, плюс около 0,5% Fe, 0,15% C, по 0,1% Si и Mn, 0,05% Al, 0,024% S.
Монель K-500 состоит из 63–70% Ni, менее чем из 22% Cu, включая 2,3-3,15% Al и 0,35-0,85% Ti, до 2% Fe и 1,5% Mn, 0,5% Si, 0,25% C и около 0,01% S.
Помимо повышенной коррозионной стойкости, сплавы серии монель-металл характеризуются:
- механической прочностью;
- высокой сопротивляемостью на разрыв (50-80 кг/мм2);
- термической стойкостью (до 1300-1360°С);
- хорошей свариваемостью при использовании специальных припоев и флюсов;
- обрабатываемостью обычными методами обработки.
Отечественные монелевые трубы и прокат производятся в соответствии с ГОСТ, ОСТ и ТУ, а зарубежные сертифицируются по стандартам ASTM, ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 и по ряду других нормативных документов.
Продукция из монеля в трубопроводах по отраслям промышленности
Количество отраслей промышленности, на предприятиях которых монель-металл в виде труб входит в состав трубопроводного оборудования, достаточно велико. К ним относятся нефтегазовая и пищевая отрасли, химическая и фармацевтическая промышленность, машино- и судостроение и т.д. Монелевые листы и полосы, прутки и круги, используются для изготовления элементов соединения труб (фланцев, болтов, шпилек) и запорной арматуры, прокладок и клапанов, деталей насосов, охладителей, подогревателей и выпаривателей.
Судостроение
Поскольку монель не корродирует в быстро движущейся насыщенной солью морской воде, его применяют для теплообменной аппаратуры, служащей для понижения температуры смазочного масла и деталей силовых установок морских судов. Теплообменник представляет собой металлический корпус, внутри которого расположены монелевые трубы в виде циркуляционного контура. По контуру течет охлаждающая забортная морская вода, охлаждая среду, находящуюся с внешней стороны труб.
Рисунок 1. Теплообменник с трубами из монель-металла.
Нефтегазовая отрасль
В нефтегазовой промышленности трубы из монеля применяются для геофизических исследований. Монелевые обратные клапаны в форме тарелки используются для оснащения обсадных колонн нефтяных и газовых скважин. Сплавы группы монель-металл одни из немногих, которые способны противостоять коррозии в скважинах с органической кислой средой, в которых выделяется сероводород или углекислый газ. Монелевые клапаны устанавливаются последовательно в межтрубном пространстве для регулирования и снятия избыточного давления рабочей среды.
Рисунок 2. Обратный клапан из сплава монель.
Пищевая промышленность
Использование монелевых труб, кранов, соединительных и фасонных частей, в трубопроводах пищевой отрасли обусловлено тем, что сплав оптимален с точки зрения гигиены. Сплавы серии монель-металл устойчивы к воздействию пищевых красителей, а также к химическим моющим средствам, которыми они регулярно промываются и дезинфицируются. Отсутствие внутренней коррозии монеля обеспечивает чистоту контактирующей с ним продукции, плотность соединений препятствует попаданию бактерий, температурная стойкость и прочность обеспечивает длительный срок службы.
Фармацевтика
Из труб сплава монель изготавливаются внутрицеховые трубопроводы на предприятиях фармацевтической отрасли. Трубопроводные системы предназначены для перемещения жидких растворов к месту производства лекарств, поставки высокоочищенной воды для ополаскивания ампул и флаконов. Монелевые трубы отвечают высоким требованиям в плане отсутствия абсорбции транспортируемых продуктов и коррозии при взаимодействии с химически активными средами.
Химическая промышленность
Благодаря высокой сопротивляемости кислотной и кислородной коррозии монель-металл широко применяется в трубопроводах предприятий химической промышленности, транспортирующих химически активные токсичные и горючие вещества. Главным образом это монелевые трубы и соединительные фланцы подземных и наземных трубопроводных систем. Устойчивость сплава к разрушению препятствует разгерметизации трубопроводов, обеспечивая не только нормальную работу производств, но и безопасность технического персонала.
Машиностроение
В машиностроении монель в виде отливок, листов и прутков используют для изготовления корпусов, рабочих колес и клапанов насосов, пружин, втулок и целого ряда других деталей, от которых требуется высокая прочность и коррозионная стойкость. Как правило, это касается судовых механизмов, автоклавов, машин для химического и текстильного производства, работающих в условиях агрессивных сред при температурах до 300°С. Монелевые трубы применяют для производства вакуумных линий химических реакторов, различных газоподводящих систем, систем охлаждения и подогрева в обменных аппаратах для получения химической продукции и т.п.
Монель в космосе и на земле
Помимо перечисленных отраслей монелевые трубы и детали можно встретить в конструкции самых разных трубопроводных систем, вплоть до технологических трубопроводов на борту международной космической станции (МКС). Трубы из монеля на орбите эксплуатируются не только внутри модулей, но и снаружи, в открытом космосе. Они функционируют годами и без ремонта в условиях вакуума и постоянных ежесуточных перепадов температур от +160°C до -100°C, что лишний раз подтверждает незаурядные свойства сплава.
