Припой для пайки нефтегазопромыслового оборудования

 

Использование: при пожаровзрывобезопасном ремонте нефтегазопромыслового оборудования, магистральных нефтегазопроводов и аммиачных холодильных систем. Сущность изобретения: пайка осуществляется припоем, содержащим следующие компоненты, мас. %: олово 45-47; кадмий 15-16; индий 4-5; цинк 2-2,5; никель 1,5-2; германий 0,5-0,7; свинец - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя, который может быть использован при пожаровзрывобезопасном ремонте нефтепромыслового оборудования, магистральных нефтегазопроводов и аммиачных холодильных систем способом низкотемпературной пайки.

Известен припой, содержащий, мас.

Медь 1-6 Индий 0,05-5 Германий 0,01-1 Олово остальное [1] Известный припой обладает низкой прочностью и недостаточной коррозионной стойкостью, а также имеет узкий интервал кристаллизации при относительно высокой температуре начала плавления (солидус) припоя. Вышеуказанные недостатки известного припоя создают невозможность применения его для проведения ремонтных работ методом низкотемпературной пайки на действующих нефтегазопромысловых объектах и магистральных нефтегазопроводах при наличии пожаровзрывоопасных углеводородных или аммиачных систем.

Известен припой для пайки нефтегазопромыслового оборудования, содержащий, мас. индий 20-25; свинец 9-11; германий 0,5-1; висмут 19-21; олово - остальное [2] Известный припой используется при проведении ремонтных работ, основанных на низкотемпературной пайке магистральных трубопроводов и резервуаров с углеводородной средой в условиях низких температур окружающей среды.

Известный припой имеет широкий интервал кристаллизации 71-153^oC, обеспечивая в этом температурном интервале пастообразное состояние припоя, которое позволит формирование вертикальных и потолочных швов.

Однако известный припой не обеспечивает хорошую смачиваемость стальных изделий, механическую прочность и коррозионную стойкость паяных соединений при пайке в интервале 125-185198>C.

Цель изобретения состоит в повышении механической прочности и коррозионной стойкости паянного соединения.

Поставленная цель достигается тем, что припой для пайки нефтегазопромыслового оборудования, содержащий олово, индий, свинец, дополнительно содержит кадмий, цинк, никель, германий при следующем соотношении компонентов, мас.

Олово 45-47 Кадмий 15-16 Индий 4-5 Цинк 2-2,5 Никель 1,5-2
Германий 0,5-0,7
Свинец остальное.

Введенный в состав припоя никель совместно с имеющимся в нем германием, а также с другими элементами образует ряд интерметаллидных соединений с температурой полного расплавления выше 185^oC. Одновременно с этим в припое образуется многокомпонентная эвтектика с температурой плавления 125^oC.

Таким образом, интервал кристаллизации припоя, обусловленный этими соединениями, составляет 125-185^oC.

Припой находится с пастообразном состоянии в широком интервале.

Указанное свойство припоя позволяет удерживать его на вертикальных поверхностях.

Наличие никеля в припое до 1,5-2% при заявленном соотношении компонентов дополнительно упрочняет и активизирует припой, т.к. никель образует с железом (паяемой сталью) непрерывный ряд твердых растворов, а с кадмием, входящим в состав припоя, фазу типа латуни. Именно это повышает смачиваемость стальных изделий и механическую прочность паяных соединений.

Наличие повышенного содержания никеля в припое при заявляемом соотношении компонентов позволяет максимально сблизить разницу электродных потенциалов относительно стали, за счет чего и повышается коррозионная стойкость паяного соединения.

Образцы сплавов выплавлялись в аллундовых тиглях в атмосфере аргона при 1200-1300^oC с использованием индукционного нагрева. Выплавленные сплавы разливались в изложницы для придания им формы, удобной для последующих исследований.

В таблице 1 приведены показатели физико-механических и коррозионных свойств данного припоя.

Из таблицы 1 следует, что оптимально установленное количество компонентов, входящих в состав заявляемого припоя, обусловлено следующими причинами.

При содержании введенных в состав припоя кадмия, цинка, никеля, содержании олова, индия меньше минимально заявляемого, а свинца выше минимально заявляемого снижаются механические свойства, повышается температура начала плавления и заметно ссужается интервал кристаллизации припоя, вместе с этим снижается коррозионная стойкость за счет увеличения скорости коррозии в водном растворе 0,1 н. NaCl. Поэтому дальнейшее снижение содержания олова, кадмия, индия, цинка, никеля, германия и повышение содержание свинца в компонентном составе припоя нецелесообразны.

При содержании компонентов припоя выше максимально заявляемого, а свинца меньше минимально заявляемого практически не изменяются механические свойства, температура плавления и интервал кристаллизации припоя, но заметно снижается коррозионная стойкость за счет увеличения скорости коррозии в водном растворе 0,1 н. НCl. Поэтому дальнейшее повышение олова, кадмия, индия, цинка, германия, никеля и снижение свинца в компонентном составе припоя не целесообразны.

Именно такой оптимально установленный состав компонентов в заявляемом припое, как видно из таблицы, позволяет повысить коррозионную стойкость паяного соединения в водном растворе 01 н. НCl и в водном растворе 0,1 н. NaCl, при этом значительно улучшаются механические свойства, увеличивая соответственно прочность паяного соединения.

В процессе пайки возможно применение различных низкотемпературных сред (флюсов), в том числе и на основе хлористых солей.

Данный припой целесообразно использовать при проведении ремонтных работ, основанных на низкотемпературной пайке нефтегазопромыслового оборудования нефтегазопроводов, аммиачных холодильных систем и других металлических сооружений, предназначенных для хранения и транспорта пожаровзрывоопасных и токсичных сред.

Формула изобретения

Припой для пайки нефтегазопромыслового оборудования, содержащий олово, индий, германий, свинец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кадмий, цинк, никель при следующем соотношении компонентов, мас.

Олово 45 47
Кадмий 15 16
Индий 4 5
Цинк 2,0 2,5
Никель 1,5 2,0
Германий 0,5 0,7
Свинец Остальное