310S ir 304 nerūdijantis plienas:{2}}aukštos temperatūros ir atsparumo oksidacijai palyginimas

304 ir 310S yra austenitiniai nerūdijantys plienai, tačiau viena iš labiausiai paplitusių medžiagų parinkimo klaidų, susijusių su aukštos temperatūros -įrangos projektavimu. 304, yra bendras nerūdijančio plieno pasaulio tikslas.310Syra specialus aukštos{0}}temperatūros laipsnis, sukurtas specialiai ilgalaikiam karščiui, dėl kurio 304 išsikraipytų, iškraipytų arba per anksti sugestų. Šiame vadove tiesiogiai palyginamos dvi rūšys: - sudėtis, atsparumas oksidacijai, eksploatavimo temperatūros ribos, mechaninis elgesys esant aukštesnei temperatūrai ir kaina -, siekiant tiksliai išsiaiškinti, kada kiekviena rūšis yra tinkamas pasirinkimas.

Kokie yra pagrindiniai 310S ir 304 nerūdijančio plieno sudėties skirtumai?

310S yra daug daugiau chromo (24–26 %) ir nikelio (19–22 %) nei 304 (18–20 % chromo, 8–10,5 % nikelio), o šis sudėties skirtumas - nėra pagrindinės plieno kokybės skirtumas - yra visa priežastis, kodėl 310S toleruoja daug aukštesnę temperatūrą, nei toleruoja304.

Abi rūšys yra austenitiniai nerūdijantys plienai, pagaminti geležies -chromo-nikelio pagrindu, tačiau 310S apytiksliai padvigubina chromo ir nikelio kiekį, esantį 304. Chromas yra elementas, atsakingas už nerūdijančio plieno apsauginį oksido sluoksnį, o nikelis stabilizuoja austenitinį kristalinį sluoksnį ir apsauginę struktūrą. temperatūros.

„S“ žymėjimas 310S žymi kontroliuojamą mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančią originalios 310 klasės versiją, kuri sumažina chromo karbido nusodinimo riziką grūdelių ribose suvirinimo metu arba ilgai veikiant aukštai -temperatūrai -. Tai yra patobulinimas, dėl kurio 310S standartiškai atsparus aukštai {7}suvirinimas yra patogesnis{} 310.

Kompozicijos{0}}prie-palyginimas:

1 lentelė. Tipiniai vardiniai TP304 ir TP310S sudėties diapazonai pagal įprastas nerūdijančio plieno specifikacijas. Reikšmės yra iliustruojančios ir suapvalintos; patvirtinkite tikslias ribas pagal dabartinę ASTM A240/A480 leidimą arba taikomą specifikaciją prieš naudodami pirkimo ar projektavimo dokumentuose.

Kodėl 310S turi didesnį atsparumą oksidacijai, palyginti su 304?

310S atsparus oksidacijai esant daug aukštesnei nei 304 temperatūrai, nes jame esantis didesnis chromo kiekis sudaro storesnes, stabilesnes chromo oksido nuosėdas, o didesnis nikelio kiekis pagerina šios nuosėdos sukibimą su netauriuoju metalu, užkertant kelią skilimui ir pagreitėjusiam nuosėdų susidarymui, kuris ilgainiui sumažina 304 aukštą karštį.

Nerūdijančio plieno atsparumas oksidacijai priklauso nuo metalo gebėjimo suformuoti ir išlaikyti ištisinį, prilipusį chromo oksido (Cr₂O₃) sluoksnį, kuris veikia kaip barjeras tarp netauriojo metalo ir supančios atmosferos. Kylant temperatūrai, šis apsauginis sluoksnis turi atsispirti dviem konkuruojantiems gedimo režimams: per greitai augti (sunaudoti pagrindinį metalą) ir prarasti sukibimą (atsisluoksniuoti ir dar labiau pakenkti šviežiam metalui).

304 18–20 % chromo kiekio pakanka, kad susidarytų stabilios apsauginės skalės iki vidutinės aukštesnės temperatūros, tačiau virš šio intervalo oksido sluoksnis auga greičiau, nei galima patikimai palaikyti, o dėl ciklinio terminio poveikio jis gali išsibarstyti. 310Žymiai didesnis chromo kiekis S palaiko lėtesnį augimą}{{4}{}5} skalėje daug platesniame temperatūros diapazone, o tai yra tiesioginis fizinis mechanizmas, esantis už aukštesnės eksploatacinės temperatūros lubų.

Kokia yra maksimali nepertraukiamo aptarnavimo temperatūra 310S ir 304?

304 paprastai yra skirtas nuolatiniam darbui iki maždaug 870 laipsnių (1600 laipsnių F) oksiduojančioje atmosferoje, o 310S išplečia šią ribą iki maždaug 1100–1150 laipsnių (2000–2100 laipsnių F) - skirtumas yra maždaug 250–280 laipsnių bendrosios paskirties-ir aukštos{14}}temperatūros-specialios programos.

Tiesioginis nuosavybės palyginimas pagal pagrindinius aukštos temperatūros{0}}našumo kriterijus:

2 lentelė. Tipiškas aukštos temperatūros paslaugų palyginimas, TP304 ir TP310S. Vertės yra dažniausiai cituojami orientaciniai skaičiai, skirti bendroms gairėms; faktinė leistina temperatūra priklauso nuo atmosferos, įtempių lygio, ciklo dažnio ir taikomo projektavimo kodo ir turi būti patvirtinta pagal ASME/ASTM pamatinius duomenis, skirtus konkrečiai programai.

Verta pabrėžti, kad šie skaičiai rodo atsparumo oksidacijai ribas, nebūtinai temperatūrą, kuriai esant komponentas turi būti pakeistas - komponentas gali veikti žemiau oksidacijos lubų ir ilgą tarnavimo laiką, o veikdamas virš jos pagreitina apnašų susidarymą ir metalo praradimą taip, kad eksploatavimo laikas sutrumpėja labiau, nei rodytų vidutinis temperatūros padidėjimas, atsižvelgiant į neoksidacinį kilimą.

Kaip lyginami 310S ir 304 mechaninės savybės esant aukštai temperatūrai?

310S paprastai išlaiko didesnį stiprumą aukštesnėje temperatūroje nei 304 dėl didesnio kietojo -tirpalo legiravimo kiekio, nors abiems tipams būdingas tas pats bendras stiprumo ir modulio mažėjimo modelis kylant temperatūrai, o tai reiškia, kad pasirinkus rūšį keičiasi stiprio aukštoje temperatūroje išlaikymo mastas, bet ne pagrindinė tendencija.

Abi rūšys patiria tuos pačius bendruosius padidėjusios -temperatūros reiškinius, būdingus austenitiniam nerūdijančiam plienui -, mažėjantis išeiga ir tempiamasis stipris, mažėjantis elastingumo modulis ir didėjantis jautrumas šliaužti kylant temperatūrai -, nes šie poveikiai atsiranda dėl esminių termiškai nesuaktyvintų kristalų procesų, būdingų nerūdijančiam plienui. chemija.

Skiriasi dydis: didesnis chromo ir nikelio kiekis 310S suteikia didesnį kieto -tirpalo stiprinimą, o tai paprastai reiškia geresnį stiprumo išlaikymą ir atsparumą šliaužimui esant tam tikrai aukštai temperatūrai, palyginti su 304. Tai yra antrinis, bet tikras privalumas, nurodant 310S naudojant aukštą -temperatūrą, ne tik atsparumą oksidacijai, bet ir atsparesnė oksidacijai. efektyviai tokioje temperatūroje, kurioje jis paprastai naudojamas.

Kuri klasė pasižymi geresniu atsparumu karburizacijai ir sulfidacijai?

Dėl didesnio nikelio kiekio 310S paprastai pasižymi geresniu atsparumu anglies dioksido atmosferai nei 304, o tai sumažina lydinio jautrumą anglies absorbcijai ir trapumui, nors nė viena klasė nėra optimalus pasirinkimas stipriai sulfiduojančioje aplinkoje, kur vietoj to paprastai garantuojami specializuoti lydiniai.

Karburizacija įvyksta, kai metalas sugeria anglį iš atmosferos, kurioje yra daug anglies, esant aukštai temperatūrai, sudarydamas vidinius karbidus, kurie sumažina plastiškumą ir gali paskatinti įtrūkimus; nikelis sumažina anglies tirpumą ir difuziją austenitinėje matricoje, todėl aukštesnės{1}}nikelio rūšys, pvz., 310S, paprastai lenkia 304 karbonizavimo paslaugas, pvz., terminio apdorojimo krosnių armatūra ir krepšiai.

Sulfidavimo - ataka iš sieros-turinčios atmosferos, paplitusi kai kuriose degimo ir procesų aplinkose - yra kitoks iššūkis: nikelis iš tikrųjų gali būti pažeidžiamas tam tikrų sieros junginių esant aukštai temperatūrai, todėl labai dideli -nikelio lydiniai automatiškai nėra geriausias pasirinkimas stipriai sulfiduojančioje aplinkoje, kuri yra specialiai korozijai pritaikyta atsparumas dažnai yra pateisinamas, kai ir karburizacija, ir sulfidacija vienu metu kelia didelį susirūpinimą. Šis skirtumas yra naudingas priminimas, kad „aukštesnis-lydinys visada geresnis“ nėra visuotinai taikomas - klasės pasirinkimas turėtų atitikti konkretų atmosferų derinį tikrojoje aptarnavimo aplinkoje.

Kaip 310S ir 304 palyginti kainas ir prieinamumą?

310S paprastai kainuoja daugiau nei 304 už kilogramą, tiesiogiai nulemtą daug didesnio nikelio ir chromo kiekio, be to, jis paprastai yra mažiau tiekiamas iš visų gaminių formų, kaip yra 304, todėl kaina ir pristatymo laikas yra tikri praktiniai sumetimai, greta grynų techninių savybių.

Nikelis yra pasauliniu mastu prekiaujama prekė, kurios kaina už -kilogramą yra žymiai didesnė nei geležies, o 310S yra maždaug dvigubai daugiau nei nikelio 304, o tai yra pagrindinė didesnės kainos priežastis. Kadangi 304 yra neabejotinai didžiausias austenitinio nerūdijančio plieno gaminių tipas visame pasaulyje, jis taip pat naudingas dėl didesnio malūno prieinamumo, trumpesnio pristatymo laiko ir platesnio produktų formų (lakštų, plokščių, vamzdžių, strypų, jungiamųjų detalių) asortimento, palyginti su 310S, kuri yra speciali klasė, gaminama mažesnėje temperatūroje ir dažnai pagal užsakymą. Tai yra teisėtas veiksnys renkantis medžiagą: nurodant 310S programoje, kuriai iš tikrųjų nereikia aukštos temperatūros, padidėja sąnaudų ir galimo pristatymo laiko rizika be atitinkamos našumo naudos.

Kurią rūšį turėtumėte pasirinkti tam tikroms aukštos{0}}temperatūroms?

304 tebėra tinkamas pasirinkimas konstrukcijoms, vamzdynams ir įrangai, veikiančiai žemesnėje nei 800–850 laipsnių temperatūroje, o 310S turėtų būti nurodyta krosnies komponentams, terminio apdorojimo įtaisams, krosnių įdėklams ir kitai įrangai, kuri veikia virš šio diapazono arba yra nuolat cikliškai veikiama aukšta temperatūra.

Reprezentatyvios paraiškos gairės:

• Krosnių mufeliai, retortos ir spinduliavimo vamzdžiai:310S paprastai nurodomas dėl ilgalaikio poveikio, kuris gerokai viršija 304 praktinę oksidacijos ribą.
• Termo{0}}apdorojimo krepšeliai, armatūra ir konvejerio komponentai:Paprastai pirmenybė teikiama 310S, ypač karbonizavimo krosnies atmosferose, kur jame esantis nikelio kiekis suteikia reikšmingą eksploatavimo{1}}privalumą.
• Krosnies įdėklai ir aukštos temperatūros{0}}procesų įranga:310S yra standartinis pasirinkimas, kai nuolatinė darbo temperatūra artėja prie 1000 laipsnių arba viršija ją.
• Bendrieji proceso vamzdynai, rezervuarai ir konstrukciniai komponentai žemiau ≈ 800 laipsnių:304 (arba 316L, kur taip pat reikalingas atsparumas chloridui) išlieka ekonomiškas ir techniškai tinkamas pasirinkimas.
• Išmetimo ir vidutinės temperatūros{0}}įrangos komponentai:304 dažnai pakanka; 310S turėtų būti skirtas patvirtintam ilgalaikiam poveikiui, viršijančiam praktinę 304 ribą, o ne kaip atsargumo priemonę.

Ar 304 gali būti naudojamas kaip pigesnis{1}}310S pakaitalas bet kokiose programose?

304 gali būti tinkamas pigesnis-310S pakaitalas tik tada, kai faktinė nuolatinė darbinė temperatūra yra patogiai žemiau 304 oksidacijos ribos, o atmosfera nėra stipriai angliavandenių, bet naudojamas 304 kaip taupantis-kaštų pakaitalas, kai tikrai aukšta-nepakankama techninė priežiūra, gedimas ar perplėtimas paprastai kainuoja daug daugiau nei sutaupoma medžiagų.

Sprendimas pakeisti 310S 304 turėtų būti pagrįstas tikrovišku tikrosios didžiausios ir nuolatinės darbinės temperatūros įvertinimu -, įskaitant trumpalaikius poslinkius, o ne tik vardines projektavimo sąlygas -, o ne prielaida, kad bendrasis „nerūdijančio plieno“ pavadinimas gali būti keičiamas įvairiose klasėse. Ribiniais atvejais, kai darbinė temperatūra yra arti praktinių 304 lubų, tokie veiksniai kaip važiavimo ciklais dažnis, atmosferos sudėtis ir neplanuotų prastovų pasekmės turėtų būti labai svarbūs priimant sprendimą, nes kainų skirtumas tarp dviejų klasių dažnai yra nedidelis, palyginti su neplanuoto gedimo arba priešlaikinio komponento pakeitimo išlaidomis, kai procesas vyksta aukštoje{6}}temperatūroje.

Dažnai užduodami klausimai

Ar 310S yra tas pats, kas 310 nerūdijantis plienas?

Ne, nors jie yra glaudžiai susiję. 310S yra kontroliuojama-anglies 310 versija, turinti mažesnį maksimalų anglies kiekį, o tai sumažina chromo karbido nuosėdų riziką suvirinimo metu ir ilgalaikį aukštą -temperatūros poveikį, todėl 310S yra dažniau nurodytas variantas suvirintiems aukštos{5}}temperatūriniams audiniams.

Ar 304 ir 310S galima suvirinti tame pačiame mazge?

Taip, nevienodas suvirinimas tarp 304 ir 310S paprastai yra įmanomas naudojant deriniui pasirinktą atitinkamą užpildo metalą, tačiau bendras agregato veikimas aukštoje temperatūroje vis tiek bus ribojamas dėl silpnesnio laipsnio (304) sandūroje ir gretimo netauriojo metalo, todėl šis metodas paprastai naudojamas tik ten, kur 304 dalis nemato aukščiausios temperatūros.

Ar 310S pasižymi geresniu atsparumu korozijai nei 304 kambario temperatūroje ar tik aukštoje temperatūroje?

310S didesnis chromo ir nikelio kiekis paprastai suteikia šiek tiek geresnį bendrą atsparumą korozijai nei 304 net kambario temperatūroje, tačiau pagrindinis jo privalumas ir pagrindinė priežastis, kodėl jis nurodomas, yra aukšta -temperatūros atsparumas oksidacijai; 316L paprastai yra tikslingesnis ir ekonomiškesnis pasirinkimas nei 310S.

Kas atsitiks, jei 304 bus naudojamas virš vardinės oksidacijos temperatūros?

Viršijus praktinę oksidacijos ribą, 304 spartėja apnašų augimas ir galimas apnašų atskilimas, dėl kurio naujas metalas nuolat oksiduojasi ir gali sukelti laipsnišką pjūvio praradimą, iškraipymą ir galiausiai struktūrinį ar funkcinį gedimą per trumpesnį laiką, nei to paties komponento vardinė temperatūra arba žemesnė.

Ar 310S tinka kriogeninei ar žemai temperatūrai, taip pat aukštai temperatūrai?

Austenitinis nerūdijantis plienas, įskaitant 310S, paprastai išlaiko gerą atsparumą žemai{1}}temperatūrai dėl kubinės -kristalinės struktūros, tačiau 310S yra specialus ir brangesnis 304 arba 316L dažniau nurodomi standartinėms žemos{8} temperatūros arba kriogeninėms programoms, nebent konkretus projekto reikalavimas reikalauja 310S.