Hvaða ryðfríu stáli er best fyrir háan hita?

Hvernig á að velja hitaþolið-ryðfrítt stál

Að velja rétt hitaþolið-ryðfrítt stál er mikilvægt fyrir langtíma-áreiðanleika búnaðar, eftirlit með viðhaldskostnaði og rekstraröryggi. Í jarðolíuvinnslu, orkuframleiðslu, varmaskiptum, ofnum og útblásturskerfum verður efnið samtímis fyrir oxun, hitauppstreymi, skriðálagi og ætandi miðli. Fyrir innkaupastjóra og verkfræðikaupendur er spurningin ekki einfaldlega hvaða flokkur lifir af hitastigi, heldur hver býður upp á besta jafnvægið á oxunarþol, skriðstyrk, suðuhæfni, hitauppstreytu-þreytuhegðun og líftímakostnaði við raunverulegar rekstraraðstæður. Taflan hér að neðan tekur saman staðlaða röðun, með gögnum fyrir þjónustu í þurru lofti.

Þjónustuhitasamanburður

Einkunn	Hámark Stöðugt (C)	Hámark Með hléum (C)	Hitastig (C)	Helstu einkenni
304 (S30400)	800	870	850	Með fyrirvara um karbíðúrkomu
316L (S31603)	800	870	850	Betri en 304 í klóríðum
321 (S32100)	815	900	850	Títan-stöðugað útblásturskerfi
309S (S30908)	1000	1050	1000	Hátt Cr/Ni fyrir hringlaga hitun
310S (S31008)	1100	1150	1100	25Cr-20Ni, frábært fyrir ofna
UNS S30815	1150	1150	1150	Hátt N + Si + sjaldgæfar jörð, skriðstyrkur
446 (S44600)	1100	1150	1150	Ferrític, ekkert Ni, gott í brennisteinslofttegundum

Mjög há-hitastig (1000-1150 C)

Þegar íhlutir verða að þola mikinn hita undir vélrænu álagi eða tíð hitalost, eru UNS S30815 og 310S besti-viðurkenndu kostirnir. UNS S30815 er há-köfnunarefnis austenítísk einkunn styrkt með köfnunarefni, sílikoni og sjaldgæfum-jarð viðbótum eins og cerium. Það viðheldur miklum styrk upp að um 1150 C og oxíðhögg þess er mjög stöðugt og ónæmur fyrir losun, sem hentar burðarhlutum ofna, geislarörum, varmaskiptum og hitaeiningum sem verða fyrir tíðum byrjun-stöðvunarlotum. Yfir 900 C er skriðstyrkur hans umtalsvert betri en 310S og málmblöndurkostnaðurinn er venjulega lægri. 310S (25Cr-20Ni) býður upp á framúrskarandi oxunar- og uppkolunarþol, betri suðuhæfni og mótunarhæfni og er metinn fyrir stöðuga þjónustu upp í 1150 C; það er staðall fyrir ofnafóðringar, brennarastúta,-hitameðferðarkörfur og íhluti við stöðuga háhitaþjónustu með léttara vélrænu álagi.

Meðal-til-háhitastig (870-1000 C)

309S er lág-kolefnis hár-blendi úr austenítískum gæðaflokki með samfellda-þjónustugetu upp í um 1038 C (1900 F). Hátt króm- og nikkelinnihald þess styður endurtekna hitauppstreymi og litla-kolefnisafbrigðið lágmarkar karbíðúrkomu, þannig að það er mikið notað í ofnaíhlutum og varmaskiptum sem uppfærður valkostur við 304. Títan-stabilised 321 er vinnuhesturinn fyrir stöðuga útblástur og útblástur: 815-870 C (allt að 925 C í sumum einkunnum), og títanviðbótin kemur í veg fyrir útfellingu krómkarbíðs á milli 425 og 816 C, þannig að hún heldur tæringarþoli í útblástursrásum flugvéla-, belgjum, varmaþensluhlutar og íhlutir ketils í meðallagi.

Af hverju 316L er ekki hentugur fyrir ofan um það bil 900 C

316L getur ekki myndað þétt, stöðugt hlífðaroxíð yfir um það bil 850 C vegna þess að króminnihald þess er of lágt fyrir þá stjórn; yfir 600 C minnkar vélrænni styrkur þess verulega og langtímaþjónusta veldur lafandi og aflögun vegna eigin þunga. 800-870 C einkunnin í töflunni endurspeglar oxunarhegðun létthlaðna hluta, ekki burðarhönnun-. Fyrir hvers kyns burðarvirki yfir u.þ.b. 800 C, farðu yfir í 309S, 310S, UNS S30815 eða steypta hitaþolna málmblöndu sem staðfest er með skriðgögnum úr viðeigandi staðli.

Stöðug vs tímabundin þjónustueinkunn

Samfelld þjónustueinkunn gildir þegar efnið helst við stöðugt hækkað hitastig í langan tíma; oxun og skrið eru þá ráðandi þættir. Stöðug einkunn gildir fyrir endurteknar hitunar- og kælingarlotur, þar sem oxíðhleifar sprungur og spölur við varmaþenslu og samdrátt og hitaþreyta verður áhyggjuefni. Hlémörk eru oft lægri en samfelld mörk fyrir sömu einkunn og hagnýtt hámark fer eftir þykkt hluta, andrúmslofti og álagsstigi. Fyrir hringlaga þjónustu eru einkunnir með -þolnum oxíðkvarða - UNS S30815, 310S og 309S - æskilegar fram yfir 304 og 316L.

Algengar spurningar

Q1. Hvaða ryðfríu stáli þolir 1000 C?
309S getur þjónað stöðugt í um 1000 C; 310S og UNS S30815 eru metin til 1100-1150 C. Yfir 900 C þarf að athuga skriðstyrk og oxun miðað við hönnunargögn úr viðeigandi staðli.

Q2. Hvað er UNS S30815?
UNS S30815 er hlutlaus heiti á háu-köfnunarefnis austenítískum ryðfríu stáli sem er blandað með sílikoni og sjaldgæfum-jörðarþáttum eins og cerium, þróað fyrir skriðþol og hitauppstreytuþol við allt að um 1150 C.

Q3. Er 310S betri en UNS S30815?
310S hefur betri suðuhæfni, mótunarhæfni og oxunarþol í flóknu andrúmslofti; UNS S30815 hefur umtalsvert betri skriðstyrk yfir 900 C og venjulega lægri álverð. Valið fer eftir því hvort álag eða andrúmsloft ræður.

Q4. Af hverju er 321 notað í útblásturskerfi?
Títanstöðugleiki kemur í veg fyrir næmingu á 425-816 C sviðinu, þannig að soðnir og mótaðir íhlutir halda tæringarþoli sínu við endurtekna upphitun og kælingu, með þjónustueinkunn um 815-900 C.

Q5. Hver er hámarkshiti fyrir 304 ryðfríu stáli?
Fyrir oxunarþol í þurru lofti, um 800 C samfellt og 870 C með hléum. Þar fyrir ofan hraðar mælikvarðaskorun og einkunnir eins og 309S eða 310S eru nauðsynlegar.