Nehrđajući čelik 310S: vrhunski-materijal za ekstremno visoke temperature

310S je "najviši{1}}razred" austenitnog nehrđajućeg čelika s visokim udjelom kroma-nikla (Cr=24%-26%, Ni=19%-22%), koji se odlikuje ekstremno visokom{11}}temperaturnom otpornošću na oksidaciju i otpornošću na puzanje. Može se koristiti-za dugotrajnu upotrebu na 1000-1200 stupnjeva, služeći kao "posljednja linija obrane" materijal u industrijskim okruženjima s ultra visokim temperaturama.

Osnovni parametri

Kemijski sastav (tež.%): C Manje ili jednako 0,08, Si Manje ili jednako 1,50, Mn Manje ili jednako 2,00, P Manje ili jednako 0,045, S Manje ili jednako 0,030, Cr=24.00-26.00, Ni=19.00-22.00, Fe=Balans

Mehanička svojstva (žarena): Vlačna čvrstoća veća ili jednaka 515 MPa, čvrstoća istezanja veća ili jednaka 205 MPa, istezanje veće ili jednako 40%, Brinellova tvrdoća manja ili jednaka 217HB

Servisna temperatura: 1000 stupnjeva do 1200 stupnjeva (kontinuirani servis), do 1300 stupnjeva za kratkoročni-servis

Ekvivalentni stupnjevi: SUS310S (JIS), EN 1.4845 (EN), UNS S31008 (ASTM)

Prednosti izvedbe: Cr₂O₃-NiO kompozitni oksidni film ostaje stabilan čak i na 1200 stupnjeva, sa stopom oksidacije manjom od ili jednakom 0,1 mm/godišnje; vrijeme pucanja puzanjem na 1100 stupnjeva je 3 puta veće od vremena loma 309S; izvrsna otpornost na koroziju na visoko-temperaturne sulfide i kloride; dobra visoko{7}}temperaturna žilavost, s udarnom žilavošću većom ili jednakom 50J na 1000 stupnjeva.

Tipične primjene: Cijevi peći s jezgrom industrijskih peći, komponente ispušnih plinova mlaznih motora, obloge visoko{0}}temperaturne sekcije spalionica otpada, visoko-temperaturni izmjenjivači topline u nuklearnim elektranama, visoko-temperaturni spremnici rastaljene soli.

Praktična pitanja i odgovori

P1: Može li 310S izdržati kratkotrajnu-ultra{3}}visoku temperaturu od 1300 stupnjeva? A1: Da, ali vrijeme boravka mora biti manje ili jednako 10 sati. Na 1300 stupnjeva, čelik će malo omekšati, sa smanjenom čvrstoćom za 50%, a stopa oksidacije će se ubrzati na 0,5 mm/godišnje. Dugotrajna-usluga dovest će do stanjivanja materijala i kvara.

P2: Što je najveća poteškoća kod zavarivanja 310S? A2: Visoki sadržaj nikla povećava viskoznost zavarene kupke, čineći nepotpune nedostatke u fuziji sklonim pojavljivanju. Potrebno je koristiti veliku struju (150-200A za TIG zavarivanje) i malu brzinu zavarivanja kako bi se osiguralo potpuno prodiranje; odaberite žicu za zavarivanje ER310 i izvršite žarenje na 1050-1100 stupnjeva nakon zavarivanja kako biste eliminirali stres pri zavarivanju.

P3: Koje su prednosti 310S u usporedbi s legurom Inconel 600-na bazi nikla? A3: Njegova cijena je samo 1/3 Inconela 600, a njegova oksidacijska izvedba je ekvivalentna ispod 1200 stupnjeva; ima bolju zavarljivost od Inconela 600, bez potrebe za predgrijavanjem i složenom naknadnom{10}}obradom. Inconel 600 ima bolje performanse iznad 1200 stupnjeva ili u jakim redukcijskim atmosferama.

P4: Hoće li 310S patiti od krtosti sigma faze? A4: Sigma faza će se istaložiti ako ostane na 800-1000 stupnjeva dugo vremena (veće ili jednako 100 sati), smanjujući udarnu žilavost na manje od ili jednako 10J. Potrebno je strogo kontrolirati brzinu grijanja/hlađenja i izbjegavati dugotrajno očuvanje topline u ovom temperaturnom rasponu; ako se sigma faza istaložila, može se eliminirati žarenjem na 1100 stupnjeva i brzim hlađenjem.

P5: Je li 310S prikladan za visokotlačnu-ultra{3}}visoku-temperaturnu opremu? A5: Da, ali pritisak mora biti kontroliran. Dopušteni radni tlak je manji ili jednak 10MPa na 1000 stupnjeva i manji ili jednak 2MPa na 1200 stupnjeva. Zadebljane stijenke cijevi ili kompozitne strukture treba usvojiti u dizajnu, a potrebno je provesti stroga ne{12}}destruktivna ispitivanja (kao što je ultrazvučno + radiografsko ispitivanje) kako bi se osiguralo da nema unutarnjih nedostataka.