309 vs 310S nerđajući čelik: odabir legura otpornih na visoke-temperature na oksidaciju

309 i 310S su dva najspecifičnija austenitna nerđajuća čelika za komponente peći i procesnu-opremu za visoke temperature. Na papiru izgledaju slično, ali razlika u sadržaju hroma i nikla pomera oksidacioni plafon za otprilike 100 C i menja ponašanje u atmosferama za karburizaciju i sulfidizaciju. Ovaj članak kvantificira razliku u odnosu na ASTM A240 podatke i prevodi je u pravilo odabira.

Hemijski sastav prema ASTM A240

Element	309 (UNS S30900)	310S (UNS S31008)
Ugljik (C), max	0.20%	0.08%
Mangan (Mn), max	2.00%	2.00%
Silicijum (Si), max	1.00%	1.50%
Fosfor (P), max	0.045%	0.045%
Sumpor (S), max	0.030%	0.030%
hrom (Cr)	22.00-24.00%	24.00-26.00%
nikl (Ni)	12.00-15.00%	19.00-22.00%

Oznaka sa niskim-ugljikom 310S, sa ograničenjem ugljika na 0,08% maksimalno, poboljšava zavarljivost i dugoročnu strukturnu stabilnost u poređenju sa osnovnom klasom 310, zbog čega je 310S oblik koji je uobičajeno specificiran za kontinuirani rad na visokim{6}}temperaturama.

Visoka{0}}sposobnost visoke temperature i stabilnost skale

309 je pogodan za kontinuirani rad do oko 1050 C (1922 F) u oksidirajućim atmosferama. 310S proširuje plafon kontinuiranog rada na približno 1150 C (2102 F), jer veći sadržaj hroma formira stabilniju, sporije{6}}rastuću ljusku hrom oksida koja je otporna na ciklično rasprskavanje i direktno rasprskavanje plamena. Za komponente koje kruže između toplog i hladnog, ili koje direktno vide plamen gorionika, stabilnost skale 310S se direktno prevodi u duži vijek trajanja.

Ponašanje u procesnim atmosferama

Atmosfera peći rijetko je čisto oksidirajuća. U atmosferama za naugljičenje, ugljik može difundirati u čelik i istaložiti karbide koji ga čine krhkim; u sulfidizirajućim atmosferama, sumpor napada zaštitnu ljusku. Veći sadržaj nikla u 310S usporava difuziju ugljika i poboljšava otpornost na karburizaciju i sulfidaciju, zbog čega su cijevi za reformiranje i unutrašnjost kalcinatora specificirani u 310S.

Mehanička svojstva i izrada

Svojstvo (minimalno, ASTM A240)	309	310S
Zatezna čvrstoća	515 MPa	515 MPa
0,2% otpornosti	205 MPa	205 MPa
Izduženje	40%	40%

Obje vrste rade brzo-stvrdnjavaju, tako da je za oblikovanje potrebno više snage, a obrada uzrokuje brže habanje alata nego kod 304. Zavarivanje koristi odgovarajući metal za punjenje, ER309 ili ER310. Budući da oba tipa imaju visok koeficijent toplinske ekspanzije, dizajn mora omogućiti toplinsko kretanje. Za komponente koje će služiti iznad oko 425 C ili u korozivnoj atmosferi, žarenje nakon -zavarivanja otopinom otapa sve sekundarne karbide i vraća punu otpornost na toplinu i koroziju.

Smjernice za odabir za dizajnere peći

Zasnovati odluku na maksimalnoj kontinuiranoj radnoj temperaturi i sastavu atmosfere. Za oksidaciju do 1050 C, 309 je isplativ i robustan izbor. Za temperature iznad 1050 C, ili za atmosfere za karburizaciju ili sulfidizaciju, potreban je 310S. Ako je komponenta 309 prerano otkazala zbog skaliranja, izobličenja ili krhkosti, nadogradnja na 310S je korektivni korak. Dokumentirajte izbor u skladu sa uslovima usluge tako da obrazloženje preživi primopredaju opreme.

FAQ

P1: Koje su kompozicije 309 i 310S?

O: 309 ima 22-24% hroma i 12-15% nikla; 310S ima 24-26% hroma i 19-22% nikla sa ograničenjem ugljenika na 0,08%.

P2: Koje temperature mogu služiti neprekidno?

O: Oko 1050 C za 309 i oko 1150 C za 310S u oksidirajućoj atmosferi.

P3: Zašto je 310S bolji u atmosferama karburizacije ili sulfidiranja?

O: Njegov veći sadržaj nikla usporava difuziju ugljika i poboljšava otpornost na kamenac, štiteći metal od krtljenja i napada.

P4: Kako su zavareni?

O: Sa odgovarajućim dodatnim metalom ER309 ili ER310; visoka brzina rada-otvrdnjavanja zahtijeva kontrolirani unos topline, a nakon-žarenje otopinom zavarivanja vraća svojstva za uslugu na povišenoj-temperaturi.

P5: Kada je navođenje 310S obavezno?

O: Kada kontinualna radna temperatura premašuje granicu 309, kada se atmosfera snažno karburizira ili sulfidizira, ili kada je 309 otkazao zbog skaliranja, izobličenja ili krtosti.

P6: Da li 309 i 310S imaju iste mehaničke minimume?

O: Da. Prema ASTM A240 oba pokazuju minimalnu vlačnu čvrstoću od 515 MPa, minimalnu granicu tečenja od 205 MPa i minimalno istezanje od 40%.