310 Nehrđajući čelik za proizvodnju energije: Vodič za svojstva, primjenu i odabir

310 Nerđajući čelik u proizvodnji električne energije: Pregled

Tip 310 (UNS S31000) i njegova nisko-varijanta 310S (UNS S31008) su visoko{5}}legirani austenitni nerđajući čelici koji sadrže 24,0-26,0 % hroma i 19,0-22,0 % nikla. Ova kompozicija proizvodi stabilnu austenitnu mikrostrukturu koja je otporna na oksidaciju, kamenac i termički zamor na temperaturama gdje konvencionalni 18-8 razredi kao što su 304 i 316 brzo gube snagu. U opremi za proizvodnju električne energije, 310 je stoga standardni izbor za komponente izložene trajnoj toplini, plinovima izgaranja i ponovljenim ciklusima start-stop.

Klasa je pokrivena ASTM A240 za ploče, limove i trake, ASTM A312 za bešavne i zavarene cijevi i ASTM A213 za cijevi za kotlove i pregrijače. Budući da je sadržaj nikla otprilike dvostruko veći od 304, materijalna cijena je veća; Ekonomski slučaj počiva na dužem vijeku trajanja, manjem gubitku kamenca i smanjenom vremenu zastoja u aplikacijama kotlova,{5}}pomoćnih plinskih turbina i{6}}izmjenjivača topline.

Hemijski sastav prema ASTM A240

ASTM A240 navodi sljedeća ograničenja za ploče, listove i trake. Pojedinačne vrijednosti su maksimalne osim ako nisu prikazane kao raspon.

Element	310 (UNS S31000)	310S (UNS S31008)
Karbon	0,25 max	0,08 max
Mangan	2,00 max	2,00 max
Silicijum	1,50 max	1,50 max
Fosfor	0,045 max	0,045 max
Sumpor	0,030 max	0,030 max
Chromium	24.0-26.0	24.0-26.0
Nikl	19.0-22.0	19.0-22.0

Jedina namjerna razlika između 310 i 310S je ograničenje ugljika. Niži ugljik u 310S smanjuje rizik od taloženja hrom{4}}karbida na granicama zrna tokom rada, tako da je 310S poželjniji gdje god zavarivanje prati dugo izlaganje u opsegu osjetljivosti.

Sobna temperatura{0}}Mehanička svojstva

Prema ASTM A240, žarena ploča, lim i traka od 310 i 310S moraju zadovoljiti sljedeće minimume.

Nekretnina	310 / 310S (minimalno)
Zatezna čvrstoća	515 MPa (75 ksi)
Granica tečenja (0,2 % offset)	205 MPa (30 ksi)
Izduženje u 50 mm	40 %

Iznad otprilike 600 stepeni, nosivost-nosivosti stalno opadaju i dizajn mora biti zasnovan na podacima o puzanju-puzanju, a ne na sobnoj{3}}granici tečenja. Zbog toga se 310 obično bira za obloge peći, komponente gorionika, nosače cijevi pregrijača i slične dijelove gdje su nivoi naprezanja skromni, ali je temperatura ekstremna.

-Ponašanje pri visokim temperaturama i tipične primjene

U neprekidnom radu u vazduhu, 310 otporan je na skaliranje do oko 1000 stepeni; u radu sa prekidima praktična granica je oko 1050 stepeni. Austenitna struktura također daje dobru otpornost na niske{4}}temperature i otpornost na termički zamor, što je kritično za komponente koje kruže između ambijentalne i radne temperature. Performanse se pogoršavaju u atmosferama koje sadrže sumpor- ili sa jakim ugljenikom, tako da se stvarno okruženje sagorijevanja mora provjeriti prije navođenja 310.

Tipične primjene za proizvodnju električne energije uključuju nosače cijevi za pregrijač i dogrijač, komponente zida peći, mlaznice za gorionike,{0}}dijelove predgrijača zraka za izgaranje, elemente za puhanje čađi-, ekspanzione mijehove i pregrade za izmjenjivače topline{2}}. Tamo gdje je vodena hloridna korozija dominantan rizik, dupleks ili 6% molibden super-austenit su prikladniji od 310.

Zavarivanje i termička obrada

310 je zavaren odgovarajućim austenitnim punilom, na primjer AWS ER310 za elektrolučno zavarivanje volframom. Predgrijavanje nije potrebno, a međuprolaznu temperaturu treba održavati niskom kako bi se ograničio termički stres i rizik od sigma{3}}faze. Žarenje nakon{5}}otopinom zavarivanja općenito nije potrebno; gdje je potrebna maksimalna otpornost na koroziju, komponenta se može žariti na oko 1040-1120 stepeni nakon čega slijedi brzo hlađenje. Izbjegavajte dugotrajno izlaganje u rasponu od 650-900 stepeni, gdje se može formirati sigma faza i smanjiti duktilnost i udarnu žilavost.

FAQ

Q1. Koja je razlika između 310 i 310S?Razlikuje se samo ograničenje ugljika: 310 dozvoljava do 0,25 % ugljika, dok je 310S ograničen na 0,08 %. 310S je poželjan za zavarene konstrukcije i dugotrajnu-visokotemperaturnu{6}konstrukciju.

Q2. Koja je maksimalna radna temperatura od 310?Kontinuirana otpornost na oksidaciju u vazduhu je oko 1000 stepeni, sa povremenim izlaganjem do oko 1050 stepeni. Kapacitet mehaničkog opterećenja iznad 600 stepeni mora se provjeriti u odnosu na podatke o puzanju{4}}o pucanju.

Q3. Je li nehrđajući čelik 310 magnetski?U žarenom stanju 310 je u suštini nemagnetičan zbog svoje potpuno austenitne strukture, iako zavarivanje ili hladni rad mogu izazvati blagi lokalni magnetizam.

Q4. Da li 310 zahtijeva toplinsku obradu nakon-zavarivanja?Generalno ne. PWHT je obično nepotreban i može biti štetan ako predugo drži materijal u rasponu formiranja sigma{1}}faze.

Q5. Može li 310 zamijeniti 316 u morskoj vodi ili servisu klorida?Ne. 310 nije stepen otpornosti na hlorid{1}}. Za morska i{3}}okruženja bogata hloridima, koristite slojeve nosivosti molibdena- kao što je 316 ili, za teške uslove rada, dupleks ili super{6}}austenit.