Ist Edelstahl 304 magnetisch?

Normale Verbraucher haben einige Missverständnisse über Edelstahl, sie denken, dass der magnetische Edelstahl nicht für Edelstahl 304 qualifiziert ist. Wie wir wissen, kann Edelstahl gemäß der Struktur bei Raumtemperatur in Austenit wie 201, 304, 321, 316, 310, Martensit oder Eisen wie 430, 420, 410 unterteilt werden. Austenite sind nicht magnetisch oder schwach magnetisch und Martensit oder Ferrit sind magnetisch. 304 ist eine repräsentative Sorte des austenitischen rostfreien Stahls, hat eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit und macht 60% des weltweiten Verbrauchs an rostfreiem Stahl aus. Im Allgemeinen ist es kein Magnet, aber manchmal ist es ein magnetischer oder schwacher Magnetismus, der durch verursacht wird Schwankungen oder Verarbeitung der chemischen Zusammensetzung beim Schmelzen, aber wir können nicht glauben, dass dies falsch oder minderwertig ist. Welchen Grund hat das?

304 ist metastabiler rostfreier Stahl, ist nach dem Glühen eine einzelne Austenitstruktur ohne Magnet. Durch die Entmischung der Schmelzzusammensetzung oder eine unsachgemäße Wärmebehandlung wird eine geringe Menge an Martensit- oder Ferritstruktur erzeugt, also mit einem schwachen Magneten. Zusätzlich erfuhr ein Teil der Austenitstruktur nach der Kaltverformungsverformung (wie Stanzen, Strecken, Walzen usw.) einen Phasenwechsel (allgemeine Mutagenese zu Martensit) und mit Magnet.

Beispielsweise weist in derselben Charge von Stahlbändern der Außendurchmesser eines 76-mm-Stahlrohrs keinen offensichtlichen Magneten auf, während der Außendurchmesser eines 9.5-mm-Stahlrohrs einen offensichtlichen Magneten aufweist. Die magnetischen Eigenschaften des quadratischen rechteckigen Rohrs sind offensichtlicher, da die Kaltbiegeverformung größer ist als die des runden Rohrs, insbesondere im Biegeteil.

Der größte Teil der Wasserspüle besteht aus Edelstahl 304. Viele Verbraucher beurteilen, dass es aus Edelstahl 304 besteht, je nachdem, ob der Wassertank magnetisch ist oder nicht. Gegenwärtig gibt es viele Arten von Verarbeitungstechnologien für die Spüle, wie Schweißformen, integrales Zugformen usw., wenn 304 Materialschweißen verwendet wird, das im Allgemeinen nach der Plattenbearbeitung geglüht wird, nicht magnetisch oder schwach magnetisch ist (weil der Oberflächenbehandlung der Spüle); Eines der Wassertank-Ziehformteile muss mehrere Dehnungen, allgemeines Glühen und dann Dehnen durchlaufen (Glühen erhöht die Kosten und 304 ist nicht erforderlich, um erneut zu glühen). Es ist magnetisch, das ist ein ganz normales Phänomen.

Beim Einsatz von Edelstahlbälgen im Rohrwärmetauscher

Der Balgrohrwärmetauscher ist ein Upgrade, das auf einem geraden (hellen) Rohrwärmetauscher basiert. Das Design des Wellenkamms und der Wellenwanne übernimmt die Vorteile des rohrförmigen Wärmetauschers wie Haltbarkeit und Sicherheit und überwindet gleichzeitig die Mängel wie schlechte Wärmeübertragungskapazität und einfache Skalierung. Das Prinzip besteht darin, den Gesamtwärmeübertragungskoeffizienten zu verbessern, um die erforderliche Wärmeübertragungsfläche zu verringern, wodurch bei gleichem Wärmeübertragungseffekt Material eingespart und Gewicht reduziert werden kann.

Denn der Balgkörper wird durch Kaltpressen von bearbeitet helle Pfeife Es wird allgemein angenommen, dass der Balgkörper nach dem Formen gestärkt werden kann. Das Außendruckstabilitätsexperiment zeigt, dass die Instabilität des Wellwärmeaustauschrohrs unter Außendruck zuerst im geraden Rohrabschnitt auftritt und das Wellrohr nur dann instabil ist, wenn der Außendruck weiter ansteigt. Dies zeigt an, dass die Stabilität des Wellprofils besser ist als die des geraden Abschnitts und dass der kritische Druck des Wellprofils höher ist als der des geraden Abschnitts.

Experimente zeigen, dass die Welligkeit der Knickverformung im Wellentrog, insbesondere im lokalen Einzelwellentrog, auftrat und im Allgemeinen nicht mehr als zwei Mulden gleichzeitig instabil war. Dies zeigt, dass die Stabilität des Wellenkamms besser ist als der Trog, aber manchmal auch auftreten kann Im Gegensatz dazu sind beim Kaltpressmarkierungsprozess sowohl die Mulde als auch die Wandstärke des geraden Abschnitts konstant, kalt, nachdem das Rohr tatsächlich kürzer ist.

Das Vorhandensein von Wellenspitzen und -tälern im Balg erhöht den Effekt der radialen Wärmeaustauschkonvektion in den Rohren, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Die radiale Konvektion hat einen großen Einfluss auf den gesamten Wärmeübergangskoeffizienten. Dies ist der Hauptgrund für den niedrigen Preis und das geringe Gewicht des Doppelrohrplatten-Balgwärmetauschers. Der Wärmeaustauschbereich der Tube Die Körperoberfläche des Balgs und des geraden Rohrs ist bei gleicher Länge groß, aber diese Änderung ist weitaus geringer als der Beitrag der Änderung des Koeffizientenwerts. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Strömungsgeschwindigkeit des geraden (leichten) Rohrs in der Nähe der Rohrwand erheblich verringert ist.

Der Mantelwärmetauscher mit Faltenbalg kann die Flüssigkeitsgeschwindigkeit und -richtung ständig ändern, um Turbulenzen zu bilden, verglichen mit einem geraden Rohraustauscher, wodurch der Wärmeaustausch mit der Wand erfolgt und der Randeffekt, der die Wärmeübertragung beeinflusst, nicht mehr besteht. Der Gesamtwärmeübergangskoeffizient kann um das 2- bis 3-fache erhöht werden, und der tatsächliche Betrieb kann sogar das 5-fache erreichen, und das Gewicht ist gering, weshalb der Preis für einen Balgwärmetauscher niedriger ist als der für die Wärme des geraden Rohrs Wärmetauscher. Nach Berechnung und praktischer Erfahrung ist der Gesamtwärmeübergangskoeffizient eines 1 mm dicken Balgs 10% niedriger als der eines 0.5 mm dicken Balgs. Die Betriebsdaten von Hunderten von Balgwärmetauschern zeigen, dass die Wandstärke (fast alle 0.5 mm) der Hauptgrund für den Betrieb von 10 bis 14 Jahren ohne größere Reparaturen oder Schäden ist.

Darüber hinaus kann der Balgwärmetauscher dem Aufprall eines Wasserschlags wirksam widerstehen. Der Mantel des Doppelrohrplatten-Wärmetauschers ist mit einer Dehnungsfuge verbunden. Wenn es unter dem Aufprall eines Wasserschlags leidet, wird die Dehnungsfuge verlegt. Dies geschieht sowohl bei Balg- als auch bei geraden Rohrwärmetauschern, und die Verformung des Mantels kann dazu führen, dass sich das Rohr verdreht. Da der Balg einen größeren Ausdehnungsspielraum hat, ist der elastische Dehnungsspielraum bei Verformung groß, dh die Fähigkeit, einer Instabilität zu widerstehen, ist in diesem Fall stark. In jedem Fall kann bei der Installation, um das Auftreten von Wasserschlägen zu vermeiden, die Verwendung eines Winkelsitzventils, eines Verzögerungsschalters und anderer Maßnahmen erfolgen.

Vorteile des Balgwärmetauschers aus Edelstahl

  • Hohe Wärmeübertragungseffizienz

Das spezielle Kamm- und Trogdesign des Balgs lässt die Flüssigkeit aufgrund der kontinuierlichen Mutation des Innen- und Außenabschnitts des Rohrs fließen, um starke Turbulenzen zu bilden. Selbst bei einer sehr kleinen Durchflussrate kann das Fluid innerhalb und außerhalb des Rohrs eine starke Störung bilden, die den Wärmeübergangskoeffizienten des Wärmeaustauschrohrs erheblich verbessert. Der Wärmeübergangskoeffizient ist 2 bis 3 Mal höher als der des herkömmlichen Rohrwärmetauschers.

  • Keine Skalierung und Blockierung

Das Medium innerhalb und außerhalb des Balgs befindet sich immer in einem sehr turbulenten Zustand, was es schwierig macht, die festen Partikel im Medium abzuscheiden. Andererseits wird durch die Temperaturdifferenz des Mediums eine Spur einer axialen Ausdehnungsverformung erzeugt, die Krümmung ändert sich häufig, das Schmutz- und Wärmeaustauschrohr erzeugt eine große Zugkraft, selbst wenn Ablagerungsruhe vorliegt, wird daher die Ruhe brechen automatisch ausschalten, so dass der Wärmetauscher immer eine dauerhafte, bessere Wärmeübertragungsleistung beibehält.

  • Automatische Kompensation

Die spezielle Struktur und Form des Balgs kann die thermische Belastung unter der Bedingung des Erhitzens ohne Hinzufügen von Dehnungsfugen wirksam reduzieren, wodurch die Struktur der Produkte vereinfacht und die Zuverlässigkeit der Produkte verbessert wird.

  • Lange Lebensdauer

Die axiale Expansionsfähigkeit wird verbessert, wodurch die Temperaturdifferenzspannung effektiv reduziert wird und sich an die große Temperaturdifferenz und Druckänderung anpassen kann, so dass keine Leckage durch Rohrmündungsbruch verursacht wird. Die Verbindung zwischen der Prallplatte und dem Balg verlängert die Lebensdauer des Wärmetauschers.

 

Edelstahl 304 VS Edelstahl 403

Die Klassen 304 und 430 sind üblicherweise verwendete Edelstahlmaterialien. Edelstahl 304 ist eine allgemeine Art von austenitischem Chrom-Nickel-Edelstahl. Die Dichte von 7.93 g / cm3, auch als 18/8-Edelstahl bekannt, beträgt 300, und Edelstahl der Serie ist der am häufigsten verwendete Stahl. Es hält hohen Temperaturen von 800 ° C stand, hat eine gute Verarbeitungsleistung und Zähigkeit und wird häufig bei den Anforderungen an Geräte und Teile mit guter Gesamtleistung (Korrosionsbeständigkeit und Formgebung) eingesetzt. 304L ist eine kohlenstoffarme Version von 304, für die kein Glühen nach dem Schweißen erforderlich ist. Daher wird es häufig für Teile mit dicker Stärke (ca. 5 mm und mehr) verwendet. Der höhere Kohlenstoffgehalt von 304H kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden. Die getemperte Austenitstruktur verleiht diesen Qualitäten auch bei niedrigen Gefriertemperaturen eine hervorragende Zähigkeit.

Kohlenstoffarmes Chrom mit hohem Chromgehalt 430 ist einer der am häufigsten verwendeten ferritischen rostfreien Stähle, hat eine gute Korrosionsbeständigkeit, auch bekannt als 18/0 oder 18-0, und gehört zu den rostfreien Stählen der Serie 400. Es kann durch Kaltumformung leicht verstärkt werden, aber die Zähigkeit bei niedriger Temperatur ist schlecht und kann im Allgemeinen nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden. Seine Wärmeleitfähigkeit ist besser als Austenit, der Wärmeausdehnungskoeffizient ist kleiner als Austenit, Hitzebeständigkeit Ermüdung, der Zusatz des Stabilisierungselements Titan macht die Schweißnaht Teil der mechanischen Eigenschaft ist gut, kann für die Gebäudedekoration verwendet werden, Brennstoffbrennerteile , Haushaltsgeräte, Teile für Haushaltsgeräte. 430F ist eine Stahlsorte mit freier Schneidleistung auf 430-Stahl, die hauptsächlich für automatische Drehmaschinen, Bolzen und Muttern usw. verwendet wird. 430LX fügt Ti oder Nb in 430-Stahl hinzu, reduziert den Gehalt an C und verbessert die Verarbeitungsleistung und die Schweißleistung. Es wird hauptsächlich für Warmwasserspeicher, Heizwassersysteme, Sanitärgeräte, langlebige Haushaltsgeräte, Fahrradschwungräder usw. verwendet.

 

Gemäß ASTM A240 - Spezifikationen für Platten, Bleche und Bänder aus Chrom und Chrom-Nickel-Edelstahl für Druckbehälter und allgemeine Zwecke muss 430-Edelstahl weniger als 0.12% Kohlenstoff, zwischen 16 und 18% Chrom und weniger als 0.75% Nickel enthalten , der Unterschied zwischen 304 und 430, wie in der folgenden Tabelle gezeigt:

Vergleich der chemischen Zusammensetzung 

UNS C Mn P S Si Cr Ni Mo
S30400 0.07 2.00 0.045 0.03 0.75 17.5-19.5 8.0-10.5 /
S43000 0.12 1,00 0.04 0.03 1.00 16.0-18.0 0.75 /

 

Vergleich der mechanischen Eigenschaften

Noten Streckgrenze, MPa Zugfestigkeit, MPa Dehnung in 2/50 mm, min,% Härte, HBW
304 205 515 40 183
403 205 450 22 201

 

Zusammenfassend unterscheiden sie sich hauptsächlich in folgenden Punkten:

  • Korrosionsbeständigkeit: Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl 304 ist besser als die von 430. Da Edelstahl 430 16.00 bis 18.00% Chrom enthält und im Grunde kein Nickel enthält, enthält Edelstahl 304 mehr Chrom und Nickel.
  • Stabilität: 430 Edelstahl ist Ferritform, 304 Edelstahl ist Austenit, stabiler als 430 Edelstahl;
  • Zähigkeit: Die Zähigkeit von 304 ist höher als die von 430 Edelstahl;
  • Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit von Ferrit 430 Edelstahl ist wie 304 Edelstahl;
  • Mechanische Eigenschaften: Die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht von 430 Edelstahl als die von Edelstahl 304 sind besser, da das stabile chemische Element Titan hinzugefügt wird.

Wie wirkt sich der Stickstoff auf Edelstahl 316LN aus?

316LN ist die auf Stickstoff basierende Version 316L Stahl (0.06% ~ 0.08%), so dass es die gleichen Eigenschaften wie 316L aufweist, wurde bei der Herstellung von Hochtemperatur-Strukturkomponenten in einem schnellen Brutreaktor (FBRS) verwendet. Durch die Reduzierung des Kohlenstoffgehalts wird die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion aufgrund des Schweißens in nachfolgenden korrosiven Umgebungen erheblich verringert. Das Kriechen, die Ermüdung bei geringem Zyklus und die Wechselwirkung zwischen Kriechen und Ermüdung sind die wichtigsten Überlegungen für FBRS-Komponenten. Die Hochtemperaturfestigkeit von 316L Edelstahl kann durch Legieren von 316% ~ 0.06% N auf Edelstahl 0.08 verbessert werden. Der Einfluss eines Stickstoffgehalts von mehr als 0.08% auf die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl 316L bei hoher Temperatur wird in diesem Artikel diskutiert.

 

Chemische Zusammensetzung von Edelstahl 316LN

Ofen N C Mn Cr Mo Ni Si S P Fe
Standards 0.06-0.22 0.02-0.03 1.6-2.0 17-18 2.3-2.5 12.0-12.5 ≤ 0.5 ≤ 0.01 ≤ 0.03 -
1 0.07 0.027 1,7 17.53 2.49 12.2 0.22 0.0055 0.013 -
2 0.11 0.033 1.78 17.63 2.51 12.27 0.21 0.0055 0.015 -
3 0.14 0.025 1.74 17.57 2.53 12.15 0.20 0.0041 0.017 -
4 0.22 0.028 1.70 17.57 2.54 12.36 0.20 0.0055 0.018 -

Diese vier Chargen aus rostfreiem Stahl 316LN mit einem Stickstoffgehalt von 0.07%, 0.11%, 0.14% und 0.22% und einem Kohlenstoffgehalt von 0.03% wurden getestet, um die Auswirkungen von Stickstoff auf Zugfestigkeit, Kriechen, Ermüdung und Kriechen bei niedrigen Zyklen zu untersuchen Ermüdungseigenschaften von Edelstahl 316LN. Das Ziel dieses Experiments ist es, den optimalen Stickstoffgehalt zu finden, um die beste Kombination von Zug-, Kriech- und Ermüdungseigenschaften mit geringem Zyklus zu erhalten. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass Stickstoff die Zugfestigkeit, Kriech- und Dauerfestigkeit von austenitischen rostfreien Stählen verbessern kann. Die Gründe für die Erhöhung der Festigkeit umfassen Lösungsverbesserung, verringerte Stapelfehlerenergie (SFE), Ausscheidungshärten, Bildung von Verbundwerkstoffen (interstitielle gelöste Stoffe), atomare Entmischung und geordnetes Härten. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Elektronenaustauscheigenschaften hat der in austenitischem Edelstahl gelöste Stickstoff ein größeres Expansionsvolumen als Kohlenstoff.

Neben der elastischen Wechselwirkung zwischen Stickstoff und Versetzung beeinflusst die elektrostatische interstitielle Versetzungswechselwirkung auch die Festigkeit. Versetzungskerne sind durch den Mangel an freien Elektronen gekennzeichnet, was bedeutet, dass sie eine positive Ladung haben. Die Stickstoffatome in austenitischen rostfreien Stählen sind aufgrund der Position freier Elektronen in der Nähe der Stickstoffatome und der elektrostatischen Wechselwirkung zwischen den Versetzungen und den Stickstoffatomen negativ geladen.

Die effektive Bindungsenergie zwischen dem Stickstoffatom und der Versetzung nimmt mit zunehmendem Stickstoffgehalt in austenitischem Stahl zu, aber die Korrelation ist für Kohlenstoff nicht offensichtlich. In austenitischen Stählen interagiert interstitieller Stickstoff mit Substituentenelementen und neigt dazu, interstitielle Substituentenatomzusammensetzungen zu bilden. Die Verbindung bindet leicht an Elemente links von Fe im Periodensystem wie Mn, Cr, Ti und V. Es besteht eine starke Korrelation zwischen den Eigenschaften der interatomaren Bindung (dh Orientierung gegenüber Unorientierung) und der Nähe benachbarter Verbindungen Atome in einem Mehrkomponentenlegierungssystem. Die Bindung zwischen Metallatomen erleichtert die Nahordnung, dh die Bindung von Atomen verschiedener Elemente. Die interatomare Polarisation erleichtert den Austausch kovalenter Elektronen, die Bindung zwischen Atomen desselben Elements. Kohlenstoff fördert die Aggregation von Substitutionsatomen in der festen Lösung auf Eisenbasis, während Stickstoff die Nahordnung erleichtert.

Im Allgemeinen sind die Streckgrenze (YS) und die Zugfestigkeit (UTS) von 316L Edelstahl wird durch das Legieren von 0.07% ~ 0.22% Stickstoff signifikant verbessert. Die Zunahme der Festigkeit wurde in allen Tests im Temperaturbereich von 300 bis 1123 K beobachtet. Innerhalb eines begrenzten Temperaturbereichs wurde eine dynamische Alterung der Dehnung beobachtet. Der Temperaturbereich der dynamischen Dehnungsalterung (DSA) nimmt mit zunehmendem Stickstoffgehalt ab.