Acero inoxidable de doble grado 304/304L, 316/316L

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Los aceros inoxidables austeníticos son los aceros inoxidables más utilizados y representan aproximadamente 75% del consumo total de acero inoxidable. El rápido desarrollo de la industria química y petroquímica ha planteado requisitos más altos para la resistencia a la corrosión y la solidez del acero inoxidable. Por ejemplo, el acero inoxidable de doble grado 304/304L significa que tiene un contenido de carbono más bajo, es decir, menos de 0,03%, lo que cumple con los grados 304L, mientras que su rendimiento y resistencia a la tracción son superiores al límite inferior del acero inoxidable 304, el acero inoxidable puede ser definido como 304/304L Acero inoxidable de doble grado, es decir, su composición química cumple con la del 304L y sus propiedades mecánicas cumplen con los requisitos del acero inoxidable 304. De manera similar, una lámina de acero inoxidable puede tener doble certificación 304/304H porque tiene suficiente contenido de carbono para cumplir con el requisito 304H (mínimo 0.040%) y también cumple con los requisitos de resistencia y tamaño de grano de 304H; existen 316/316L y otros grados duales de acero inoxidable.

Lo más importante es la diferencia de carbono y la resistencia resultante. El carbono es un elemento estabilizador austenítico eficaz y puede considerarse como una impureza o un elemento de aleación que mejora la resistencia del acero inoxidable, especialmente a altas temperaturas. El contenido de carbono en la mayoría de los aceros inoxidables austeníticos está por debajo de 0,02% ~ 0,04%. Para tener una buena resistencia a la corrosión después de la soldadura, el contenido de carbono del acero inoxidable con bajo contenido de carbono se controla por debajo de 0,030%. Para mejorar la resistencia a altas temperaturas, el alto contenido de carbono o carbono de grado "H" se mantiene en 0,041 TP3T o ligeramente más alto.

Los átomos de carbono más pequeños en la estructura cúbica centrada en las caras se encuentran en los espacios de la red entre los átomos más grandes de Cr, Ni y Mo, lo que limita el movimiento de dislocación, dificulta la deformación por ductilidad y fortalece el acero inoxidable. En condiciones de aumento de temperatura, como en el proceso de soldadura, el carbono tiene una fuerte tendencia a precipitar el cromo en una matriz de acero inoxidable con carburo rico en cromo, y la segunda fase tiende a precipitar en el límite del grano en lugar de en el centro del grano, por lo que el carburo de cromo es fácil de formar en el límite de grano.

El cromo es un elemento necesario para mejorar la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, pero el carburo de cromo se elimina de la matriz de acero inoxidable, por lo que la resistencia a la corrosión aquí es peor que la del resto de la matriz de acero inoxidable. Aumentar el contenido de carbono puede ampliar el rango de temperatura, de modo que se acorta el tiempo de sensibilización o pérdida de resistencia a la corrosión, reducir el contenido de carbono puede retrasar o evitar por completo la formación de carburo en la soldadura. Los grados con bajo contenido de carbono, como 304L y 316L, tienen un contenido de carbono inferior a 0,030%, la mayoría de los grados de austenita con mayor aleación, como el contenido de carbono del acero inoxidable 6%Mo, es inferior a 0,020%. Para compensar la disminución de la resistencia debido a la disminución del contenido de carbono, a veces se agrega otro elemento intersticial, nitrógeno, para fortalecer el acero inoxidable.

El acero inoxidable de doble grado tiene la alta resistencia del acero inoxidable convencional y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable con contenido ultra bajo de carbono. Puede resolver el problema del rendimiento débil de las juntas de soldadura de la mayoría de los aceros inoxidables austeníticos y se ha utilizado ampliamente en equipos de estaciones receptoras de GNL de baja temperatura y en tuberías de gran diámetro. El precio del acero inoxidable de doble grado es básicamente el mismo que el del acero inoxidable con contenido ultra bajo de carbono. Ahora varias acerías chinas pueden suministrar calidades para mercados maduros. Si está interesado, contáctenos.

 

¿Qué es el acero Super 304H?

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Con el desarrollo de unidades ultrasupercríticas, la resistencia a altas temperaturas de los aceros inoxidables austeníticos 18-8 tradicionales (como el acero TP304H) no ha podido satisfacer sus necesidades con parámetros de vapor de 600 ℃. Por esta razón, Japan Sumitomo Metal Corporation ha desarrollado nuevos materiales para la tubería de superficie de calentamiento de la caldera de la unidad, como acero TP347HFG, acero SUPER304H y acero HR3C. El acero Super 304H es un nuevo tipo de acero 18-8, utilizado principalmente en la fabricación de sobrecalentadores y recalentadores de calderas ultrasupercríticas cuya temperatura de la pared metálica no supera los 700 ℃. Actualmente, Shasqida Mannesmann (anteriormente DMV Company) en Alemania también produce tubos de acero similares, con una calidad DMV 304HCU.

El acero Super304H es el acero que se basa en la reducción del contenido de Mn, Si, Cr y Ni en el acero TP304H, al que se le añaden 2,5% ~ 3,5% Cu y 0,30%~0,60% de Nb y 0,05%~0,12% de N, de modo que Para producir la fase de precipitación por difusión y la fase reforzada rica en cobre en servicio, se produce un fortalecimiento por precipitación con NbC(N), NbCrN y M23C6, lo que aumenta en gran medida la tensión permitida a la temperatura de servicio, y la tensión permitida a 600 ~ 650 ℃ es 30% más alta. que el del acero TP347H. La resistencia a la oxidación por vapor del acero es comparable a la del acero TP347HFG y significativamente mejor que la del acero TP321H. Ha sido incluido en el Código ASME Caso 2328-1, Estándar ASTM A-213, el número es S30432.

 

La composición química del Super 304H

C Si Minnesota PAG S cr Ni norte Alabama B Nótese bien Cu V Mes
0.08 0.21 0.79 0.03 0.001 18.42 8.66 0.11 0.007 0.004 0.5 2.77 0.04 0.35

 

La propiedad mecánica del Super 304H

Límite elástico, Mpa Resistencia a la tracción, Mpa Alargamiento, %
360/350 640/645 58/60

 

Debido a los altos parámetros de vapor de las unidades ultrasupercríticas, la resistencia a la oxidación del acero utilizado en las partes de alta presión de las centrales eléctricas se vuelve muy importante. Generalmente, la pared interior de la tubería de acero súper 304H se granalla para mejorar el rendimiento de oxidación antivapor. Se formó una capa de granallado de 30 μm de espesor en la superficie interna del tubo de acero y su microestructura se refinó en comparación con la del tubo de acero sin granallado. Después de la prueba de oxidación con vapor a 650 ℃ y 600 h, el espesor de la capa de óxido del tubo de acero tratado con granallado es más delgado y denso, y se mejora la resistencia a la oxidación con vapor del tubo de acero. Actualmente, varias acerías líderes en China han producido un grado similar 10CrL8Ni9NbCu3Bn, especificado en GB 5310-2008, que actualmente se utiliza en varios proyectos de unidades ultrasupercríticas en China.

¿El acero inoxidable 304 es magnético?

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Los consumidores comunes tienen algunos malentendidos sobre el acero inoxidable, piensan que el acero inoxidable magnético no es acero inoxidable 304 calificado. Como sabemos, según la estructura a temperatura ambiente, el acero inoxidable se puede dividir en austenita como 201, 304, 321, 316, 310, martensita o férrica como 430, 420, 410. Las austenitas no son magnéticas o son débilmente magnéticas. y la martensita o ferrita son magnéticas. 304 es un grado representativo del acero inoxidable austenítico, tiene excelente trabajabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión, representa el 60% del consumo mundial de acero inoxidable, generalmente no es magnético, pero a veces es magnético o tiene un magnetismo débil causado por la fundición. fluctuaciones en la composición química o el procesamiento, pero no podemos pensar que esto sea falso o deficiente, ¿a qué se debe esto?

304 es acero inoxidable metaestable, es una estructura de austenita única después del estado de recocido, sin magnético. La segregación de la composición de fundición o un tratamiento térmico inadecuado producirá una pequeña cantidad de estructura de martensita o ferrita, por lo que tiene un magnetismo débil. Además, después de la deformación por procesamiento en frío (como estampado, estiramiento, laminado, etc.), parte de la estructura de austenita también experimentó un cambio de fase (mutagénesis general a martensita) y con magnetismo.

Por ejemplo, en el mismo lote de tiras de acero, el diámetro exterior de un tubo de acero de 76 mm no tiene un magnetismo evidente, mientras que el diámetro exterior del tubo de acero de 9,5 mm tiene un magnetismo evidente. Las propiedades magnéticas del tubo cuadrado rectangular son más obvias porque la deformación por flexión en frío es mayor que la del tubo redondo, especialmente en la parte de flexión.

La mayor parte del fregadero de agua está hecha de acero inoxidable 304. Muchos consumidores juzgan que está hecho de acero inoxidable de grado 304 según si el tanque de agua es magnético o no. En la actualidad, existen muchos tipos de tecnología de procesamiento para el disipador, como conformado por soldadura, conformado por tracción integral, etc., si se utiliza el conformado por soldadura de material 304, generalmente se recoce después del procesamiento de la placa, no será magnético o débilmente magnético (porque del tratamiento superficial del fregadero); Una de las molduras de trefilado del tanque de agua necesita pasar por varios estiramientos, recocido general y luego estiramiento (el recocido aumenta el costo y no es necesario recocer 304 nuevamente), será magnético, lo cual es un fenómeno muy normal.

Cuando se utilizan fuelles de acero inoxidable en el intercambiador de calor de carcasa

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El intercambiador de calor de tubos de fuelle es una actualización basada en un intercambiador de calor de tubos rectos (brillantes). El diseño de la cresta y el valle de la ola hereda las ventajas del intercambiador de calor tubular, como la durabilidad y la seguridad, y al mismo tiempo supera defectos como la mala capacidad de transferencia de calor y el fácil escalado. El principio es mejorar el coeficiente total de transferencia de calor para reducir el área de transferencia de calor requerida, lo que puede ahorrar materiales y reducir el peso bajo el mismo efecto de transferencia de calor.

Debido a que el cuerpo del fuelle se procesa mediante prensado en frío de tubo brillante palanquilla, generalmente se cree que el cuerpo del fuelle se puede fortalecer después de la formación. El experimento de estabilidad de la presión externa muestra que la inestabilidad del tubo corrugado de intercambio de calor bajo presión externa ocurre primero en la sección de tubería recta, y el tubo corrugado será inestable solo si la presión externa continúa aumentando. Esto indica que la estabilidad de la sección corrugada es mejor que la de la sección recta y que la presión crítica de la sección corrugada es mayor que la de la sección recta.

Los experimentos muestran que la onda de deformación por pandeo se produjo en la vaguada de la onda, especialmente en la vaguada local de una sola onda, generalmente no hay más de dos valles de inestabilidad al mismo tiempo, lo que demuestra que la estabilidad de la cresta de la onda es mejor que la vaguada, pero a veces también puede aparecer. por el contrario, en el proceso de marca de prensado en frío, tanto el espesor del canal como de la pared de la sección recta son constantes, en frío después el tubo es en realidad más corto.

La existencia de picos y valles de onda en los fuelles aumenta el efecto de la convección de intercambio de calor radial en los tubos, como se muestra en la figura siguiente:

La convección radial tiene una gran influencia en el coeficiente total de transferencia de calor, que es la razón fundamental del bajo precio y el peso ligero del intercambiador de calor de fuelle de placas de doble tubo. El área de intercambio de calor del tubo La superficie del cuerpo del fuelle y del tubo recto es grande a la misma longitud, pero este cambio es mucho menor que la contribución del cambio del valor del coeficiente. Se puede ver claramente que la velocidad del flujo del tubo recto (ligero) se reduce significativamente cuando está cerca de la pared del tubo.

El intercambiador de calor de carcasa con fuelle puede hacer que la velocidad y dirección del fluido cambien constantemente para formar turbulencia en comparación con un intercambiador de tubo recto, lo que hace que el intercambio de calor con la pared, el efecto límite que afecta la transferencia de calor ya no exista. El coeficiente total de transferencia de calor se puede aumentar de 2 a 3 veces, y la operación real puede llegar incluso a 5 veces, y el peso es liviano, razón por la cual el precio del intercambiador de calor de fuelle es menor que el del intercambiador de calor de tubo recto. intercambiador. Según los cálculos y la experiencia práctica, el coeficiente total de transferencia de calor de un fuelle de 1 mm de espesor es 10% menor que el de un fuelle de 0,5 mm de espesor. Los datos de funcionamiento de cientos de intercambiadores de calor de fuelle muestran que el espesor de la pared (casi todos de 0,5 mm) es la razón principal para el funcionamiento durante 10 a 14 años sin reparaciones ni daños importantes.

Además, el intercambiador de calor de fuelle puede resistir eficazmente el impacto de un golpe de ariete. La carcasa del intercambiador de calor de placas de doble tubo está conectada con una junta de expansión. Si sufre el impacto del golpe de ariete, la junta de dilatación estará fuera de lugar. Esto sucede tanto en los intercambiadores de calor de fuelle como en los de tubos rectos, y la deformación de la carcasa puede hacer que el tubo se tuerza. Debido a que los fuelles tienen más margen de expansión, el margen elástico de deformación es grande cuando se deforma, es decir, la capacidad de resistir la inestabilidad es fuerte en este caso. Pero en cualquier caso, en el proceso de instalación para evitar la aparición de golpes de ariete, se puede tomar mediante el uso de una válvula de asiento en ángulo, un interruptor de retardo y otras medidas.

Ventajas del intercambiador de calor de fuelle de acero inoxidable

  • Alta eficiencia de transferencia de calor

El diseño especial de cresta y depresión del fuelle hace que el fluido fluya debido a la mutación continua de la sección interior y exterior del tubo para formar una fuerte turbulencia. Incluso en el caso de un caudal muy pequeño, el fluido puede formar una fuerte perturbación dentro y fuera del tubo, lo que mejora en gran medida el coeficiente de transferencia de calor del tubo de intercambio de calor. El coeficiente de transferencia de calor es 2~3 veces mayor que el del intercambiador de calor de tubos tradicional.

  • Sin escalamiento ni bloqueo

El medio dentro y fuera del fuelle siempre está en un estado altamente turbulento, lo que hace que las partículas sólidas en el medio sean difíciles de depositar incrustaciones; Por otro lado, afectado por la diferencia de temperatura del medio se producirá un rastro de deformación por expansión axial, la curvatura cambiará con frecuencia, la suciedad y el tubo de intercambio de calor producirán una gran fuerza de tracción, incluso si hay incrustaciones, la calma se romperá. se apaga automáticamente, de modo que el intercambiador de calor siempre ha mantenido un mejor y duradero rendimiento de transferencia de calor.

  • Compensación automática

La estructura y forma especiales de los fuelles pueden reducir efectivamente la tensión térmica bajo la condición de calentamiento sin agregar juntas de expansión, simplificando así la estructura de los productos y mejorando la confiabilidad de los productos.

  • Larga vida útil

Se mejora la capacidad de expansión axial, lo que reduce efectivamente el estrés por diferencia de temperatura y puede adaptarse a la gran diferencia de temperatura y cambio de presión, por lo que no habrá fugas causadas por la ruptura de la boca de la tubería. La conexión entre la placa deflectora y el fuelle prolonga la vida útil del intercambiador de calor.

 

Acero inoxidable 304 VS Acero inoxidable 403

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Los grados 304 y 430 son materiales de acero inoxidable de uso común. El acero inoxidable 304 es un tipo general de acero inoxidable austenítico de cromo-níquel, la densidad de 7,93 g/cm3, también conocido como acero inoxidable 18/8, es la serie 300 de acero inoxidable que es el acero más utilizado. Puede soportar altas temperaturas de 800 ℃, tiene buen rendimiento de procesamiento y dureza, y se usa ampliamente en los requisitos de equipos y piezas de buen rendimiento integral (resistencia a la corrosión y moldeado). El 304L es una versión baja en carbono del 304, que no requiere recocido posterior a la soldadura, por lo que se usa ampliamente para piezas de calibre grueso (aproximadamente 5 mm y más). El mayor contenido de carbono del 304H se puede utilizar a altas temperaturas. La estructura de austenita recocida también proporciona a estos grados una excelente tenacidad, incluso a bajas temperaturas de congelación.

El 430 con bajo contenido de carbono y alto contenido de cromo es uno de los aceros inoxidables ferríticos más comunes, tiene buena resistencia a la corrosión, también conocido como 18/0 o 18-0, es uno de la serie 400 de aceros inoxidables. Se puede fortalecer ligeramente mediante trabajo en frío, pero la tenacidad a baja temperatura es pobre y, en general, no se puede endurecer mediante tratamiento térmico. Su conductividad térmica es mejor que la austenita, el coeficiente de expansión térmica es menor que el de la austenita, resistencia al calor a la fatiga, la adición de elemento estabilizador de titanio hace que la costura de soldadura sea parte de la propiedad mecánica es buena, se puede usar para decoración de edificios, piezas de quemadores de combustible , electrodomésticos, repuestos para electrodomésticos. 430F es un tipo de acero con rendimiento de corte libre en acero 430, utilizado principalmente para tornos automáticos, pernos y tuercas, etc. 430LX agrega Ti o Nb en acero 430, reduce el contenido de C y mejora el rendimiento de procesamiento y de soldadura. Se utiliza principalmente para tanques de agua caliente, sistemas de calefacción de agua, aparatos sanitarios, electrodomésticos duraderos, volantes de bicicleta, etc.

 

De acuerdo con ASTM A240: Especificaciones para placas, láminas y tiras de acero inoxidable con cromo y cromo-níquel para recipientes a presión y usos generales, el acero inoxidable 430 debe contener menos de 0,121 TP3T de carbono, entre 16-181 TP3T de cromo y menos de 0,751 TP3T de níquel. la diferencia entre 304 y 430 como se muestra en la siguiente tabla:

Comparación de composición química 

UNS C Minnesota PAG S Si cr Ni Mes
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 /

 

Comparación de propiedades mecánicas

Los grados Límite elástico, Mpa Resistencia a la tracción, Mpa Alargamiento en 2 /50mm, min, % Dureza, HBW
304 205 515 40 183
403 205 450 22 201

 

En resumen, se diferencian principalmente en los siguientes elementos:

  • Resistencia a la corrosión: La resistencia a la corrosión del acero inoxidable 304 es mejor que la del 430. Debido a que el acero inoxidable 430 contiene 16.00-18.00% de cromo, básicamente no contiene níquel, el acero inoxidable 304 contiene más cromo y níquel;
  • Estabilidad: El acero inoxidable 430 tiene forma de ferrita, el acero inoxidable 304 es austenita, más estable que el acero inoxidable 430;
  • Tenacidad: La dureza del 304 es mayor que la del acero inoxidable 430;
  • Conductividad térmica: La conductividad térmica del acero inoxidable ferrita 430 es como la del acero inoxidable 304;
  • Propiedades mecánicas: Las propiedades mecánicas de la costura de soldadura de acero inoxidable 430 que el acero inoxidable 304 son mejores debido a la adición del elemento químico estable titanio.

¿Cómo afecta el nitrógeno al acero inoxidable 316LN?

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316LN es la versión con adición de nitrógeno basada en acero 316L (0.06% ~ 0.08%), por lo que tiene las mismas características que el 316L, se ha utilizado en la fabricación de componentes estructurales de alta temperatura en reactores reproductores rápidos (FBRS). La reducción del contenido de carbono reduce en gran medida la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión debido a la soldadura en ambientes corrosivos posteriores. La fluencia, la fatiga de ciclo bajo y la interacción fluencia-fatiga son las consideraciones más importantes para los componentes FBRS. La resistencia a altas temperaturas de acero inoxidable 316L se puede mejorar a acero inoxidable 316 aleando 0.06% ~ 0.08% N. En este artículo se analizará la influencia del contenido de nitrógeno superior a 0.08% en las propiedades mecánicas del acero inoxidable 316L a alta temperatura.

 

Composición química del acero inoxidable 316LN.

Horno norte C Minnesota cr Mes Ni Si S PAG fe
Estándares 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 –

Estos cuatro lotes de acero inoxidable 316LN con un contenido de nitrógeno de 0,07%, 0,11%, 0,14% y 0,22%, y un contenido de carbono de 0,03%, se probaron para estudiar los efectos del nitrógeno sobre la tracción, la fluencia, la fatiga de bajo ciclo y la fluencia. -propiedades de fatiga del acero inoxidable 316LN. El objetivo de este experimento es encontrar el contenido óptimo de nitrógeno para obtener la mejor combinación de propiedades de tracción, fluencia y fatiga de bajo ciclo. Los resultados experimentales muestran que el nitrógeno puede mejorar la resistencia a la tracción, la fluencia y la fatiga de los aceros inoxidables austeníticos. Las razones del aumento de la resistencia incluyen la mejora de la solución, la reducción de la energía de falla de apilamiento (SFE), el endurecimiento por precipitación, la formación de compuestos (solutos intersticiales), la segregación atómica y el endurecimiento ordenado. Debido a sus diferentes propiedades de intercambio de electrones, el nitrógeno disuelto en el acero inoxidable austenítico tiene un volumen de expansión mayor que el carbono.

Además de la interacción elástica entre el nitrógeno y la dislocación, la interacción de la dislocación intersticial electrostática también influye en la resistencia. Los núcleos en dislocación se caracterizan por la falta de electrones libres, lo que significa que tienen carga positiva. Los átomos de nitrógeno en los aceros inoxidables austeníticos están cargados negativamente debido a la posición de los electrones libres cerca de los átomos de nitrógeno y a la interacción electrostática entre las dislocaciones y los átomos de nitrógeno.

La energía de unión efectiva entre el átomo de nitrógeno y la dislocación aumenta con el aumento del contenido de nitrógeno en el acero austenítico, pero la correlación no es obvia para el carbono. En los aceros austeníticos, el nitrógeno intersticial interactúa con los elementos sustituyentes y tiende a formar composiciones atómicas sustituyentes intersticiales. El compuesto se une fácilmente a elementos a la izquierda del Fe en la tabla periódica, como Mn, Cr, Ti y V. Existe una fuerte correlación entre las propiedades del enlace interatómico (es decir, orientación versus desorientación) y la proximidad de elementos adyacentes. átomos en un sistema de aleación multicomponente. El enlace entre átomos metálicos facilita el ordenamiento de corto alcance, que es el enlace de átomos de diferentes elementos. La polarización interatómica facilita el intercambio de electrones covalentes, el enlace entre átomos de un mismo elemento. El carbono promueve la agregación de átomos de sustitución en la solución sólida a base de hierro, mientras que el nitrógeno facilita el ordenamiento de corto alcance.

En general, el límite elástico (YS) y la resistencia máxima a la tracción (UTS) de 316L El acero inoxidable se mejora significativamente mediante la aleación de 0,07% ~ 0,22% de nitrógeno. El aumento de resistencia se observó en todas las pruebas en el rango de temperatura de 300 ~ 1123K. El envejecimiento dinámico por deformación se observó dentro de un rango de temperatura limitado. El rango de temperatura del envejecimiento por deformación dinámica (DSA) disminuye con el aumento del contenido de nitrógeno.