이중 등급 스테인레스 스틸 304 /304L, 316/316L

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오스테나이트계 스테인리스강은 가장 널리 사용되는 스테인리스강으로 전체 스테인리스강 소비량의 약 75%를 차지합니다. 화학 산업과 석유 화학 산업의 급속한 발전으로 인해 스테인레스 강의 내식성과 강도에 대한 요구 사항이 더욱 높아졌습니다. 예를 들어, 304/304L 이중 등급 스테인리스강은 탄소 함량이 0.03% 미만으로 304L 등급을 충족하는 반면 항복 강도와 인장 강도는 304 스테인리스강의 하한보다 높다는 것을 의미합니다. 다음과 같이 정의된다 304/304L 이중 등급 스테인리스강, 즉 화학적 조성이 304L의 화학적 조성을 충족하고 기계적 특성이 304 스테인리스강의 요구 사항을 충족합니다. 마찬가지로 스테인레스 강판은 304H(최소 0.040%) 요구 사항을 충족할 만큼 충분한 탄소 함량을 갖고 있고 304H 입자 크기 및 강도 요구 사항도 충족하기 때문에 304/304H 이중 인증을 받을 수 있습니다.316L 및 기타 이중 등급의 스테인레스 스틸.

가장 중요한 것은 탄소의 차이와 그에 따른 강도입니다. 탄소는 효과적인 오스테나이트 안정화 원소이며, 특히 고온에서 스테인리스강의 강도를 향상시키는 불순물 또는 합금 원소로 간주될 수 있습니다. 대부분의 오스테나이트계 스테인리스 강의 탄소 함량은 0.02% ~ 0.04% 미만입니다. 용접 후 우수한 내식성을 갖기 위해 저탄소 등급 스테인리스강의 탄소 함량을 0.030% 이하로 제어합니다. 고온강도를 향상시키기 위해 고탄소, 즉 “H”급 탄소 함량을 0.04% 또는 그보다 약간 높게 유지합니다.

면심 입방 구조의 더 작은 탄소 원자는 더 큰 Cr, Ni 및 Mo 원자 사이의 격자 간격에 있으며, 이는 전위 운동을 제한하고 연성 변형을 방해하며 스테인리스강을 강화합니다. 용접공정과 같이 온도가 상승하는 조건에서 탄소는 크롬이 풍부한 탄화물을 함유한 스테인리스강 매트릭스에서 크롬을 석출시키는 경향이 강하며, 2차 상은 결정립 중심이 아닌 결정립계에 석출되는 경향이 있으므로 크롬 탄화물은 결정립계에 형성되기 쉽다.

크롬은 스테인리스강의 내식성을 높이는 데 꼭 필요한 원소이지만, 스테인리스강 매트릭스에서 탄화크롬이 제거되므로 이곳의 내식성은 나머지 스테인리스강 매트릭스보다 나쁘다. 탄소 함량을 높이면 온도 범위가 확장되어 예민화 또는 내식성 손실 시간이 단축되고, 탄소 함량을 줄이면 용접 시 탄화물 형성을 지연하거나 완전히 피할 수 있습니다. 304L 및 316L 탄소 함량이 0.030% 미만인 저탄소 등급, 6%Mo 스테인리스강 탄소 함량과 같은 고합금 오스테나이트 등급의 대부분은 0.020% 미만입니다. 탄소 함량 감소로 인한 강도 감소를 보상하기 위해 때때로 또 다른 격자간 원소인 질소를 첨가하여 스테인레스강을 강화합니다.

이중 등급 스테인리스강은 기존 스테인리스강의 높은 강도와 초저탄소 스테인리스강의 내식성을 모두 갖췄습니다. 이는 대부분의 오스테나이트계 스테인리스 강의 약한 용접 접합 성능 문제를 해결할 수 있으며 저온 LNG 수용 스테이션 장비 및 대구경 파이프라인에 널리 사용됩니다. 이중 등급 스테인레스 스틸의 가격은 기본적으로 초저탄소 스테인레스 스틸과 동일합니다. 이제 여러 중국 철강 공장에서 성숙한 시장에 등급을 공급할 수 있습니다. 관심 있는 분은 당사에 문의해 주십시오.

 

슈퍼 304H강이 무엇인가요?

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초초임계 장치의 개발로 인해 기존의 18-8 오스테나이트 스테인리스강(예: TP304H 강)의 고온 강도는 600℃의 증기 매개변수에 대한 요구를 충족할 수 없었습니다. 이러한 이유로 일본 Sumitomo Metal Corporation은 TP347HFG 강철, SUPER304H 강철 및 HR3C 강철과 같은 장치의 보일러 가열 표면 파이프라인을 위한 새로운 재료를 개발했습니다. Super 304H 강은 새로운 유형의 강입니다. 18-8강, 금속 벽 온도가 700 ℃를 초과하지 않는 초 초임계 보일러의 과열기 및 재열기 제조에 주로 사용됩니다. 현재 독일의 Shasqida Mannesmann(이전 DMV Company)도 DMV 304HCU 등급의 유사한 강철 튜브를 생산하고 있습니다.

Super304H강은 TP304H강에 Mn, Si, Cr, Ni의 함량을 저감시킨 강으로, Cu를 2.5%~3.5%, Nb를 0.30%~0.60%, N을 0.05%~0.12% 첨가한 강입니다. 확산 석출상과 구리가 풍부한 강화상을 생성하기 위해 NbC(N), NbCrN 및 M23C6에 의한 석출 강화가 발생하여 사용 온도에서 허용 응력이 크게 증가하며 600~650℃에서 허용 응력은 30% 더 높습니다. TP347H 강철보다. 강철의 증기 산화 저항성은 TP347HFG 강철과 유사하며 TP321H 강철보다 훨씬 우수합니다. ASME 코드 케이스 2328-1, ASTM A-213 표준에 등재되어 있으며 번호는 S30432입니다.

 

Super 304H의 화학 성분

씨 시 망 피 에스 Cr 니 N 알 비 NB 구리 V 모
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

 

Super 304H의 기계적 성질

항복 강도, Mpa 인장강도, Mpa 신율, %
360/350 640/645 58/60

 

초초임계 장치의 높은 증기 매개변수로 인해 발전소의 고온 압력 부품에 사용되는 강철의 내산화성은 매우 중요해집니다. 일반적으로 슈퍼 304H 강관의 내벽은 증기 산화 방지 성능을 향상시키기 위해 쇼트 블라스팅 처리됩니다. 강관 내면에는 30μm 두께의 쇼트블라스트층이 형성되었으며, 비쇼트 피닝 강관에 비해 미세조직이 미세화되었다. 650℃, 600h에서 증기산화시험을 실시한 후, 쇼트블라스트 처리된 강관의 산화층 두께가 더 얇고 치밀해지며, 강관의 증기산화 저항성이 향상됩니다. 현재 중국의 여러 주요 제철소에서는 GB 5310-2008에 지정된 유사한 등급의 10CrL8Ni9NbCu3Bn을 생산했으며, 이는 현재 중국의 여러 초초임계 장치 프로젝트에 사용됩니다.

304 스테인레스 스틸은 자성이 있습니까?

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일반 소비자는 스테인레스 스틸에 대해 오해를 가지고 있으며 자성 스테인레스 스틸은 304 스테인레스 스틸에 적합하지 않다고 생각합니다. 우리가 알고 있는 바와 같이, 상온에서의 구조에 따라 스테인레스강은 201, 304, 321, 316, 310과 같은 오스테나이트와 430, 420, 410과 같은 마르텐사이트 또는 페릭으로 나눌 수 있습니다. 오스테나이트는 비자성 또는 약자성입니다. 마르텐사이트나 페라이트는 자성을 띤다. 304는 오스테나이트계 스테인리스강의 대표적인 등급으로 가공성, 용접성, 내식성이 우수하여 세계 스테인리스강 소비량의 60%를 차지하며, 일반적으로 자성을 띠지 않지만 때로는 자성을 띠거나 제련에 의해 약한 자성을 띠기도 한다. 화학적 조성의 변동이나 가공 등이 있으나 가짜이거나 표준 이하라고는 생각할 수 없습니다. 이유는 무엇입니까?

304는 준안정 스테인리스강으로 어닐링 후 단일 오스테나이트 구조이며 자성이 없습니다. 제련 조성 분리 또는 부적절한 열처리는 소량의 마르텐사이트 또는 페라이트 구조를 생성하므로 자성이 약합니다. 또한, 냉간 가공 변형(예: 스탬핑, 연신, 압연 등) 후에 오스테나이트 구조의 일부도 상 변화(마르텐사이트로의 일반적인 돌연변이 유발)와 자기를 겪었습니다.

예를 들어, 동일한 배치의 강철 스트립에서 76mm 강관의 외경에는 뚜렷한 자성이 없지만 9.5mm 강관의 외경에는 뚜렷한 자성이 있습니다. 정사각형 직사각형 튜브의 자기 특성은 특히 굽힘 부분에서 원형 튜브보다 냉간 굽힘 변형이 더 크기 때문에 더욱 분명합니다.

대부분의 싱크대는 304 스테인레스 스틸로 만들어졌습니다. 많은 소비자들은 물탱크의 자성 여부에 따라 304등급 스테인리스 스틸로 제작됐다고 판단합니다. 현재 용접 성형, 일체형 인장 성형 등과 같은 싱크대 가공 기술에는 304 재료 용접 성형을 사용하는 경우 일반적으로 플레이트 가공 후 어닐링되며 자성이 없거나 약한 자성이 없습니다. 싱크대 표면 처리); 물 탱크 드로잉 성형 중 하나는 여러 번의 연신, 일반 어닐링 및 연신을 거쳐야 합니다(어닐링은 비용을 증가시키고 304는 다시 어닐링할 필요가 없음). 이는 매우 정상적인 현상입니다.

쉘형 열교환기에 스테인레스 스틸 벨로우즈를 사용하는 경우

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벨로우즈 튜브 열교환기는 직선형(밝은) 튜브 열교환기를 기반으로 한 업그레이드입니다. 파도의 마루와 골의 디자인은 내구성, 안전성 등 관형 열교환기의 장점을 계승하는 동시에 낮은 열 전달 능력과 용이한 스케일링 등의 단점을 극복했습니다. 원리는 필요한 열 전달 면적을 줄이기 위해 총 열 전달 계수를 향상시켜 동일한 열 전달 효과 하에서 재료를 절약하고 무게를 줄이는 것입니다.

벨로우즈 몸체는 냉간압착 가공을 하였기 때문에 밝은 파이프 빌렛의 경우 일반적으로 벨로우즈 몸체를 성형한 후 강화할 수 있다고 믿어집니다. 외부 압력 안정성 실험을 통해 외부 압력에 따른 주름형 열교환관의 불안정성은 직관부에서 먼저 발생하며, 외부 압력이 계속 상승해야만 주름관이 불안정해지는 것으로 나타났습니다. 이는 주름부분이 직선부분보다 안정도가 좋고, 주름부분의 임계압력이 직선부분보다 높다는 것을 의미한다.

실험에 따르면 파동 기저부, 특히 국지적 단일 파동 기저부에서 좌굴 변형의 잔물결이 발생했으며 일반적으로 동시에 두 개 이하의 기저부 불안정성을 보여 파고의 안정성이 기저부보다 우수하지만 때로는 나타날 수도 있음을 보여줍니다. 반대로, 냉간 압착 마크 공정에서는 직선 부분의 홈통과 벽 두께가 모두 일정하고 튜브 후의 온도가 실제로 더 짧습니다.

벨로우즈에 파도의 최고점과 최저점의 존재는 아래 그림과 같이 튜브의 방사상 열교환 대류 효과를 증가시킵니다.

방사형 대류는 총 열전달 계수에 큰 영향을 미치며, 이는 이중 튜브 플레이트 벨로우즈 열 교환기의 가격이 저렴하고 경량인 근본적인 이유입니다. 열교환 면적은 튜브 벨로우즈와 직관의 몸체 표면은 동일한 길이에서 크지만 이러한 변화는 계수 값 변화에 따른 기여도보다 훨씬 적습니다. 직선(광) 튜브의 유속은 튜브 벽에 가까울 때 크게 감소하는 것을 분명히 볼 수 있습니다.

벨로우즈가 있는 쉘형 열교환기는 직선형 튜브 교환기에 비해 유체 속도와 방향이 일정하게 변화하여 난류를 형성할 수 있어 벽과 열을 교환하므로 열 전달에 영향을 미치는 경계 효과가 더 이상 존재하지 않습니다. 총 열전달계수는 2~3배 증가할 수 있고, 실제 운전은 5배까지 가능하며, 무게도 가볍기 때문에 벨로우즈 열교환기의 가격이 직관형 열교환기보다 저렴합니다. 교환기. 계산 및 실제 경험에 따르면 1mm 두께 벨로우즈의 총 열전달 계수는 0.5mm 두께 벨로우즈보다 10% 낮습니다. 수백 대의 벨로우즈 열교환기의 작동 데이터를 보면 벽 두께(거의 모두 0.5mm)가 큰 수리나 손상 없이 10~14년 동안 작동할 수 있는 주요 원인임을 알 수 있습니다.

또한 벨로우즈 열교환기는 수격 현상의 충격에 효과적으로 저항할 수 있습니다. 이중관 판형 열교환기의 쉘은 확장 조인트로 연결됩니다. 수격 현상의 영향을 받으면 확장 조인트가 잘못 배치됩니다. 이는 벨로우즈와 직관 열교환기 모두에서 발생하며 쉘의 변형으로 인해 튜브가 비틀릴 수 있습니다. 벨로우즈는 팽창 여유가 더 많기 때문에 변형 시 변형의 탄성 여유가 큽니다. 즉, 이 경우 불안정성에 저항하는 능력이 강합니다. 그러나 어떠한 경우에도 설치 과정에서 수격 현상을 방지하기 위해 앵글 시팅 밸브, 지연 스위치 및 기타 조치를 사용할 수 있습니다.

스테인레스 스틸 벨로우즈 쉘 열교환기의 장점

  • 높은 열전달 효율

벨로우즈의 특수한 마루와 골 디자인은 튜브 내부와 외부 섹션의 지속적인 변화로 인해 유체 흐름을 만들어 강한 난류를 형성합니다. 매우 작은 유량의 경우에도 유체는 관 내부와 외부에 강한 교란을 형성할 수 있으며, 이는 열교환관의 열전달 계수를 크게 향상시킵니다. 열전달 계수는 기존 튜브형 열교환기보다 2~3배 높습니다.

  • 확장 및 차단 없음

벨로우즈 내부와 외부의 매체는 항상 매우 난류 상태에 있으므로 매체의 고체 입자가 스케일 침전을 어렵게 만듭니다. 반면에 매체의 온도 차이에 영향을 받아 축 방향 팽창 변형의 흔적이 생기고 곡률이 자주 변하며 먼지와 열교환 튜브가 큰 인장력을 생성하므로 스케일이 잔잔하더라도 파손될 수 있습니다. 자동으로 꺼지므로 열 교환기는 항상 지속적이고 더 나은 열 전달 성능을 유지합니다.

  • 자동 보상

벨로우즈의 특수한 구조와 형태는 신축이음장치를 추가하지 않고도 가열조건에서 열응력을 효과적으로 감소시켜 제품의 구조를 단순화하고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

  • 긴 서비스 수명

축방향 팽창 능력이 향상되어 온도차 응력을 효과적으로 줄이고 큰 온도차와 압력 변화에 적응할 수 있으므로 파이프 입구 파열로 인한 누출이 없습니다. 배플 플레이트와 벨로우즈 사이의 연결은 열교환기의 수명을 연장시킵니다.

 

304 스테인리스강 VS 403 스테인리스강

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304등급과 430등급은 일반적으로 스테인레스강 재료로 사용됩니다. 304 스테인리스강은 크롬-니켈 오스테나이트계 스테인리스강의 일반적인 유형으로 밀도가 7.93g/cm3이며 18/8 스테인리스강으로도 알려져 있으며 300 시리즈 스테인리스강이 가장 일반적으로 사용되는 강입니다. 그것은 고온 800 ℃를 견딜 수 있고 우수한 가공 성능과 인성을 가지며 우수한 종합 성능 (내식성 및 성형) 장비 및 부품의 요구 사항에 널리 사용됩니다. 304L은 304의 저탄소 버전으로 용접 후 어닐링이 필요하지 않아 두꺼운 게이지 부품(약 5mm 이상)에 널리 사용됩니다. 304H의 더 높은 탄소 함량은 고온에서 사용될 수 있습니다. 또한 어닐링된 오스테나이트 구조는 낮은 동결 온도에서도 이러한 등급에 탁월한 인성을 제공합니다.

저탄소 고크롬 430은 가장 일반적인 페라이트계 스테인리스강 중 하나이며 18/0 또는 18-0이라고도 알려진 내식성이 우수하며 400 시리즈 스테인리스강 중 하나입니다. 냉간가공으로 약간 강화시킬 수 있으나 저온인성이 떨어져 일반적으로 열처리로 경화시킬 수 없다. 열 전도성은 오스테나이트보다 우수하고 열팽창 계수는 오스테나이트보다 작으며 내열 피로, 안정화 요소 티타늄을 추가하면 용접 이음새 부분의 기계적 특성이 좋아 건물 장식, 연료 버너 부품에 사용할 수 있습니다. , 가전 제품, 가전 부품. 430F는 430강에 쾌삭성이 있는 강종으로 주로 자동선반, 볼트, 너트 등에 사용됩니다. 430LX는 430강에 Ti나 Nb를 첨가하고 C함량을 줄여 가공성 및 용접성을 향상시킵니다. 주로 온수 탱크, 난방 수 시스템, 위생 기기, 가정용 내구성 기기, 자전거 플라이휠 등에 사용됩니다.

 

압력 용기 및 일반 용도의 크롬 및 크롬-니켈 스테인레스 강판, 시트 및 스트립에 대한 ASTM A240- 사양에 따라 430 스테인레스 강은 0.12% 미만의 탄소, 16-18% 사이의 크롬 및 0.75% 미만의 니켈을 포함해야 합니다. 아래 표에 표시된 대로 304와 430의 차이점은 다음과 같습니다.

화학 성분 비교 

UNS 씨 망 피 에스 시 Cr 니 모
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 /

 

기계적 성질 비교

등급 항복 강도, Mpa 인장강도, Mpa 2/50mm의 신장률, 최소, % 경도, HBW
304 205 515 40 183
403 205 450 22 201

 

요약하면 주로 다음 항목에서 다릅니다.

  • 내식성: 304 스테인레스 스틸의 내식성은 430보다 우수합니다. 430 스테인레스 스틸에는 16.00-18.00% 크롬이 포함되어 있으며 기본적으로 니켈이 포함되어 있지 않기 때문에 304 스테인레스 스틸에는 크롬과 니켈이 더 많이 포함되어 있습니다.
  • 안정: 430 스테인리스 강은 페라이트 형태이고, 304 스테인리스 강은 오스테나이트이며 430 스테인리스 강보다 안정적입니다.
  • 인성: 304의 인성은 430 스테인레스 스틸보다 높습니다.
  • 열 전도성: 페라이트 430 스테인리스강의 열전도율은 304 스테인리스강과 같습니다.
  • 기계적 성질: 430 스테인리스강은 안정된 화학원소인 티타늄을 첨가하여 304 스테인리스강에 비해 용접심의 기계적 성질이 우수합니다.

질소가 316LN 스테인리스강에 어떤 영향을 미치나요?

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316LN은 다음을 기반으로 하는 질소 추가 버전입니다. 316L 강철 (0.06% ~ 0.08%)은 316L과 동일한 특성을 가지도록 고속증식로(FBRS)의 고온 구조부품 제조에 사용되어 왔습니다. 탄소 함량을 줄이면 후속 부식 환경에서 용접으로 인한 응력 부식 균열에 대한 민감성이 크게 줄어듭니다. 크리프, 낮은 사이클 피로 및 크리프-피로 상호 작용은 FBRS 구성 요소에 대한 가장 중요한 고려 사항입니다. 고온 강도 316L 스테인레스 스틸 0.06% ~ 0.08% N을 합금화하여 316 스테인리스강으로 개선할 수 있습니다. 본 논문에서는 고온에서 316L 스테인리스강의 기계적 특성에 대한 0.08%보다 높은 질소 함량의 영향에 대해 논의합니다.

 

316LN 스테인레스 강의 화학 성분

노 N 씨 망 Cr 모 니 시 에스 피 철
표준 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 –

질소 함량이 0.07%, 0.11%, 0.14% 및 0.22%이고 탄소 함량이 0.03%인 316LN 스테인레스 강의 4개 배치를 테스트하여 질소가 인장, 크리프, 저주기 피로 및 크리프에 미치는 영향을 연구했습니다. -316LN 스테인레스 강의 피로 특성. 이 실험의 목적은 인장, 크리프 및 저주기 피로 특성의 최상의 조합을 얻기 위한 최적의 질소 함량을 찾는 것입니다. 실험 결과는 질소가 오스테나이트계 스테인리스 강의 인장 강도, 크리프 및 피로 강도를 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 강도가 증가하는 이유에는 용액 강화, 적층 결함 에너지(SFE) 감소, 석출 경화, 복합재(간극 용질) 형성, 원자 분리 및 정렬된 경화가 포함됩니다. 서로 다른 전자 교환 특성으로 인해 오스테나이트계 스테인리스강에 용해된 질소는 탄소보다 더 큰 팽창 부피를 갖습니다.

질소와 전위 사이의 탄성 상호작용 외에도 정전기적 격자간 전위 상호작용도 강도에 영향을 미칩니다. 전위핵은 자유전자가 부족하다는 특징이 있는데, 이는 양전하를 띤다는 것을 의미합니다. 오스테나이트계 스테인리스 강의 질소 원자는 질소 원자 근처의 자유 전자 위치와 전위와 질소 원자 사이의 정전기적 상호 작용으로 인해 음전하를 띠고 있습니다.

오스테나이트 강의 질소 함량이 증가함에 따라 질소 원자와 전위 사이의 유효 결합 에너지가 증가하지만 탄소의 경우 상관 관계가 명확하지 않습니다. 오스테나이트강에서 격자간 질소는 치환 원소와 상호작용하여 격자간 치환 원자 구성을 형성하는 경향이 있습니다. 이 화합물은 Mn, Cr, Ti 및 V와 같이 주기율표에서 Fe 왼쪽에 있는 원소와 쉽게 결합합니다. 원자간 결합의 특성(즉, 배향 대 무배향)과 인접한 원소의 근접성 사이에는 강한 상관관계가 있습니다. 다성분 합금 시스템의 원자. 금속 원자 사이의 결합은 서로 다른 원소의 원자 결합인 단거리 정렬을 촉진합니다. 원자간 분극은 공유 전자의 교환, 즉 동일한 원소의 원자 사이의 결합을 촉진합니다. 탄소는 철 기반 고용체에서 치환 원자의 응집을 촉진하는 반면, 질소는 단거리 정렬을 촉진합니다.

일반적으로 항복강도(YS)와 극한인장강도(UTS)는 316L 스테인레스 스틸은 0.07% ~ 0.22% 질소의 합금화로 인해 크게 향상되었습니다. 300~1123K 온도범위의 모든 시험에서 강도의 증가가 관찰되었다. 제한된 온도 범위 내에서 동적 변형 노화가 관찰되었습니다. 동적 변형 노화(DSA)의 온도 범위는 질소 함량이 증가함에 따라 감소합니다.