Aço inoxidável de grau duplo 304/304L, 316/316L

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Os aços inoxidáveis austeníticos são os aços inoxidáveis mais utilizados, representando cerca de 75% do consumo total de aço inoxidável. O rápido desenvolvimento da indústria química e da indústria petroquímica apresentou requisitos mais elevados para a resistência à corrosão e resistência do aço inoxidável. Por exemplo, o aço inoxidável de grau duplo 304/304L significa que tem menor teor de carbono, que é inferior a 0,03%, atendendo aos graus 304L, enquanto seu rendimento e resistência à tração são superiores ao limite inferior do aço inoxidável 304, o aço inoxidável pode ser definido como 304/304L aço inoxidável de grau duplo, ou seja, sua composição química atende à do 304L e propriedades mecânicas para atender aos requisitos do aço inoxidável 304. Da mesma forma, uma chapa de aço inoxidável pode ter certificação dupla 304/304H porque tem conteúdo de carbono suficiente para atender ao requisito 304H (mínimo 0,040%) e também atende aos requisitos de tamanho de grão e resistência 304H, existem 316/316L e outras classes duplas de aço inoxidável.

O mais importante é a diferença no carbono e na resistência resultante. O carbono é um elemento estabilizador austenítico eficaz e pode ser considerado uma impureza ou um elemento de liga que melhora a resistência do aço inoxidável, especialmente em altas temperaturas. O teor de carbono na maioria dos aços inoxidáveis austeníticos está abaixo de 0,02% ~ 0,04%. Para ter boa resistência à corrosão após a soldagem, o teor de carbono do aço inoxidável de baixo carbono é controlado abaixo de 0,030%. A fim de melhorar a resistência a altas temperaturas, o teor de alto carbono ou carbono de grau “H” é mantido em 0,04% ou um pouco mais alto.

Os átomos de carbono menores na estrutura cúbica de face centrada estão nas lacunas da rede entre os átomos maiores de Cr, Ni e Mo, que limitam o movimento de discordância, dificultam a deformação da ductilidade e fortalecem o aço inoxidável. Sob a condição de aumento de temperatura, como no processo de soldagem, o carbono tem uma forte tendência a precipitar o cromo na matriz de aço inoxidável com carboneto rico em cromo, e a segunda fase tende a precipitar no limite do grão em vez do centro do grão, então o carboneto de cromo é fácil de formar no limite do grão.

O cromo é um elemento necessário para aumentar a resistência à corrosão do aço inoxidável, mas o carboneto de cromo é removido da matriz do aço inoxidável, portanto a resistência à corrosão aqui é pior do que no resto da matriz do aço inoxidável. Aumentar o teor de carbono pode estender a faixa de temperatura, de modo que o tempo de sensibilização ou perda de resistência à corrosão seja encurtado, reduzir o teor de carbono pode atrasar ou evitar completamente a formação de carboneto na soldagem. Classes de baixo carbono, como 304L e 316L, com teor de carbono inferior a 0,030%, a maioria das classes de austenita de liga mais alta, como o teor de carbono do aço inoxidável 6%Mo, é inferior a 0,020%. Para compensar a diminuição da resistência devido à diminuição do teor de carbono, às vezes é adicionado outro elemento intersticial, nitrogênio, para fortalecer o aço inoxidável.

O aço inoxidável de grau duplo tem a alta resistência do aço inoxidável convencional e a resistência à corrosão do aço inoxidável com ultrabaixo carbono. Ele pode resolver o problema do fraco desempenho das juntas de soldagem da maioria dos aços inoxidáveis austeníticos, tem sido amplamente utilizado em equipamentos de estações de recebimento de GNL de baixa temperatura e tubulações de grande diâmetro. O preço do aço inoxidável de dupla qualidade é basicamente o mesmo do aço inoxidável de ultrabaixo carbono. Agora, várias siderúrgicas chinesas podem fornecer as qualidades para o mercado maduro, qualquer interessado, entre em contato conosco.

 

O que é o aço Super 304H?

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Com o desenvolvimento de unidades ultra-supercríticas, a resistência a altas temperaturas dos aços inoxidáveis austeníticos tradicionais 18-8 (como o aço TP304H) não conseguiu atender às suas necessidades com parâmetros de vapor de 600 ℃. Por esta razão, a Japan Sumitomo Metal Corporation desenvolveu novos materiais para a tubulação da superfície de aquecimento da caldeira da unidade, como o aço TP347HFG, o aço SUPER304H e o aço HR3C. O aço Super 304H é um novo tipo de aço 18-8, utilizado principalmente na fabricação de superaquecedores e reaquecedores de caldeiras ultra-supercríticas cuja temperatura da parede metálica não excede 700 ℃. Atualmente, a Shasqida Mannesmann (anteriormente DMV Company) na Alemanha também produz tubos de aço semelhantes, com grau DMV 304HCU.

O aço Super304H é o aço que reduz o teor de Mn, Si, Cr e Ni com base no aço TP304H, que adiciona 2,5% ~ 3,5% Cu e 0,30% ~ 0,60% de Nb e 0,05% ~ 0,12% de N, de modo que para produzir a fase de precipitação por difusão e a fase reforçada rica em cobre em serviço, ocorre o fortalecimento da precipitação com NbC (N), NbCrN e M23C6, o que aumenta muito a tensão admissível na temperatura de serviço, e a tensão admissível em 600 ~ 650 ℃ é 30% maior do que o aço TP347H. A resistência à oxidação a vapor do aço é comparável à do aço TP347HFG e significativamente melhor que a do aço TP321H. Foi listado no Código ASME Caso 2328-1, Padrão ASTM A-213, o número é S30432.

 

A composição química do Super 304H

C Si Mn P S Cr Não N Al B N.º Cu V Mo
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

 

A propriedade mecânica do Super 304H

Força de rendimento, Mpa Resistência à tração, Mpa Alongamento, %
360/350 640/645 58/60

 

Devido aos altos parâmetros de vapor das unidades ultra-supercríticas, a resistência à oxidação do aço usado em peças de alta temperatura e pressão de usinas de energia torna-se muito importante. Geralmente, a parede interna do tubo de aço super 304H é jateada para melhorar o desempenho de oxidação anti-vapor. Uma camada de jateamento com 30 μm de espessura foi formada na superfície interna do tubo de aço e sua microestrutura foi refinada em comparação com a do tubo de aço sem shot peening. Após o teste de oxidação a vapor a 650°C e 600h, a espessura da camada de óxido do tubo de aço tratado pelo jateamento é mais fina e densa, e a resistência à oxidação a vapor do tubo de aço é melhorada. Atualmente, várias siderúrgicas líderes na China produziram um grau semelhante 10CrL8Ni9NbCu3Bn, especificado na GB 5310-2008, que é atualmente usado em vários projetos de unidades ultra-supercríticas na China.

O aço inoxidável 304 é magnético?

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Os consumidores comuns têm alguns mal-entendidos sobre o aço inoxidável, eles pensam que o aço inoxidável magnético não é o aço inoxidável 304 qualificado. Como sabemos, de acordo com a estrutura à temperatura ambiente, o aço inoxidável pode ser dividido em Austenita, como 201, 304, 321, 316, 310, Martensita ou Férrica, como 430, 420, 410. As austenitas são não magnéticas ou fracamente magnéticas. e Martensita ou ferrita são magnéticas. 304 é um grau representativo do aço inoxidável austenítico, possui excelente trabalhabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão, é responsável por 60% do consumo mundial de aço inoxidável, geralmente não é magnético, mas às vezes é magnético ou magnetismo fraco causado pela fundição flutuações na composição química ou processamento, mas não podemos pensar que isso é falso ou abaixo do padrão, qual é a razão disso?

304 é aço inoxidável metaestável, é uma estrutura única de austenita após o estado de recozimento, sem magnético. A segregação da composição de fundição ou o tratamento térmico inadequado produzirão uma pequena quantidade de estrutura de martensita ou ferrita, portanto, com um magnetismo fraco. Além disso, após a deformação por processamento a frio (como estampagem, alongamento, laminação, etc.), parte da estrutura da austenita também sofreu mudança de fase (mutagênese geral em martensita) e magnética.

Por exemplo, no mesmo lote de tiras de aço, o diâmetro externo do tubo de aço de 76 mm não possui magnetismo óbvio, enquanto o diâmetro externo do tubo de aço de 9,5 mm possui magnético óbvio. As propriedades magnéticas do tubo retangular quadrado são mais óbvias porque a deformação por flexão a frio é maior que a do tubo redondo, especialmente na parte flexível.

A maior parte da pia de água é feita de aço inoxidável 304. Muitos consumidores julgam que ele é feito de aço inoxidável 304 dependendo se o tanque de água é magnético ou não. Atualmente, existem muitos tipos de tecnologia de processamento para o dissipador, como formação de soldagem, formação de tração integral, etc., se usado, formação de soldagem de material 304, geralmente é recozido após o processamento da placa, não será magnético ou fracamente magnético (porque do tratamento superficial da pia); Uma das moldagens do desenho do tanque de água precisa passar por vários alongamentos, recozimento geral e depois alongamento (o recozimento aumenta o custo, e 304 não é necessário recozer novamente), será magnético, isso é um fenômeno muito normal.

Quando fole de aço inoxidável usado no trocador de calor de casco

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O trocador de calor com tubo de fole é uma atualização baseada em um trocador de calor com tubo reto (brilhante). O desenho da crista e do vale da onda herda as vantagens do trocador de calor tubular, como durabilidade e segurança, e ao mesmo tempo supera defeitos como baixa capacidade de transferência de calor e fácil dimensionamento. O princípio é melhorar o coeficiente total de transferência de calor de modo a reduzir a área de transferência de calor necessária, o que pode economizar materiais e reduzir o peso sob o mesmo efeito de transferência de calor.

Porque o corpo do fole é processado por prensagem a frio de tubo brilhante tarugo, acredita-se geralmente que o corpo do fole pode ser reforçado após a formação. O experimento de estabilidade de pressão externa mostra que a instabilidade do tubo corrugado de troca de calor sob pressão externa ocorre primeiro na seção reta do tubo, e o tubo corrugado ficará instável somente se a pressão externa continuar a aumentar. Isto indica que a estabilidade da seção ondulada é melhor que a da seção reta e que a pressão crítica da seção ondulada é maior que a da seção reta.

Experimentos mostram que a ondulação da deformação por flambagem ocorreu no vale da onda, especialmente no vale local de onda única, geralmente não mais do que a instabilidade de dois vales ao mesmo tempo, mostra que a estabilidade da crista da onda é melhor do que o vale, mas às vezes também pode aparecer pelo contrário, no processo de marcação a frio, tanto a espessura da calha quanto a da parede da seção reta são constantes, a frio depois que o tubo é realmente mais curto.

A existência de picos e vales de ondas no fole aumenta o efeito da convecção de troca de calor radial nos tubos, conforme mostrado na figura abaixo:

A convecção radial tem grande influência no coeficiente total de transferência de calor, que é a razão fundamental para o baixo preço e leveza do trocador de calor de fole de placa de tubo duplo. A área de troca de calor do tubo a superfície do corpo do fole e do tubo reto é grande no mesmo comprimento, mas essa alteração é muito menor do que a contribuição da alteração do valor do coeficiente. Pode-se ver claramente que a velocidade do fluxo do tubo reto (leve) é significativamente reduzida quando está próximo à parede do tubo.

O trocador de calor de casco com fole pode fazer com que a velocidade e a direção do fluido mudem constantemente para formar turbulência em comparação com um trocador de tubo reto, fazendo com que a troca de calor com a parede, o efeito limite que afeta a transferência de calor não exista mais. O coeficiente total de transferência de calor pode ser aumentado em 2 a 3 vezes, e a operação real pode até chegar a 5 vezes, e o peso é leve, razão pela qual o preço do trocador de calor de fole é inferior ao do tubo reto calor permutador. De acordo com cálculos e experiência prática, o coeficiente total de transferência de calor de foles de 1 mm de espessura é 10% inferior ao de foles de 0,5 mm de espessura. Os dados de operação de centenas de trocadores de calor de fole mostram que a espessura da parede (quase todas 0,5 mm) é a principal razão para a operação de 10 a 14 anos sem grandes reparos ou danos.

Além disso, o trocador de calor de fole pode resistir efetivamente ao impacto de um golpe de aríete. O invólucro do trocador de calor de placas de tubo duplo é conectado a uma junta de expansão. Se sofrer o impacto do golpe de aríete, a junta de dilatação ficará mal colocada. Isso acontece tanto com trocadores de calor de fole quanto com tubos retos, e a deformação da carcaça pode fazer com que o tubo torça. É porque o fole tem maior margem de expansão, a margem elástica de deformação é grande ao sofrer deformação, ou seja, a capacidade de resistir à instabilidade é forte neste caso. Mas em qualquer caso, no processo de instalação para evitar a ocorrência de golpe de aríete, pode-se tomar através do uso de válvula angular, interruptor de retardo e outras medidas.

Vantagens do trocador de calor com fole de aço inoxidável

  • Alta eficiência de transferência de calor

O design especial da crista e da calha do fole faz com que o fluido flua devido à mutação contínua da seção interna e externa do tubo para formar uma forte turbulência. Mesmo no caso de uma vazão muito pequena, o fluido pode formar uma forte perturbação dentro e fora do tubo, o que melhora muito o coeficiente de transferência de calor do tubo de troca de calor. O coeficiente de transferência de calor é 2 a 3 vezes maior que o do trocador de calor de tubo tradicional.

  • Sem escalonamento e bloqueio

O meio dentro e fora do fole está sempre em um estado altamente turbulento, o que torna as partículas sólidas no meio difíceis de depositar incrustações; Por outro lado, afetado pela diferença de temperatura do meio produzirá um traço de deformação de expansão axial, a curvatura mudará frequentemente, a sujeira e o tubo de troca de calor produzirão uma grande força de tração, mesmo se houver incrustação, a calma irá, portanto, quebrar desligado automaticamente, para que o trocador de calor sempre mantenha um desempenho de transferência de calor melhor e duradouro.

  • Compensação automática

A estrutura e o formato especiais do fole podem efetivamente reduzir o estresse térmico sob a condição de aquecimento sem adicionar juntas de dilatação, simplificando assim a estrutura dos produtos e melhorando a confiabilidade dos produtos.

  • Longa vida útil

A capacidade de expansão axial é aprimorada, o que reduz efetivamente o estresse da diferença de temperatura e pode se adaptar à grande diferença de temperatura e mudança de pressão, de modo que não haverá vazamento causado pela ruptura da boca do tubo. A conexão entre a placa defletora e o fole prolonga a vida útil do trocador de calor.

 

Aço inoxidável 304 VS Aço inoxidável 403

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As classes 304 e 430 são materiais de aço inoxidável comumente usados. O aço inoxidável 304 é um tipo geral de aço inoxidável austenítico cromo-níquel, a densidade de 7,93 g / cm3, também conhecido como aço inoxidável 18/8, é a série 300 de aço inoxidável, o aço mais comumente usado. Ele pode suportar altas temperaturas de 800 ℃, tem bom desempenho de processamento e resistência, amplamente utilizado nos requisitos de equipamentos e peças de bom desempenho abrangente (resistência à corrosão e moldagem). 304L é uma versão de baixo carbono do 304, que não requer recozimento pós-soldagem, por isso é amplamente utilizado para peças de calibre grosso (aproximadamente 5 mm e acima). O maior teor de carbono do 304H pode ser usado em altas temperaturas. A estrutura da austenita recozida também confere a essas classes excelente tenacidade, mesmo em baixas temperaturas de congelamento.

O baixo carbono e alto cromo 430 é um dos aços inoxidáveis ferríticos mais comuns, tem boa resistência à corrosão, também conhecido como 18/0 ou 18-0, é um dos aços inoxidáveis da série 400. Pode ser ligeiramente reforçado por trabalho a frio, mas a tenacidade a baixas temperaturas é baixa e geralmente não pode ser endurecido por tratamento térmico. Sua condutividade térmica é melhor que a austenita, o coeficiente de expansão térmica é menor que a austenita, resistência ao calor, fadiga, a adição de elemento estabilizador de titânio faz com que a costura de soldagem parte da propriedade mecânica seja boa, pode ser usada para decoração de edifícios, peças de queimadores de combustível , eletrodomésticos, peças de eletrodomésticos. 430F é um tipo de aço com desempenho de corte livre no aço 430, usado principalmente para tornos automáticos, parafusos e porcas, etc. 430LX adiciona Ti ou Nb no aço 430, reduz o teor de C e melhora o desempenho de processamento e desempenho de soldagem. É usado principalmente para tanques de água quente, sistemas de aquecimento de água, aparelhos sanitários, eletrodomésticos duráveis, volantes de bicicleta, etc.

 

De acordo com ASTM A240- Especificações para placas de aço inoxidável de cromo e cromo-níquel, folhas e tiras para vasos de pressão e usos gerais, o aço inoxidável 430 deve conter menos de 0,12% de carbono, entre 16-18% de cromo e menos de 0,75% de níquel, a diferença entre 304 e 430 conforme mostrado na tabela abaixo:

Comparação de composição química 

ONU C Mn P S Si Cr Não 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 /

 

Comparação de propriedades mecânicas

Notas Força de rendimento, Mpa Resistência à tração, Mpa Alongamento em 2 /50mm, mín., % Dureza, HBW
304 205 515 40 183
403 205 450 22 201

 

Resumindo, eles diferem principalmente nos seguintes itens:

  • Resistência à corrosão: A resistência à corrosão do aço inoxidável 304 é melhor que 430. Como o aço inoxidável 430 contém cromo 16.00-18.00%, basicamente não contém níquel, o aço inoxidável 304 contém mais cromo e níquel;
  • Estabilidade: O aço inoxidável 430 é em forma de ferrita, o aço inoxidável 304 é austenita, mais estável que o aço inoxidável 430;
  • Dureza: A tenacidade do 304 é superior ao aço inoxidável 430;
  • Condutividade térmica: A condutividade térmica do aço inoxidável ferrite 430 é semelhante à do aço inoxidável 304;
  • Propriedades mecânicas: As propriedades mecânicas da costura de soldagem do aço inoxidável 430 do que o aço inoxidável 304 são melhores devido à adição do elemento químico estável titânio.

Como o nitrogênio afeta o aço inoxidável 316LN?

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316LN é a versão de adição de nitrogênio baseada em Aço 316L (0,06% ~ 0,08%), por ter as mesmas características do 316L, tem sido utilizado na fabricação de componentes estruturais de alta temperatura em reator reprodutor rápido (FBRS). A redução do teor de carbono reduz bastante a suscetibilidade à corrosão sob tensão devido à soldagem em ambientes corrosivos subsequentes. A fluência, a fadiga de baixo ciclo e a interação fluência-fadiga são as considerações mais importantes para os componentes FBRS. A resistência a altas temperaturas de Aço inoxidável 316L pode ser melhorado para aço inoxidável 316 ligando 0,06% ~ 0,08% N. A influência do teor de nitrogênio superior a 0,08% nas propriedades mecânicas do aço inoxidável 316L em alta temperatura será discutida neste artigo.

 

Composição química do aço inoxidável 316LN

Forno N C Mn Cr Mo Não Si S P Fé
Padrões 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 –

Esses quatro lotes de aço inoxidável 316LN com teor de nitrogênio de 0,07%, 0,11%, 0,14% e 0,22% e teor de carbono de 0,03% foram testados para estudar os efeitos do nitrogênio na tração, fluência, fadiga de baixo ciclo e fluência. -propriedades de fadiga do aço inoxidável 316LN. O objetivo deste experimento é encontrar o teor ideal de nitrogênio para obter a melhor combinação de propriedades de tração, fluência e fadiga de baixo ciclo. Os resultados experimentais mostram que o nitrogênio pode melhorar a resistência à tração, à fluência e à fadiga dos aços inoxidáveis austeníticos. As razões para o aumento na resistência incluem aprimoramento da solução, redução da energia de falha de empilhamento (SFE), endurecimento por precipitação, formação de compósitos (solutos intersticiais), segregação atômica e endurecimento ordenado. Devido às suas diferentes propriedades de troca de elétrons, o nitrogênio dissolvido no aço inoxidável austenítico tem um volume de expansão maior que o do carbono.

Além da interação elástica entre o nitrogênio e o deslocamento, a interação eletrostática do deslocamento intersticial também influencia a força. Os núcleos de discordância são caracterizados pela falta de elétrons livres, o que significa que possuem carga positiva. Os átomos de nitrogênio nos aços inoxidáveis austeníticos são carregados negativamente devido à posição dos elétrons livres próximos aos átomos de nitrogênio e à interação eletrostática entre as discordâncias e os átomos de nitrogênio.

A energia de ligação efetiva entre o átomo de nitrogênio e o deslocamento aumenta com o aumento do teor de nitrogênio no aço austenítico, mas a correlação não é óbvia para o carbono. Nos aços austeníticos, o nitrogênio intersticial interage com os elementos substituintes e tende a formar composições atômicas de substituintes intersticiais. O composto se liga facilmente a elementos à esquerda do Fe na tabela periódica, como Mn, Cr, Ti e V. Existe uma forte correlação entre as propriedades da ligação interatômica (ou seja, orientação versus desorientação) e a proximidade de adjacentes. átomos em um sistema de liga multicomponente. A ligação entre átomos metálicos facilita a ordenação de curto alcance, que é a ligação de átomos de diferentes elementos. A polarização interatômica facilita a troca de elétrons covalentes, a ligação entre átomos do mesmo elemento. O carbono promove a agregação de átomos de substituição na solução sólida à base de ferro, enquanto o nitrogênio facilita a ordenação de curto alcance.

Em geral, a resistência ao escoamento (YS) e a resistência à tração final (UTS) de 316L o aço inoxidável é significativamente melhorado pela liga de nitrogênio 0,07% ~ 0,22%. O aumento de resistência foi observado em todos os testes na faixa de temperatura de 300~1123K. O envelhecimento por deformação dinâmica foi observado dentro de uma faixa limitada de temperatura. A faixa de temperatura do envelhecimento por deformação dinâmica (DSA) diminui com o aumento do teor de nitrogênio.