Двойная нержавеющая сталь 304/304L, 316/316L

/в /от

Аустенитные нержавеющие стали являются наиболее широко используемыми нержавеющими сталями, на их долю приходится около 75% от общего потребления нержавеющей стали. Бурное развитие химической и нефтехимической промышленности выдвинуло более высокие требования к коррозионной стойкости и прочности нержавеющей стали. Например, нержавеющая сталь 304/304L двух марок означает, что она имеет более низкое содержание углерода, менее 0,03%, что соответствует маркам 304L, в то время как ее предел текучести и предел прочности на разрыв выше, чем нижний предел нержавеющей стали 304, нержавеющая сталь может быть определен как 304/304Л нержавеющая сталь двойного сорта, то есть ее химический состав соответствует 304L, а механические свойства соответствуют требованиям нержавеющей стали 304. Аналогичным образом, лист из нержавеющей стали может иметь двойную сертификацию 304/304H, поскольку он имеет достаточное содержание углерода, чтобы соответствовать требованию 304H (минимум 0,040%), а также соответствует требованиям 304H к размеру зерна и прочности, существует 316/316Л и другие двойные марки нержавеющей стали.

Самым важным является разница в углероде и получаемая в результате прочность. Углерод является эффективным стабилизирующим аустенитным элементом и может рассматриваться как примесь или легирующий элемент, улучшающий прочность нержавеющей стали, особенно при высоких температурах. Содержание углерода в большинстве аустенитных нержавеющих сталей ниже 0,02% ~ 0,04%. Чтобы обеспечить хорошую коррозионную стойкость после сварки, содержание углерода в низкоуглеродистой нержавеющей стали поддерживается на уровне ниже 0,030%. Чтобы улучшить жаропрочность, содержание углерода с высоким содержанием углерода или углерода класса «H» поддерживается на уровне 0,04% или немного выше.

Меньшие атомы углерода в гранецентрированной кубической структуре находятся в зазорах решетки между более крупными атомами Cr, Ni и Mo, которые ограничивают движение дислокаций, препятствуют деформации пластичности и упрочняют нержавеющую сталь. В условиях повышения температуры, например, в процессе сварки, углерод имеет сильную тенденцию выделять хром в матрице нержавеющей стали с карбидом, богатым хромом, а вторая фаза имеет тенденцию выделяться на границе зерна, а не в центре зерна, поэтому карбид хрома легко формируется на границе зерен.

Хром является необходимым элементом для повышения коррозионной стойкости нержавеющей стали, но карбид хрома удаляется из матрицы нержавеющей стали, поэтому коррозионная стойкость здесь хуже, чем у остальной матрицы нержавеющей стали. Увеличение содержания углерода может расширить диапазон температур, так что время сенсибилизации или потери коррозионной стойкости сокращается, а снижение содержания углерода может задержать или полностью избежать образования карбидов при сварке. В низкоуглеродистых марках, таких как 304L и 316L, содержание углерода менее 0,030%, в большинстве высоколегированных аустенитных марок, таких как нержавеющая сталь 6%Mo, содержание углерода составляет менее 0,020%. Чтобы компенсировать снижение прочности из-за уменьшения содержания углерода, для упрочнения нержавеющей стали иногда добавляют еще один внедренный элемент — азот.

Нержавеющая сталь двойного сорта обладает как высокой прочностью обычной нержавеющей стали, так и коррозионной стойкостью сверхнизкоуглеродистой нержавеющей стали. Он может решить проблему слабых характеристик сварных соединений большинства аустенитных нержавеющих сталей, широко используется в оборудовании низкотемпературных станций приема СПГ и трубопроводах большого диаметра. Цена на нержавеющую сталь двойного сорта практически такая же, как и на сверхнизкоуглеродистую нержавеющую сталь. Теперь несколько китайских сталелитейных заводов могут поставлять эти марки на зрелый рынок. Если вы заинтересованы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

 

Что такое сталь Super 304H?

/в /от

С развитием ультрасверхкритических агрегатов высокотемпературная прочность традиционных аустенитных нержавеющих сталей 18-8 (таких как сталь TP304H) не смогла удовлетворить их потребности при параметрах пара 600 ℃. По этой причине японская компания Sumitomo Metal Corporation разработала новые материалы для трубопровода поверхности нагрева котла агрегата, такие как сталь TP347HFG, сталь SUPER304H и сталь HR3C. Сталь Super 304H — это новый тип стали. сталь 18-8, в основном используется при производстве перегревателей и промежуточных перегревателей сверхсверхкритических котлов, температура металлических стенок которых не превышает 700 ℃. В настоящее время компания Shasqida Mannesmann (ранее компания DMV) в Германии также производит аналогичные стальные трубы марки DMV 304HCU.

Сталь Super304H представляет собой сталь с пониженным содержанием Mn, Si, Cr и Ni на основе стали TP304H, в которую добавлено 2,5% ~ 3,5% Cu и 0,30%~0,60% Nb и 0,05%~0,12% N, так что для получения фазы диффузионного выделения и усиленной фазы с высоким содержанием меди в процессе эксплуатации происходит дисперсионное упрочнение с помощью NbC(N), NbCrN и M23C6, что значительно увеличивает допустимое напряжение при температуре эксплуатации, а допустимое напряжение при 600 ~ 650 ℃ на 30% выше чем у стали TP347H. Стойкость стали к окислению паром сравнима со стойкостью стали ТР347ХФГ и значительно лучше, чем у стали ТР321Н. Он указан в коде ASME 2328-1, стандарте ASTM A-213, номер S30432.

 

Химический состав Super 304H

С Си Мин. п С Кр Ни Н Ал Б Нб Cu В Мо
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

 

Механические свойства Super 304H

Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Удлинение, %
360/350 640/645 58/60

 

В связи с высокими параметрами пара ультрасверхкритических агрегатов большое значение приобретает стойкость к окислению стали, используемой в высокотемпературных и напорных частях электростанций. Обычно внутренняя стенка стальной трубы Super 304H подвергается дробеструйной очистке для улучшения защиты от парового окисления. На внутренней поверхности стальной трубы был сформирован дробеструйный слой толщиной 30 мкм, и его микроструктура была улучшена по сравнению со структурой стальной трубы без дробеструйной обработки. После испытания на окисление паром при 650 ℃ и 600 часов толщина оксидного слоя стальной трубы, обработанной дробеструйной обработкой, становится тоньше и плотнее, а стойкость стальной трубы к окислению паром улучшается. В настоящее время несколько ведущих сталелитейных заводов Китая производят аналогичную марку 10CrL8Ni9NbCu3Bn, указанную в GB 5310-2008, которая в настоящее время используется в нескольких проектах сверхсверхкритических установок в Китае.

Магнитна ли нержавеющая сталь 304?

/в /от

Обычные потребители имеют некоторые недопонимания относительно нержавеющей стали: они думают, что магнитная нержавеющая сталь не соответствует требованиям нержавеющей стали 304. Как мы знаем, в зависимости от структуры при комнатной температуре нержавеющую сталь можно разделить на аустенитную, например 201, 304, 321, 316, 310, мартенситную или железную, например 430, 420, 410. Аустениты бывают немагнитными или слабомагнитными. а мартенсит или феррит являются магнитными. 304 является представительной маркой аустенитной нержавеющей стали, обладает отличной обрабатываемостью, свариваемостью и коррозионной стойкостью, на долю 60% мирового потребления нержавеющей стали, как правило, она не является магнитной, но иногда она обладает магнитным или слабым магнетизмом, вызванным плавкой. колебания химического состава или обработка, но мы не можем думать, что это подделка или некачественная, в чем причина?

304 — метастабильная нержавеющая сталь, представляет собой единую аустенитную структуру после отжига и не обладает магнитными свойствами. Расслоение состава при плавке или неправильная термическая обработка приведет к образованию небольшого количества мартенситной или ферритной структуры, то есть со слабыми магнитными свойствами. Кроме того, после холодной обработки деформацией (например, штамповкой, вытяжкой, прокаткой и т. д.) часть структуры аустенита также претерпела фазовые изменения (общий мутагенез в мартенсит) и магнитный.

Например, в одной и той же партии стальных полос внешний диаметр стальной трубы диаметром 76 мм не имеет явного магнитного поля, в то время как внешний диаметр стальной трубы диаметром 9,5 мм имеет явный магнитный эффект. Магнитные свойства квадратной прямоугольной трубы более очевидны, поскольку деформация холодного изгиба больше, чем у круглой трубы, особенно в изгибаемой части.

Большая часть раковины для воды изготовлена из нержавеющей стали 304. Многие потребители оценивают, что он изготовлен из нержавеющей стали марки 304, в зависимости от того, является ли резервуар для воды магнитным или нет. В настоящее время существует много видов технологий обработки раковины, таких как формовка сваркой, интегральная формовка растяжением и т. д., если используется формовочная сварка материала 304, обычно отжигается после обработки пластины, не будет магнитным или слабомагнитным (потому что обработки поверхности мойки); Одна из формованных деталей резервуара для воды должна пройти несколько этапов растяжения, общего отжига, а затем растяжения (отжиг увеличивает стоимость, и 304 не требуется снова отжигать), он будет магнитным, это очень нормальное явление.

Когда в кожуховом теплообменнике используется сильфон из нержавеющей стали

/в /от

Сильфонный трубчатый теплообменник представляет собой модернизацию теплообменника с прямой (светлой) трубкой. Конструкция гребня и впадины волны наследует преимущества трубчатого теплообменника, такие как долговечность и безопасность, и в то же время устраняет такие недостатки, как плохая способность теплопередачи и легкое образование накипи. Принцип заключается в том, чтобы улучшить общий коэффициент теплопередачи, чтобы уменьшить необходимую площадь теплопередачи, что может сэкономить материалы и снизить вес при том же эффекте теплопередачи.

Поскольку корпус сильфона обработан методом холодного прессования яркая трубка Обычно считается, что корпус сильфона можно укрепить после формовки. Эксперимент по стабильности внешнего давления показывает, что неустойчивость гофрированной теплообменной трубки под действием внешнего давления сначала возникает на прямом участке трубы, а гофрированная трубка будет неустойчивой только в том случае, если внешнее давление продолжает расти. Это указывает на то, что устойчивость гофрированного участка лучше, чем у прямого участка, и что критическое давление гофрированного участка выше, чем у прямого участка.

Эксперименты показывают, что пульсация деформации потери устойчивости произошла в впадине волны, особенно в локальной впадине одной волны, как правило, нестабильность не более двух впадин одновременно, это показывает, что стабильность гребня волны лучше, чем впадина, но иногда также может появиться Напротив, в процессе холодного прессования толщина как желоба, так и стенки прямой секции постоянна, холодная после того, как трубка фактически становится короче.

Существование волновых пиков и впадин в сильфонах увеличивает эффект радиальной теплообменной конвекции в трубах, как показано на рисунке ниже:

Радиальная конвекция оказывает большое влияние на общий коэффициент теплопередачи, что является основной причиной низкой цены и легкости двухтрубного пластинчато-сильфонного теплообменника. Площадь теплообмена трубка Поверхность тела сильфона и прямой трубы велика при одинаковой длине, но это изменение гораздо меньше, чем вклад изменения значения коэффициента. Хорошо видно, что скорость потока прямой (легкой) трубы значительно снижается, когда она приближается к стенке трубы.

Кожуховый теплообменник с сильфоном может постоянно изменять скорость и направление жидкости, образуя турбулентность по сравнению с теплообменником с прямой трубкой, в результате чего происходит обмен тепла со стенкой, граничный эффект, влияющий на теплообмен, больше не существует. Общий коэффициент теплопередачи может быть увеличен в 2 ~ 3 раза, а фактическая работа может даже достигать 5 раз, а вес небольшой, поэтому цена сильфонного теплообменника ниже, чем цена прямотрубного теплообменника. обменник. По расчетам и практическому опыту общий коэффициент теплопередачи сильфона толщиной 1 мм на 101ТП3Т ниже, чем у сильфона толщиной 0,5 мм. Данные эксплуатации сотен сильфонных теплообменников показывают, что толщина стенок (почти все 0,5 мм) является основной причиной эксплуатации 10~14 лет без капитального ремонта и повреждений.

Кроме того, сильфонный теплообменник способен эффективно противостоять воздействию гидроудара. Корпус двухтрубного пластинчатого теплообменника соединен с компенсатором. Если он пострадает от воздействия гидроудара, компенсатор окажется не на своем месте. Это происходит как с сильфонными, так и с прямотрубными теплообменниками, а деформация корпуса может привести к перекручиванию трубки. Это связано с тем, что сильфон имеет больший запас расширения, запас упругости при деформации велик, то есть способность противостоять нестабильности в этом случае высока. Но в любом случае во избежание возникновения гидравлического удара в процессе установки можно использовать угловой посадочный клапан, переключатель задержки и другие меры.

Преимущества сильфонного теплообменника из нержавеющей стали

  • Высокая эффективность теплопередачи

Специальная конструкция гребня и впадины сильфона обеспечивает поток жидкости из-за постоянного изменения внутренней и внешней частей трубки, создавая сильную турбулентность. Даже в случае очень малого расхода жидкость может образовывать сильные возмущения внутри и снаружи трубки, что значительно улучшает коэффициент теплопередачи теплообменной трубки. Коэффициент теплопередачи в 2-3 раза выше, чем у традиционного трубчатого теплообменника.

  • Никакого масштабирования и блокировки

Среда внутри и снаружи сильфона всегда находится в сильно турбулентном состоянии, что затрудняет осаждение твердых частиц в среде; С другой стороны, под влиянием разницы температур среды будут возникать следы деформации осевого расширения, кривизна будет часто меняться, грязь и теплообменная трубка будут создавать большую тяговую силу, даже если есть накипь, поэтому штиль сломается. автоматически выключается, чтобы теплообменник всегда сохранял длительную и лучшую производительность теплопередачи.

  • Автоматическая компенсация

Особая структура и форма сильфонов позволяют эффективно снизить тепловые напряжения в условиях нагрева без добавления компенсаторов, тем самым упрощая конструкцию изделий и повышая их надежность.

  • Длительный срок службы

Улучшается способность к осевому расширению, что эффективно снижает напряжение при перепаде температур и может адаптироваться к большой разнице температур и изменению давления, поэтому не будет утечек, вызванных разрывом устья трубы. Соединение перегородки с сильфоном продлевает срок службы теплообменника.

 

нержавеющая сталь 304 против нержавеющей стали 403

/в /от

Обычно используются марки нержавеющей стали марок 304 и 430. Нержавеющая сталь 304 представляет собой общий тип хромо-никелевой аустенитной нержавеющей стали, плотность 7,93 г/см3, также известная как нержавеющая сталь 18/8, нержавеющая сталь серии 300 является наиболее часто используемой сталью. Он может выдерживать высокую температуру 800 ℃, обладает хорошими характеристиками обработки и прочностью, широко используется в требованиях к оборудованию и деталям с хорошей комплексной производительностью (коррозионная стойкость и формование). 304L — это низкоуглеродистая версия стали 304, которая не требует отжига после сварки, поэтому она широко используется для деталей толстого сечения (около 5 мм и выше). 304H с более высоким содержанием углерода можно использовать при высоких температурах. Структура отожженного аустенита также придает этим маркам превосходную ударную вязкость даже при низких температурах замерзания.

Низкоуглеродистая с высоким содержанием хрома 430 — одна из наиболее распространенных ферритных нержавеющих сталей, обладающая хорошей коррозионной стойкостью, также известная как 18/0 или 18-0, одна из нержавеющих сталей серии 400. Его можно слегка укрепить путем холодной обработки, но низкотемпературная вязкость низкая, и его, как правило, невозможно укрепить путем термической обработки. Его теплопроводность лучше, чем у аустенита, коэффициент теплового расширения меньше, чем у аустенита, термостойкость, усталость, добавление стабилизирующего элемента титана придает сварному шву хорошие механические свойства, может использоваться для отделки зданий, деталей топливных горелок. , бытовая техника, запчасти для бытовой техники. 430F — это разновидность стали с возможностью свободной резки стали 430, в основном используемая для автоматических токарных станков, болтов, гаек и т. д. 430LX добавляет Ti или Nb в сталь 430, снижает содержание C и улучшает производительность обработки и производительность сварки. В основном он используется для резервуаров с горячей водой, систем отопления, санитарно-технического оборудования, бытовой техники длительного пользования, велосипедных маховиков и т. д.

 

Согласно ASTM A240 – Спецификациям для пластин, листов и полос из хромовой и хромоникелевой нержавеющей стали для сосудов под давлением и общего назначения, нержавеющая сталь 430 должна содержать менее 0,12% углерода, от 16 до 18% хрома и менее 0,75% никеля, разница между 304 и 430 показана в таблице ниже:

Сравнение химического состава 

УНС С Мин. п С Си Кр Ни Мо
С30400 0.07 2.00 0.045 0.03 0.75 17.5-19.5 8.0-10.5 /
С43000 0.12 1,00 0.04 0.03 1.00 16.0-18.0 0.75 /

 

Сравнение механических свойств

Оценки Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Удлинение 2/50мм, мин, 1ТП3Т Твердость, HBW
304 205 515 40 183
403 205 450 22 201

 

Подводя итог, можно сказать, что они различаются в основном по следующим пунктам:

  • Устойчивость к коррозии: Коррозионная стойкость нержавеющей стали 304 лучше, чем у 430. Поскольку нержавеющая сталь 430 содержит хром 16,00-18,00%, в основном не содержит никеля, нержавеющая сталь 304 содержит больше хрома и никеля;
  • Стабильность: нержавеющая сталь 430 имеет ферритную форму, нержавеющая сталь 304 является аустенитной, более стабильна, чем нержавеющая сталь 430;
  • Прочность: Прочность стали 304 выше, чем у нержавеющей стали 430;
  • Теплопроводность: Теплопроводность ферритовой нержавеющей стали 430 такая же, как у нержавеющей стали 304;
  • Механические свойства: Механические свойства сварочного шва из нержавеющей стали 430 лучше, чем у нержавеющей стали 304, из-за добавления стабильного химического элемента титана.

Как азот влияет на нержавеющую сталь 316LN?

/в /от

316LN — версия с добавлением азота, основанная на сталь 316L (0,06% ~ 0,08%), поэтому он имеет те же характеристики, что и 316L, и использовался при производстве высокотемпературных конструкционных компонентов в реакторе-размножителе на быстрых нейтронах (FBRS). Уменьшение содержания углерода значительно снижает склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением из-за сварки в последующих агрессивных средах. Ползучесть, малоцикловая усталость и взаимодействие ползучести и усталости являются наиболее важными факторами для компонентов FBRS. Высокотемпературная прочность нержавеющая сталь 316L может быть улучшена до нержавеющей стали 316 путем легирования 0,06% ~ 0,08% N. В этой статье будет обсуждаться влияние содержания азота выше 0,08% на механические свойства нержавеющей стали 316L при высоких температурах.

 

Химический состав нержавеющей стали 316ЛН

Печь Н С Мин. Кр Мо Ни Си С п Фе
Стандарты 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 –

Эти четыре партии нержавеющей стали 316LN с содержанием азота 0,07%, 0,11%, 0,14% и 0,22% и содержанием углерода 0,03% были испытаны для изучения влияния азота на растяжение, ползучесть, малоцикловую усталость и ползучесть. -усталостные свойства нержавеющей стали 316ЛН. Целью этого эксперимента является определение оптимального содержания азота для получения наилучшего сочетания свойств при растяжении, ползучести и малоцикловой усталости. Результаты экспериментов показывают, что азот может улучшить прочность на разрыв, ползучесть и усталостную прочность аустенитных нержавеющих сталей. Причины увеличения прочности включают улучшение растворимости, снижение энергии дефекта упаковки (SFE), дисперсионное твердение, образование композитов (растворенных веществ внедрения), атомную сегрегацию и упорядоченное упрочнение. Из-за различных свойств электронного обмена растворенный азот в аустенитной нержавеющей стали имеет больший объем расширения, чем углерод.

Помимо упругого взаимодействия азота с дислокацией, на прочность также влияет электростатическое взаимодействие межузельных дислокаций. Ядра дислокаций характеризуются отсутствием свободных электронов, а значит, имеют положительный заряд. Атомы азота в аустенитных нержавеющих сталях заряжены отрицательно из-за положения свободных электронов вблизи атомов азота и электростатического взаимодействия между дислокациями и атомами азота.

Эффективная энергия связи между атомом азота и дислокацией увеличивается с увеличением содержания азота в аустенитной стали, но для углерода корреляция не очевидна. В аустенитных сталях межузельный азот взаимодействует с элементами-заместителями и имеет тенденцию образовывать межузельные атомные композиции заместителей. Соединение легко связывается с элементами, расположенными слева от Fe в периодической таблице, такими как Mn, Cr, Ti и V. Существует сильная корреляция между свойствами межатомной связи (то есть ориентацией и неориентацией) и близостью соседних элементов. Атомы в многокомпонентной системе сплавов. Связь между атомами металлов способствует ближнему упорядочению, то есть соединению атомов разных элементов. Межатомная поляризация облегчает обмен ковалентными электронами, связь между атомами одного и того же элемента. Углерод способствует агрегации атомов замещения в твердом растворе на основе железа, а азот способствует ближнему упорядочению.

В общем, предел текучести (YS) и предел прочности при растяжении (UTS) 316Л нержавеющая сталь значительно улучшается за счет легирования азотом 0,07% ~ 0,22%. Увеличение прочности наблюдалось во всех испытаниях в диапазоне температур 300~1123К. Динамическое деформационное старение наблюдалось в ограниченном температурном диапазоне. Температурный диапазон динамического деформационного старения (ДСА) уменьшается с увеличением содержания азота.