فولاد ضد زنگ 304H- کربن بالا

304H نوع کربن بالا-فولاد زنگ نزن 304 است، با محتوای کربن کنترل شده برای افزایش استحکام خزشی در دمای بالا. این به طور خاص برای اجزای تحمل کننده-تنش دمایی- بالا، متعادل کردن عملکرد دمای بالا-و مقاومت در برابر خوردگی طراحی شده است که به طور گسترده در صنعت تولید برق استفاده می شود.

ترکیب شیمیایی (wt%): C=0.04-0.10، Cr=18.00-20.00، Ni=8.00-10.50، Si کمتر یا مساوی 1.00، Mn کمتر یا مساوی 2.00، P کمتر یا مساوی 0.045، S کمتر یا مساوی 0.030، Fe{7}}تراز

خواص مکانیکی (آنیل شده): استحکام کششی بیشتر یا مساوی 515 مگاپاسکال، استحکام تسلیم بیشتر یا مساوی 205 مگاپاسکال، ازدیاد طول بیشتر یا مساوی 40 درصد، سختی کمتر یا مساوی 201HB

مزایای عملکرد: بسیار عالی-قدرت خزش در دمای بالا، به ویژه پایدار در 600-870 درجه؛ مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا- مشابه اتاق-مقاومت در برابر خوردگی دمای 304; مناسب برای سناریوهای{6}}متحمل تنش در دمای بالا.

برنامه های کاربردی: لوله‌های سوپرهیتر بویلر،-خطوط لوله بخار با دمای بالا، اجزای کمکی توربین گاز، عناصر گرمایش کوره‌های صنعتی، فلنج‌های مخازن واکنش با دمای بالا-در صنعت تولید برق.

نمرات معادل: UNS S30409، JIS SUS304H، EN 1.4307، GB 07Cr19Ni10

Q&A

Q1: چرا 304H برای اجزای تحمل کننده-تنش دمایی-بالا مناسب است؟ A1: 304H برای اجزای باربر-تنش دمایی-بسیار به دلیل محتوای کربن بالای کنترل شده آن (0.04{11}}0.10wt%) مناسب است. در دماهای بالا، کربن موجود در 304H با کروم ترکیب می‌شود و کاربیدهای کروم پایداری را تشکیل می‌دهد، که می‌تواند مرزهای دانه‌ها را سنجاق کند و از لغزش دانه‌ها جلوگیری کند، در نتیجه به طور قابل‌توجهی مقاومت خزشی در دمای بالا را بهبود می‌بخشد. در 700 درجه، قدرت گسیختگی 1000 ساعته 304H (بیشتر از یا مساوی 75 مگاپاسکال) 36 درصد بیشتر از 304 (بیشتر یا مساوی 55 مگاپاسکال) است که به آن امکان می دهد در شرایط دمایی-در درازمدت بالا{{22}{22}{22}، پایداری ساختاری را حفظ کند. در مقابل، محتوای کربن کم 304 منجر به ناکافی بودن کاربید در دماهای بالا می شود که منجر به مقاومت ضعیف در برابر خزش و تغییر شکل پلاستیک آسان می شود. علاوه بر این، 304H مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون{28}}در دمای بالا حفظ می‌کند و یک لایه اکسید متراکم برای مقاومت در برابر خوردگی گاز در دمای بالا تشکیل می‌دهد.

Q2: الزامات عملیات حرارتی پس از جوش برای 304H چیست؟ A2: فولاد ضد زنگ 304H باید در 850-900 درجه پس از جوشکاری-و پس از خنک شدن هوا انجام شود. این فرآیند عملیات حرارتی اجباری است زیرا جوشکاری می‌تواند باعث ایجاد تنش پسماند در قطعه شود که ممکن است منجر به ترک خوردگی تنشی در محیط‌های{12}در دمای بالا شود. بازپخت در 850-900 درجه می تواند به طور موثر استرس باقیمانده را از بین ببرد و خطر ترک خوردگی را کاهش دهد. در همین حال، این محدوده دما می تواند کاربیدهای کروم بیش از حد رسوب شده در طول جوشکاری را حل کند، از تشکیل مناطق خالی از کروم جلوگیری کرده و مقاومت به خوردگی ناحیه جوش را بازیابی کند. زمان نگهداری فرآیند بازپخت باید حداقل 30 دقیقه در هر 25 میلی متر ضخامت باشد تا از نفوذ حرارت کافی اطمینان حاصل شود. خنک شدن هوا پس از بازپخت به حفظ ساختار آستنیتی و جلوگیری از تشکیل فازهای شکننده کمک می کند و از خواص مکانیکی قطعه اطمینان می دهد.

Q3: آیا 304 می تواند جایگزین 304H در سناریوهای تنش دمای بالا شود؟ A3: خیر، 304 نمی تواند جایگزین 304H در سناریوهای تنش دمای بالا شود. دلیل اصلی تفاوت قابل توجه در قدرت خزش در دمای بالا بین این دو است. در دماهای بالاتر از 600 درجه، مقاومت خزشی 304 کافی نیست. تحت شرایط-دراز مدت{14}}درجه حرارت بالا{14}}و{15}}تنش بالا، دچار تغییر شکل پلاستیکی آشکار می‌شود که منجر به خرابی قطعه می‌شود. به عنوان مثال، در لوله های سوپرهیتر بویلر که در 700 درجه کار می کنند، 304 تغییر شکل بیش از حد را در مدت کوتاهی تجربه می کند، در حالی که 304H می تواند عملکرد پایدار را برای مدت طولانی حفظ کند. علاوه بر این، محتوای کربن کنترل‌شده 304H عملکرد دمایی بالا و مقاومت در برابر خوردگی را متعادل می‌کند، در حالی که محتوای کربن پایین 304 به پایداری ساختاری در دمای بالا منجر می‌شود. استفاده از 304 در سناریوهای تنش دمای بالا نه تنها عمر مفید قطعه را کاهش می‌دهد، بلکه خطرات ایمنی بالقوه مانند نشت خط لوله را نیز به همراه خواهد داشت.

Q4: تفاوت در منطق کنترل محتوای کربن بین 304H و 304 چیست؟ A4: منطق کنترل محتوای کربن 304H و 304 به دلیل سناریوهای کاربردی متفاوت آنها اساساً متفاوت است. 304 برای محیط‌های عمومی با خوردگی کم{7} طراحی شده است، بنابراین محتوای کربن آن در سطح پایین (کمتر یا مساوی 0.08wt%) کنترل می‌شود تا خطر خوردگی بین دانه‌ای{9} مقاومت در برابر خوردگی و خوردگی اتاق بین دانه‌ای{9} کاهش یابد. در مقابل، 304H برای محیط‌های تحمل‌کننده{12}}تنش دمایی{13} بالا طراحی شده است، بنابراین محتوای کربن آن در محدوده خاصی (0.04{19}}0.10wt%) کنترل می‌شود. حد پایین 0.04 درصد وزنی، کربن کافی برای تشکیل کاربیدها در دماهای بالا را تضمین می کند و استحکام خزشی لازم را فراهم می کند. حد بالای 0.10 درصد وزنی از کربن بیش از حد جلوگیری می کند، که منجر به بارش بیش از حد کاربید، کاهش مقاومت در برابر خوردگی دمای اتاق و چقرمگی می شود. این کنترل دقیق محتوای کربن 304H را قادر می سازد تا عملکرد در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی را متعادل کند، که با محدوده محتوای کربن 304 قابل دستیابی نیست.

Q5: عوامل کلیدی موثر بر عمر سرویس 304H در محیط‌های{2}در دمای بالا چیست؟ A5: چندین عامل کلیدی بر عمر سرویس 304H در محیط‌های{5}در دمای بالا تأثیر می‌گذارند. اول، دمای عملیاتی: بیش از حداکثر دمای سرویس مداوم (870 درجه) اکسیداسیون و درشت شدن کاربید را تسریع می کند و عمر مفید را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. دوم، سطح تنش اعمال شده: تنش بالاتر نرخ تغییر شکل خزش را افزایش می دهد و عمر گسیختگی خزش را کوتاه می کند. سوم، کیفیت عملیات حرارتی{10}بعد از جوشکاری: دمای بازپخت ناکافی یا زمان نگهداری ناکافی، تنش باقیمانده باقی می‌گذارد و خطر ترک خوردگی ناشی از تنش را افزایش می‌دهد. چهارم، ترکیب محیط دمای بالا: گازهای خورنده مانند دی اکسید گوگرد یا یون های کلرید موجود در محیط، خوردگی 304H را تسریع کرده و عمر مفید آن را کاهش می دهد. پنجم، خلوص مواد: ناخالصی‌هایی مانند فسفر و گوگرد، چقرمگی دمایی بالا و استحکام خزشی 304H را کاهش می‌دهند و عمر مفید را تحت تأثیر قرار می‌دهند. برای افزایش عمر مفید، کنترل دقیق دما و تنش عملیاتی، اطمینان از عملیات حرارتی مناسب پس از جوش{18}و جلوگیری از محیط‌های متوسط ​​خورنده ضروری است.