Shunda Road, Lincheng Town Science and Technology Industrial Park, Xinghua City, prowincja Jiangsu
Stal nierdzewna 309S to niskoemisyjna wersja gatunku 309, austenitycznego stopu chromowo-niklowego zawierającego 22,0–24,0% chromu i 12,0–15,0% niklu. Oznaczony jako UNS S30908 w Stanach Zjednoczonych i 1.4833 w systemie europejskim, jest określony głównie dla komponentów pracujących w atmosferach utleniających w temperaturach do około 1000 °C w pracy ciągłej.
Definiującym limitem specyfikacji jest węgiel: 309S jest ograniczony do 0,08% C, podczas gdy zwykły 309 dopuszcza do 0,20%. Niższa zawartość węgla zapobiega wytrącaniu się węglika chromu na granicach ziaren, gdy materiał jest spawany lub utrzymywany w zakresie temperatur 430–900 ° C, dlatego 309S jest preferowany do wyrobów spawanych i sprzętu poddawanego cyklom cieplnym.
Nie myl formy produktu z klasą. 309S to specyfikacja kuta stosowana do arkuszy, płyt, prętów i rur. Gdy do części odlewanej, takiej jak wałek pieca, płyta pieca lub osprzęt do obróbki cieplnej, potrzebna jest ta sama rodzina stopów Cr-Ni, odlewnie pracują w oparciu o gatunki odlewów takie jak ASTM A297 klasa HH, a nie kute zgodnie ze specyfikacją 309S.
Skład chemiczny 309S (UNS S30908)
Skład chemiczny 309S jest określony przez normy takie jak ASTM A240 i równoważne specyfikacje europejskie; każda właściwość wysokotemperaturowa wynika z poniższej równowagi.
| Elementu | 309S (S30908) | Dlaczego to ma znaczenie |
|---|---|---|
| Węgiel (C) | maks. 0,08 | Ogranicza wytrącanie się węglików na granicy ziaren |
| Chrom (Cr) | 22,0–24,0 | Tworzy ochronną warstwę Cr2O3 przed utlenianiem |
| Nikiel (Ni) | 12,0–15,0 | Stabilizuje austenit i utrzymuje wytrzymałość w temperaturze |
| Mangan (Mn) | 2,00 maks | Odtlenienie i niewielki udział austenitu |
| Krzem (Si) | 1,00 maks | Poprawia odporność na utlenianie i nawęglanie |
| Fosfor (P) | 0,045 maks | Element resztkowy kontrolowany pod kątem plastyczności |
| Siarka (S) | 0,030 maks | Element resztkowy kontrolowany pod kątem urabialności na gorąco |
W porównaniu z wysokostopowym 310S (24–26% Cr, 19–22% Ni), 309S oferuje tańszą bazę, a jednocześnie zapewnia praktyczną odporność na utlenianie w temperaturze około 1000 ° C. Dodatkowy nikiel w 310S zapewnia widoczny margines wytrzymałości na pełzanie i odporności na silne cykle termiczne, dlatego 310S ma tendencję do zastąpienia 309S, gdy temperatura robocza wzrośnie powyżej około 1000 ° C.
Właściwości mechaniczne i fizyczne
W stanie wyżarzonym 309S jest miękki, plastyczny i niemagnetyczny; poniższe wartości opisują stan fabryczny, a nie stan gorący.
| Własność | Wartość wyżarzona |
|---|---|
| Minimalna wytrzymałość na rozciąganie | 515 MPa (75 ksi) |
| Minimalna granica plastyczności | 205 MPa (30 ksi) |
| Minimalne wydłużenie | 40% |
| Twardość | Maksymalnie 217 HB, typowo 160–180 HB |
| Gęstość | 7,98 g/cm3 |
| Moduł sprężystości | ≈200 GPa |
| Zakres topnienia | ≈1400–1450 °C |
| Średni współczynnik rozszerzalności cieplnej, 20–100 ° C | ≈15 µm/(m·K) |
| Przewodność cieplna, 100°C | ≈15–16 W/(m·K) |
Nie należy wybierać 309S ze względu na jego minimalną wytrzymałość na rozciąganie 515 MPa, jeśli temperatura pracy wynosi 900°C. Dopuszczalne naprężenie gwałtownie spada powyżej 600 ° C, a praktyczną granicę wyznacza szybkość utleniania i czas pełzania dla dokładnej grubości przekroju. Wysyłając zapytanie ofertowe, podaj atmosferę, temperaturę szczytową i obciążenie; dostawca może następnie wybrać pomiędzy 309S, gatunkiem odlewu HH/HK lub ulepszeniem 310S.
309S kontra 310S i gatunki żaroodporne odlewane
Najbliższym odlewniczym krewnym gatunku 309S jest ASTM A297 Ocena HH, stop 25Cr-12Ni, którego nominalny skład dzieli około 96% pierwiastków z gatunkiem do obróbki plastycznej, ale zawiera więcej węgla, co zapewnia odlewom wytrzymałość na pełzanie w wysokiej temperaturze.
To rozróżnienie jest najczęstszym źródłem nieporozumień w zamówieniach publicznych. Jeśli wyślesz rysunek walca pieca i napiszesz na nim „309S”, odlewnia zwykle zaproponuje chemię typu HH (24–28% Cr, 11–14% Ni, 0,20–0,50% C), ponieważ niskowęglowa chemia kuta nie rozwinie mikrostruktury odlewu i wytrzymałości na zerwanie potrzebnej w grubym przekroju nośnym. Najpierw wybierz formę produktu: kuty 309S, w którym można ciąć, formować i spawać arkusze lub rury; odlewy gatunków A297, w przypadku których część jest ukształtowana, ciężka i obciążona w temperaturze.
| Grade | Form | Węgiel | Chrom | Nikiel | Typowa rola |
|---|---|---|---|---|---|
| 309/309S | Kuty arkusz, płyta, pręt, rura | ≤0,20 / ≤0,08% | 22–24% | 12–15% | Gotowe wykładziny, kanały, spawane zespoły rurowe |
| 310/310S | Kuty arkusz, płyta, pręt, rura | ≤0,25 / ≤0,08% | 24–26% | 19–22% | Komponenty wytwarzane w wyższej temperaturze |
| HH (A297) | Odlewanie statyczne lub odśrodkowe | 0,20–0,50% | 24–28% | 11–14% | Grube odlewy, temperatura około 1000°C |
| HK (A297) | Odlewanie statyczne lub odśrodkowe | 0,20–0,60% | 24–28% | 18–22% | Cięższe odlewy powyżej 1000°C |
W przypadku okrągłych elementów przenoszących obciążenie w piecu, odlewanie odśrodkowe jest zwykle właściwą metodą, ponieważ pozwala uzyskać gęstą, kierunkowo zestaloną strukturę. Do prowadzenia przewodów gazowych dopuszczalna jest walcowana i spawana rura 309S; probówka, która musi utrzymać ciężar własny w temperaturze 1000 °C, powinna być produktem odlewanym odśrodkowo o kontrolowanym składzie chemicznym.
Odlewana odśrodkowo rura ze stali nierdzewnej odpornej na ciepło Rura ta jest wytwarzana poprzez odlewanie odśrodkowe w celu uzyskania gęstej, kierunkowo zestalonej struktury, dzięki czemu nadaje się do nośnych elementów pieców pracujących w wysokich temperaturach, takich jak przewody gazowe i rury, które muszą utrzymać ciężar własny w temperaturze 1000 °C. Zobacz produkt → Produkcja i obróbka cieplna
309S można ciąć, formować, obrabiać i spawać standardowymi procedurami ze stali austenitycznej; jedyną krytyczną zasadą jest zakończenie obróbki na gorąco z wyżarzaniem z pełnym przesyceniem i szybkim chłodzeniem.
Wyżarzanie rozpuszczające przeprowadza się w temperaturze 1038–1120 ° C z utrzymaniem wystarczającym do rozpuszczenia węglików chromu, po czym następuje hartowanie w wodzie lub energiczne chłodzenie powietrzem. Gatunek nie może być utwardzany poprzez obróbkę cieplną; sztywność uzyskana w wyniku pracy na zimno jest po prostu umocnieniem przez zgniot i zanika po wyżarzaniu.
Spawanie jest proste. Użyj odpowiedniego wypełniacza 309 lub 309L, unikaj podgrzewania wstępnego, z wyjątkiem bardzo sztywnych sekcji i utrzymuj umiarkowane temperatury między warstwami. Nasadka węglowa o zawartości 0,08% znacznie zmniejsza wytrącanie się węglika chromu w strefie wpływu ciepła w porównaniu z prostym 309, dlatego elementy spawane ze stali 309S mogą zostać wprowadzone do pracy w piecu bez oddzielnej obróbki po spawaniu.
To samo rozumowanie dotyczy osprzętu, który przenosi przedmioty przez cykle obróbki cieplnej. Konstrukcja tacy i materiał tacy wspólnie decydują o równomierności temperatury, a nasz przegląd optymalizacja konstrukcji tacy do obróbki cieplnej wyjaśnia czynniki strukturalne, które odlewnia sprawdza przed oprzyrządowaniem odlewniczym. W przypadku powtarzających się cykli termicznych osprzęt odlewany ze wzmocnionymi żebrami jest lepszy od wersji z cienkiej blachy, dlatego większość operatorów odchodzi od spawanych ram ze stali 309S na rzecz odlewanych koszy i tac typu HH dla linii ciągłej obróbki cieplnej.
Kosz do obróbki cieplnej z możliwością układania w stosy do pieców studniowych Zaprojektowany do organizowania części podczas obróbki cieplnej, ten kosz, który można układać w stosy, poprawia wydajność pieca i przepływ powietrza, zapewniając równomierne ogrzewanie i spójne wyniki, szczególnie nadaje się do ciągłych linii obróbki cieplnej, gdzie odlewane kosze typu HH są lepsze od wersji z blachy spawanej. Zobacz produkt → Typowe zastosowania wysokotemperaturowe
Stal 309S to standardowa, ekonomiczna stal nierdzewna przeznaczona do stosowania w czystych, utleniających atmosferach do około 1000°C oraz do elementów, które można wytwarzać metodą spawania lub formowania na zimno.
- Sprzęt do obróbki cieplnej: tace, kosze, retorty i mufle pracujące w temperaturze 850–1000 °C.
- Elementy wewnętrzne pieca: rury promiennikowe, dysze palników, komory spalania i kotwy ogniotrwałe.
- Osprzęt pieca do pieców obrotowych: wyposażenie pieca, płyty zabezpieczające wlot i tył pieca oraz odporne na wysoką temperaturę taśmy uszczelniające.
- Urządzenia przetwarzające odpady na energię i energię: elementy kotłów, sekcje podgrzewaczy powietrza i lance zdmuchujące sadzę.
- Elementy instalacji petrochemicznej: osłony termometryczne, kolektory powietrza, siatki wspierające katalizatory i elementy wewnętrzne reaktorów.
Warto pamiętać o dwóch ograniczeniach stosowania. W atmosferach zawierających siarkę powyżej około 500 ° C nikiel w 309S jest podatny na siarczkowanie, dlatego może być wymagana inna rodzina stopów. Pod wpływem silnych cykli termicznych w pobliżu 1000 °C cienka kuta wykładzina odkształci się przed odlaniem elementu z zaprojektowanymi żebrami, dlatego też rolki pieca i płyty ochronne do pieców są prawie zawsze odlewane, a nie produkowane z blachy.
Odporny na ciepło wałek odśrodkowego pieca odlewniczego Wałek ten został wykonany ze stopów żaroodpornych, aby wytrzymać wysokie temperatury i naprężenia obrotowe, zapewniając niezawodny ruch w piecach do odlewania odśrodkowego. Jego odlewana konstrukcja z żebrami zapewnia lepszą odporność na szok termiczny niż cienkie kute wkładki, wydłużając żywotność w wymagających zastosowaniach. Zobacz produkt → Jak określić komponenty 309S: kwestie związane z zaopatrzeniem
Najbardziej użytecznym krokiem jest określenie formy produktu i obowiązującego standardu w każdym zapytaniu ofertowym; zapytanie o „odlew 309S” jest technicznie niejednoznaczne i spowoduje uzyskanie nieporównywalnych ofert.
- Określ ASTM A240 dla płyt i arkuszy kutych, ASTM A312 lub A358 dla rur spawanych i ASTM A297 dla odlewów.
- Poproś o rzeczywistą analizę cieplną i sprawdź wartości chromu, niklu i węgla w certyfikacie testu młyna.
- W przypadku odlewów należy potwierdzić skład chemiczny wsadu, metodę odlewania i procedurę obróbki cieplnej po odlaniu stosowaną w odlewni.
- Wyślij cykl pracy: temperatura szczytowa, skład atmosfery, czas przebywania i częstotliwość cykliczna.
- W przypadku krytycznych części nośnych o temperaturze powyżej 900°C należy podać dane dotyczące pękania lub udokumentowanej historii serwisowania, a nie wartości rozciągania w temperaturze pokojowej.
Dostawca, który współpracuje zarówno z produktami kutymi, jak i odlewami z tej samej rodziny stopów Cr-Ni, może bez zgadywania przełożyć Twój cykl pracy na odpowiednią formę produktu. Nasz odlewnia stali żaroodpornych wyprodukował opisane tutaj gatunki odlewów do pieców, pieców i linii obróbki cieplnej i może zalecić chemię odlewniczą, gdy element 309S do obróbki plastycznej nie jest właściwym rozwiązaniem dla przypadku obciążenia.
Często zadawane pytania dotyczące 309S
Jaka jest różnica między 309 a 309S?
Tylko limit emisji dwutlenku węgla. 309 pozwala na maksymalnie 0,20% węgla; 309S jest ograniczone do 0,08%. Niższy węgiel ogranicza wytrącanie się węglika chromu podczas spawania i pracy w zakresie 430–900 ° C, dlatego 309S jest preferowany do sprzętu spawanego i poddawanego cyklom cieplnym.
Czy 309S można stosować do odlewów?
309S jest formalnie oznaczeniem kutym. W przypadku części odlewanych odlewnie stosują gatunki ASTM A297 na tej samej bazie Cr-Ni, zwykle gatunek HH (25Cr-12Ni przy 0,20–0,50% C) w temperaturze około 1000 °C. Jeśli prześlesz rysunek „odlewu 309S”, spodziewaj się, że odlewnia zaproponuje chemię typu HH i wyjaśni substytucję.
Co jest lepsze w wysokiej temperaturze: 309S czy 310S?
310S. Wyższa zawartość chromu (24–26%) i niklu (19–22%) zapewnia bardziej stabilną zgorzelinę tlenkową i lepszą wytrzymałość na pełzanie, dlatego jest określany w temperaturze powyżej około 1000 ° C lub w warunkach silnych cykli termicznych. 309S pozostaje wartościowym wyborem w zakresie czystego powietrza utleniającego w ramach swojej wartości znamionowej.
Czy 309S wymaga wyżarzania po spawaniu?
W przypadku większości usług wysokotemperaturowych nie. Niska zawartość węgla zapobiega uczuleniu strefy wpływu ciepła. Jeśli konstrukcja spawana jest również narażona na działanie wodnych czynników korozyjnych, można zastosować wyżarzanie z pełnym roztworem w temperaturze 1038–1120 °C, a następnie szybkie chłodzenie.
Czy 309S jest magnetyczny?
W stanie wyżarzonym jest zasadniczo niemagnetyczny, jak można się spodziewać po gatunku austenitycznym. Praca na zimno może wywołać niewielki magnetyzm, ale rzadko ma to znaczenie w przypadku zastosowań w piecach i piecach.
