SUS304H από ανοξείδωτο χάλυβα: Οδηγός βαθμού υψηλής- θερμοκρασίας

Τι είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας SUS304H;

Το SUS304H είναι η ονομασία Ιαπωνικού Βιομηχανικού Προτύπου για την παραλλαγή υψηλής-άνθρακα του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα ποιότητας 304, με ελεγχόμενη περιοχή άνθρακα από 0,04 έως 0,10 τοις εκατό. Το επίθημα H υποδηλώνει ότι ο βαθμός προορίζεται για εξυπηρέτηση σε υψηλές-θερμοκρασίες: η υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα παρέχει αντοχή ερπυσμού μέσω στερεών-διαλυμάτων και ενίσχυσης καρβιδίου, κάτι που το πρότυπο SUS304 με το 0,08 τοις εκατό μέγιστο άνθρακα δεν εγγυάται σε υψηλή θερμοκρασία.

Οι ισοδύναμες ονομασίες είναι UNS S30409 και TP304H υπό ASTM A240, A312 και A213. Ο βαθμός καλύπτεται από JIS G4303 για ράβδους από ανοξείδωτο χάλυβα και JIS G4304 για πλάκα από ανοξείδωτο χάλυβα θερμής-έλασης. Το EN 10088-2 δεν παραθέτει ένα άμεσο ισοδύναμο 304H. Τα ευρωπαϊκά έργα συνήθως διασταυρώνουν{14}}τη χημεία X6CrNi18-11 για εφαρμογές σωλήνων υψηλής θερμοκρασίας, με το εύρος άνθρακα να καθορίζεται στο ASTM TP304H.

Χημική Σύνθεση SUS304H

Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει τις απαιτήσεις ανάλυσης θερμότητας του JIS G4303/G4304 για το SUS304H με το ASTM A240 για το UNS S30409.

Στοιχείο	SUS304H, JIS G4303/G4304, % wt	ASTM A240 304H, wt %
Άνθρακας, C	0.04 - 0.10	0.04 - 0.10
Πυρίτιο, Si	1,00 μέγ	0,75 μέγ
Μαγγάνιο, Mn	2,00 μέγ	2,00 μέγ
Φώσφορος, Π	0,045 μέγ	0,045 μέγ
Θείο, Σ	0,030 μέγ	0,030 μέγ
Chromium, Cr	18.00 - 20.00	18.0 - 20.0
Νικέλιο, Νι	8.00 - 10.50	8.0 - 10.5
Σίδηρος, Fe	Ισορροπία	Ισορροπία

Μηχανικές Ιδιότητες

Στην κατάσταση ανόπτησης σε διάλυμα-το SUS304H θα πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις θερμοκρασίας δωματίου- ανά JIS G4303 και G4304. Οι τιμές ASTM A240 για το 304H είναι ισοδύναμες εντός στρογγυλοποίησης.

Ιδιοκτησία	JIS G4303/G4304 SUS304H	ASTM A240 304H
Αντοχή σε εφελκυσμό	520 MPa min	515 MPa min
Ισχύς διαρροής, μετατόπιση 0,2%.	205 MPa min	205 MPa min
Επιμήκυνση	40 % ελάχ	40 % ελάχ

Λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε άνθρακα, το SUS304H δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε κρυογονικές θερμοκρασίες. οι χαμηλές-ποιότητες άνθρακα SUS304L είναι η σωστή επιλογή όταν η σκληρότητα σε χαμηλές-θερμοκρασίες είναι η βασική απαίτηση.

Συμπεριφορά σε υψηλή-Θερμοκρασία

Η τιμή του SUS304H εμφανίζεται μόνο πάνω από περίπου 500 μοίρες , όπου το τυπικό 304 σέρνεται πολύ γρήγορα υπό παρατεταμένο φορτίο:

Αντίσταση ερπυσμού: τα άτομα άνθρακα καρφώνουν τα όρια των κόκκων και η αργή εξάρθρωση ανεβαίνουν, έτσι ώστε ο βαθμός να διατηρεί σταθερότητα διαστάσεων υπό σταθερό φορτίο στην περιοχή 500 έως 800 μοιρών.

Αντοχή στην οξείδωση: η ζυγαριά-πλούσια σε οξείδιο του χρωμίου προστατεύει την επιφάνεια στον αέρα και τον ατμό έως περίπου 870 μοίρες συνεχούς λειτουργίας. Η βραχυπρόθεσμη-έκθεση σε περίπου 925 μοίρες είναι δυνατή, αλλά μειώνει τη διάρκεια ζωής.

Όρια σχεδίασης: οι κώδικες σχεδιασμού πίεσης όπως το ASME Section VIII και το B31.3 περιορίζουν τις τάσεις σχεδιασμού για 304H σε περίπου 816 μοίρες. Πάνω από τις 900 μοίρες , η δομή του ωστενίτη γίνεται ασταθής και η αντοχή μειώνεται απότομα και θα πρέπει να επιλεγούν υψηλότερες-ποιότητες κράματος όπως το 310S.

Sigma-προσοχή φάσης: η παρατεταμένη υπηρεσία στην περιοχή 600 έως 900 μοιρών μπορεί να προάγει το σχηματισμό φάσης σίγμα-, ο οποίος μειώνει την ολκιμότητα. Η διάρκεια ζωής του σχεδιασμού και τα διαστήματα επιθεώρησης θα πρέπει να λάβουν υπόψη αυτό.

Συγκόλληση και Κατασκευή

Μέταλλο πλήρωσης: ER308H ανά AWS A5.9 ταιριάζει με το επίπεδο άνθρακα του βασικού μετάλλου και προτιμάται για σχεδιασμό υψηλής- θερμοκρασίας. Το ER308L χαμηλού{4}}άνθρακα μειώνει την αντοχή ερπυσμού της συγκόλλησης.

Εισαγωγή θερμότητας: μέτρια εισαγωγή θερμότητας με ελεγχόμενη θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης περιορίζει την κατακρήμνιση καρβιδίου στη ζώνη που επηρεάζεται-τη θερμότητα.

Θερμική επεξεργασία: ο βαθμός χρησιμοποιείται σε κατάσταση ανόπτησης σε διάλυμα, 1010 έως 1120 μοίρες ακολουθούμενη από ταχεία ψύξη. Γενικά δεν απαιτείται θερμική επεξεργασία μετά{4}}συγκόλλησης για σέρβις σε υψηλές{{5} θερμοκρασίες.

Επιθεώρηση: για λέβητα και εξαρτήματα υπό πίεση, συνήθως απαιτείται μη καταστροφική δοκιμή από τον ισχύοντα κώδικα για να επιβεβαιωθεί η σταθερότητα της συγκόλλησης.

Σύγκριση SUS304H με σχετικούς βαθμούς

Βαθμός	Το καλύτερο για	Περιορισμός
SUS304	Γενική θερμοκρασία δωματίου-και ήπια εξυπηρέτηση	Χωρίς εγγυημένη αντοχή ερπυσμού πάνω από 500 μοίρες
SUS304H	Υψηλή-θερμοκρασία αέρα και ατμού, ερπυστικά-εξαρτήματα	Κακή σκληρότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία, κίνδυνος ευαισθητοποίησης κατά τη συγκόλληση
SUS316H	Υψηλή θερμοκρασία συν διάβρωση χλωρίου ή θείου	Υψηλότερο κόστος κράματος από 304H
SUS310S	Πάνω από 900 μοίρες, ισχυρή οξειδωτική υπηρεσία	Το υψηλότερο κόστος από τα τέσσερα, θερμική-ευαισθησία κόπωσης

Τυπικές Εφαρμογές

Υπερθερμαντήρας λέβητα και σωλήνες αναθερμαντήρα

Σωληνώσεις και πολλαπλές διεργασίας υψηλής-θερμοκρασίας

Εξαρτήματα κλιβάνων, σωλήνες ακτινοβολίας και εξαρτήματα επεξεργασίας θερμότητας-

Σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας- σε μονάδες παραγωγής ενέργειας και επεξεργασίας

Εσωτερικά χημικά αντιδραστήρα σε μη διαβρωτική υπηρεσία υψηλής- θερμοκρασίας

Συχνές Ερωτήσεις

Q1. Γιατί το SUS304H είναι κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής- θερμοκρασίας;
Το ελεγχόμενο εύρος άνθρακα από 0,04 έως 0,10 τοις εκατό παρέχει αντοχή ερπυσμού μέσω της ενίσχυσης στερεών-διαλυμάτων και καρβιδίου. Στις 500 έως 800 μοίρες, το τυπικό SUS304 σέρνεται υπό παρατεταμένο φορτίο ενώ το SUS304H διατηρεί το σχήμα του και η κλίμακα οξειδίου του χρωμίου αντιστέκεται στην οξείδωση στον αέρα και στον ατμό.

Ε2. Είναι το EN 1.4307 ισοδύναμο με το SUS304H;
Αρ. EN 1.4307 (X2CrNi18-9) είναι η ευρωπαϊκή ονομασία για το 304L, η χαμηλή-βαθμίδα άνθρακα με 0,030 τοις εκατό μέγιστο άνθρακα. Το SUS304H είναι ο βαθμός υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Το EN 10088-2 δεν έχει άμεση καταχώριση 304H, επομένως το ASTM TP304H καθορίζεται συνήθως για αυτήν τη χημεία σε ευρωπαϊκά έργα.

Ε3. Ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας του SUS304H;
Το συνεχές σέρβις είναι πρακτικό έως περίπου 870 μοίρες σε αέρα και ατμό, με βραχυπρόθεσμη-έκθεση σε περίπου 925 μοίρες πιθανή με κόστος μειωμένης διάρκειας ζωής. Οι κώδικες σχεδίασης πίεσης περιορίζουν τις τάσεις σχεδιασμού σε περίπου 816 μοίρες και απαιτούνται υψηλότερες ποιότητες κράματος κατά 900 μοίρες, όπως το 310S.

Ε4. Πώς αποφεύγετε προβλήματα κατά τη συγκόλληση SUS304H;
Χρησιμοποιήστε το πληρωτικό ER308H για να ταιριάζει με τη στάθμη άνθρακα, να ελέγχετε την εισροή θερμότητας και τη θερμοκρασία interpass και να αποφύγετε την περιττή επανθέρμανση πολλαπλών-περασμάτων. Η μετά{3}}ανόπτηση του διαλύματος συγκόλλησης στους 1010 έως 1120 μοίρες με ταχεία ψύξη αποκαθιστά την αντίσταση στη διάβρωση εάν απαιτείται.

Q5. Μπορεί το SUS304H να χρησιμοποιηθεί σε χαμηλή θερμοκρασία;
Δεν συνιστάται. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα μειώνει την ανθεκτικότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία και κάτω από περίπου -40 βαθμούς η ποιότητα μπορεί να γίνει εύθραυστη υπό την κρούση. Το SUS304L είναι η σωστή επιλογή για κρυογονική υπηρεσία.

Ε6. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ SUS304H και SUS316H;
Το SUS316H προσθέτει 2 έως 3 τοις εκατό μολυβδαίνιο, παρέχοντας πολύ καλύτερη αντίσταση στην προσβολή χλωρίου και θείου σε διαβρωτικά περιβάλλοντα υψηλής{3} θερμοκρασίας, με υψηλότερο κόστος κράματος. Το SUS304H είναι η-οικονομική επιλογή για ζεστές, μη επιθετικές ατμόσφαιρες όπως αέρας και ατμός.