เหล็กกล้าไร้สนิม 309 กับ 310S: การเลือกโลหะผสมที่ทนต่อการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-

309 และ 310S เป็นสเตนเลสออสเทนนิติกที่ได้รับการระบุมากที่สุดสองชนิดสำหรับส่วนประกอบของเตาเผาและอุปกรณ์ในกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง- มีลักษณะคล้ายกันบนกระดาษ แต่ความแตกต่างในปริมาณโครเมียมและนิกเกิลจะทำให้เพดานออกซิเดชันขยับประมาณ 100 C และเปลี่ยนพฤติกรรมในบรรยากาศที่เป็นคาร์บูไรซิ่งและซัลไฟด์ บทความนี้จะอธิบายปริมาณความแตกต่างด้วยข้อมูล ASTM A240 และแปลเป็นกฎการเลือก

องค์ประกอบทางเคมีต่อ ASTM A240

องค์ประกอบ	309 (UNS S30900)	310S (ยูเอ็นเอส S31008)
คาร์บอน (C) สูงสุด	0.20%	0.08%
แมงกานีส (Mn) สูงสุด	2.00%	2.00%
ซิลิคอน (Si) สูงสุด	1.00%	1.50%
ฟอสฟอรัส (P) สูงสุด	0.045%	0.045%
ซัลเฟอร์ (S) สูงสุด	0.030%	0.030%
โครเมียม (Cr)	22.00-24.00%	24.00-26.00%
นิกเกิล (พรรณี)	12.00-15.00%	19.00-22.00%

การกำหนดคาร์บอนต่ำ-310S โดยจำกัดคาร์บอนไว้ที่ 0.08% ช่วยเพิ่มความสามารถในการเชื่อมและความเสถียรของโครงสร้างระยะยาว-เมื่อเปรียบเทียบกับเกรด 310 หลัก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม 310S จึงเป็นแบบฟอร์มที่ระบุไว้ตามปกติสำหรับการบริการที่อุณหภูมิสูง-อย่างต่อเนื่อง

ความสามารถด้านอุณหภูมิและความเสถียรของสเกลสูง-

309 เหมาะสำหรับการบริการต่อเนื่องสูงถึงประมาณ 1,050 C (1922 F) ในบรรยากาศออกซิไดซ์. 310S ขยายเพดานการบริการต่อเนื่องเป็นประมาณ 1150 C (2102 F) เนื่องจากปริมาณโครเมียมที่สูงกว่าจะทำให้เกิดสเกลโครเมียมออกไซด์ที่เติบโตช้า-ที่เสถียรกว่า ซึ่งต้านทานการแตกเป็นเสี่ยงภายใต้วงจรความร้อนและการปะทะของเปลวไฟโดยตรง สำหรับส่วนประกอบที่หมุนเวียนระหว่างร้อนและเย็น หรือมองเห็นเปลวไฟจากหัวเผาโดยตรง ความเสถียรของขนาด 310S ส่งผลให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นโดยตรง

พฤติกรรมในบรรยากาศกระบวนการ

บรรยากาศเตาหลอมไม่ค่อยออกซิไดซ์เพียงอย่างเดียว ในบรรยากาศที่ทำให้เกิดคาร์บูไรซิ่ง คาร์บอนสามารถแพร่กระจายเข้าไปในเหล็กและตกตะกอนคาร์ไบด์ที่ทำให้มันเปราะได้ ในบรรยากาศที่มีซัลไฟด์ ซัลเฟอร์จะโจมตีระดับการป้องกัน ปริมาณนิกเกิลที่สูงขึ้นของ 310S จะทำให้การแพร่กระจายของคาร์บอนช้าลงและเพิ่มความต้านทานต่อทั้งคาร์บูไรเซชันและซัลไฟด์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมท่อรีฟอร์มเมอร์และส่วนภายในของแคลซิเนอร์จึงถูกระบุใน 310S

สมบัติทางกลและการประดิษฐ์

คุณสมบัติ (ขั้นต่ำ ASTM A240)	309	310S
ความต้านทานแรงดึง	515 เมกะปาสคาล	515 เมกะปาสคาล
ความแข็งแรงในการพิสูจน์ 0.2%	205 เมกะปาสคาล	205 เมกะปาสคาล
การยืดตัว	40%	40%

ทั้งสองเกรดทำงาน-แข็งตัวอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการขึ้นรูปต้องใช้กำลังมากขึ้นและการตัดเฉือนทำให้เครื่องมือสึกหรอเร็วกว่าเกรด 304 การเชื่อมใช้โลหะตัวเติมที่เข้ากัน ER309 หรือ ER310 เนื่องจากทั้งสองเกรดมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนสูง การออกแบบจึงต้องยอมให้มีการเคลื่อนที่เนื่องจากความร้อนได้ สำหรับส่วนประกอบที่จะให้บริการที่อุณหภูมิสูงกว่า 425 C หรือในบรรยากาศที่มีฤทธิ์กัดกร่อน การหลอมสารละลายหลังการเชื่อม-จะละลายคาร์ไบด์ทุติยภูมิและคืนความต้านทานความร้อนและการกัดกร่อนกลับคืนมา

คำแนะนำในการคัดเลือกสำหรับนักออกแบบเตาหลอม

ตัดสินใจโดยพิจารณาจากอุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องสูงสุดและองค์ประกอบของบรรยากาศ สำหรับบริการออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงถึง 1,050 C 309 เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่า-และทนทาน สำหรับอุณหภูมิที่สูงกว่า 1,050 C หรือสำหรับบรรยากาศที่มีคาร์บูไรซิ่งหรือซัลไฟด์ จำเป็นต้องใช้ 310S หากส่วนประกอบ 309 ล้มเหลวก่อนเวลาอันควรเนื่องจากการปรับขนาด การบิดเบี้ยว หรือการเปราะ การอัปเกรดเป็น 310S ถือเป็นขั้นตอนการแก้ไข บันทึกการเลือกตามเงื่อนไขการบริการเพื่อให้เหตุผลคงอยู่ต่อไปในการส่งมอบอุปกรณ์

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: 309 และ 310S มีส่วนประกอบอะไรบ้าง

A: 309 มีโครเมียม 22-24% และนิกเกิล 12-15% 310S มีโครเมียม 24-26% และนิกเกิล 19-22% โดยมีคาร์บอนจำกัดอยู่ที่ 0.08%

คำถามที่ 2: สามารถให้บริการได้อย่างต่อเนื่องในอุณหภูมิเท่าใด

ตอบ: ประมาณ 1,050 C สำหรับ 309 และประมาณ 1,150 C สำหรับ 310S ในบรรยากาศออกซิไดซ์

คำถามที่ 3: เหตุใด 310S จึงดีกว่าในบรรยากาศการเติมคาร์บอนหรือซัลไฟด์

ตอบ: ปริมาณนิกเกิลที่สูงขึ้นจะทำให้การแพร่กระจายของคาร์บอนช้าลง และปรับปรุงความต้านทานตะกรัน ปกป้องโลหะจากการเปราะและการแตกหัก

Q4: พวกมันเชื่อมกันอย่างไร?

ตอบ: ด้วยโลหะเติมที่เข้ากัน ER309 หรือ ER310; งานที่สูง-อัตราการชุบแข็งต้องอาศัยความร้อนที่ได้รับการควบคุม และการหลอมเหลวหลังการเชื่อม-จะคืนคุณสมบัติสำหรับบริการที่อุณหภูมิสูง-

คำถามที่ 5: การระบุ 310S มีผลบังคับใช้เมื่อใด

ตอบ: เมื่ออุณหภูมิในการทำงานต่อเนื่องเกินขีดจำกัด 309 เมื่อบรรยากาศเกิดคาร์บูไรซิ่งหรือซัลฟิไดซ์อย่างรุนแรง หรือเมื่อ 309 ล้มเหลวเนื่องจากการปรับขนาด การบิดเบี้ยว หรือการเปราะ

คำถามที่ 6: 309 และ 310S มีกลไกขั้นต่ำเท่ากันหรือไม่

ก. ใช่. ตาม ASTM A240 ทั้งสองแสดงค่าความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 515 MPa, ค่าความต้านแรงดึงขั้นต่ำ 205 MPa และการยืดตัวขั้นต่ำ 40%