Нержавеющая сталь 316H с высоким-углеродом

316H — это высоко-углеродистый вариант нержавеющей стали 316 с контролируемым содержанием углерода для повышения-сопротивления ползучести при высоких-температурах. Он сочетает в себе молибденовую-коррозионную стойкость стали 316 с устойчивостью к высоким-температурным нагрузкам и подходит для компонентов подшипников, подвергающихся высоким-температурным нагрузкам-в средах со средней-коррозией.

Химический состав (мас.%): C=0.04-0.10, Cr=16.00-18.00, Ni=10.00-14.00, Mo=2.00-3.00, Si Меньше или равно 1,00, Mn Меньше или равно 2,00, P Меньше или равно 0,045, S Меньше или равно 0,030, Fe=Баланс

Механические свойства (отожженный): Предел прочности на разрыв больше или равен 515 МПа, предел текучести больше или равен 205 МПа, относительное удлинение больше или равно 40 %, твердость меньше или равно 217HB.

Преимущества производительности: Превосходная -прочность при ползучести при высоких температурах (700 градусов, предел прочности при ползучести в течение 1000 часов, не менее 80 МПа); хорошая стойкость к высокотемпературной хлоридной коррозии; стабильная стойкость к окислению при высоких-температурах; подходит для сценариев нагрузки 600-870 градусов.

Приложения: Фланцы сосудов для химических реакций,-высокотемпературные, трубы перегревателей котлов (600-870 градусов), компоненты топливной системы газовых турбин, трубопроводы для высокотемпературных агрессивных сред в нефтехимической промышленности.

Эквивалентные оценки: UNS S31609, JIS SUS316H, EN 1.4407, GB 07Cr17Ni12Mo2

Q&A

Вопрос 1. В чем преимущество 316H перед 304H в условиях высокотемпературной коррозии? A1: Основным преимуществом 316H по сравнению с 304H в условиях высокотемпературной-коррозионной среды является его превосходная стойкость к высоко-хлоридной и слабой кислотной коррозии благодаря добавлению молибдена.. 304H не содержит молибдена, поэтому его устойчивость к точечной и щелевой коррозии в высоко-температурных средах, содержащих ионы хлорида, низкая, что делает его пригодным только для высокотемпературные окислительные среды (например, сухой высоко-воздух). Напротив, 316H содержит 2,00-3,00 мас.% молибдена, который при высоких температурах образует плотную-богатую молибденом оксидную пленку, эффективно противодействующую эрозии хлорид-ионов. Например, в нефтехимической промышленности в высокотемпературных дымовых газах, содержащих диоксид серы и ионы хлорида, 304H подвергается быстрой коррозии, в то время как 316H может сохранять стабильные рабочие характеристики. Кроме того, в 316H содержание никеля выше, чем в 304H, что повышает стабильность аустенитной структуры и повышает вязкость при высоких-температурах. Это делает 316H предпочтительным материалом для компонентов подшипников, -выдерживающих высокие температурные нагрузки-в средах со средней коррозией.

Вопрос 2. Каков стандарт термообработки после-сварки для стали 316H? A2: Стандартом термообработки после-сварки нержавеющей стали 316H является отжиг при температуре 850-900 градусов с временем выдержки не менее 30 минут на 25 мм толщины с последующим воздушным охлаждением. Эта термообработка является обязательной, поскольку сварка создает остаточное напряжение в компоненте, которое может привести к коррозионному растрескиванию под напряжением в условиях высоких-температур и агрессивных сред. Отжиг при температуре 850-900 градусов позволяет эффективно устранить остаточное напряжение, снижая риск растрескивания. Между тем, этот температурный диапазон позволяет растворять излишки карбидов хрома-молибдена, осаждающиеся во время сварки, избегая образования зон, обедненных сплавом, и восстанавливая коррозионную стойкость зоны сварного шва. По сравнению со сталью 304H, термообработка стали 316H после сварки требует более строгого контроля температуры, поскольку карбиды молибдена более стабильны и требуют достаточной температуры для растворения. Неправильная термообработка (например, недостаточная температура или время выдержки) снизит высокотемпературные характеристики и коррозионную стойкость 316H.

Вопрос 3. Может ли 316 заменить 316H в сценариях воздействия высоких-температур? О3: Нет, 316 не может заменить 316H в сценариях воздействия высоких-температур. Ключевым отличием является -сопротивление ползучести при высоких температурах, которое определяется содержанием углерода.. 316H имеет контролируемое высокое содержание углерода (0,04-0,10% масс.), который образует достаточно стабильные карбиды при высоких температурах, чтобы скрепить границы зерен и предотвратить скольжение зерен, тем самым улучшая сопротивление ползучести. При 700 градусах прочность на разрыв при ползучести 316H (более или равно 80 МПа) в течение 1000 часов на 33% выше, чем у 316 (больше или равно 60 МПа). В сценариях с высокими -температурными нагрузками-подшипники, например, в трубах пароперегревателя котла, работающих при температуре 700 градусов, 316 подвергается явной пластической деформации при длительном-напряжении, что приводит к выходу из строя компонентов, в то время как 316H может сохранять структурную стабильность. Кроме того, содержание углерода в 316H сочетает в себе высокие-температурные характеристики и коррозионную стойкость, тогда как низкое содержание углерода в 316 приводит к недостаточному содержанию карбидов при высоких температурах, что приводит к плохому сопротивлению ползучести. Использование 316 в сценариях высокотемпературного стресса создаст серьезную угрозу безопасности.

Вопрос 4: Каково значение контроля содержания углерода в 316H? A4: Контроль содержания углерода в 316H (0,04-0,10% масс.) имеет решающее значение для баланса его высоких-температурных характеристик и коррозионной стойкости. Нижний предел в 0,04 мас.% гарантирует, что углерода будет достаточно для соединения с хромом и молибденом при высоких температурах с образованием стабильных карбидов (таких как Cr₂₃C₆ и Mo₂C). Эти карбиды могут значительно улучшить сопротивление ползучести при высоких-температурах, позволяя 316H сохранять структурную стабильность в условиях длительных-высоких-температур и высоких-напряжений. Верхний предел в 0,10 мас.% предназначен для предотвращения чрезмерного содержания углерода, который может привести к чрезмерному выделению карбидов. Избыточное содержание карбидов снижает вязкость при комнатной-температуре и коррозионную стойкость стали 316H, особенно увеличивая риск межкристаллитной коррозии. По сравнению со сталью 316 (C менее или равно 0,08% масс.), диапазон содержания углерода в стали 316H более точен, что гарантирует более высокую -стойкость к ползучести при высоких температурах, чем у 316, и лучшую коррозионную стойкость, чем у обычных высоко-углеродистых нержавеющих сталей. Такой точный контроль содержания углерода является ключом к применению 316H в условиях высокотемпературной коррозии, подвергающейся нагрузкам.

 

Вопрос 5: Каковы типичные сценарии применения 316H в нефтехимической промышленности? О5: У 316H есть несколько типичных сценариев применения в нефтехимической промышленности. Во-первых, фланцы для высокотемпературных-емкостей для химических реакций: эти компоненты работают при температуре 600-800 градусов и выдерживают высокое давление, что требует как прочности на ползучесть при высоких-температурах, так и коррозионной стойкости к реакционным средам (таким как слабые кислоты и органические растворители). Во-вторых, трубопроводы для высоко-коррозионной среды: используются для транспортировки высоко-дымовых газов, пара или химических сред, содержащих ионы хлорида, где содержание молибдена 316H противостоит коррозии, а высокое содержание углерода обеспечивает высокую-температурную прочность. В-третьих, вспомогательные компоненты печей крекинга: в печах крекинга этилена сталь 316H используется для изготовления таких компонентов, как печные трубы и опоры, которые работают при высоких температурах и требуют устойчивости к высокотемпературному окислению и ползучести. В-четвертых, компоненты топливной системы газовой турбины: эти компоненты подвергаются воздействию высокотемпературного топливного газа и требуют высокой-температурной прочности и коррозионной стойкости. В-пятых, высоко-трубки теплообменника: используются в теплообменниках для высоко-агрессивных сред, где комплексные характеристики 316H обеспечивают долгосрочную-стабильную работу. В этих сценариях в полной мере используются преимущества 316H, заключающиеся в сочетании жаропрочности и коррозионной стойкости.