Високолегирани стомани за работа при повишени температури

Високолегираните стомани за работа при повишени температури представляват група специални стомани Проектирани за компоненти, които са изложени на продължително излагане на повишени температури и механични натоварвания по време на работа. Те се използват предимно в енергийната промишленост, турбиностроенето и термичното оборудване, включително лопатки и компоненти на парни турбини, компоненти на ротори, изковки, винтове, крепежни елементи и други критични части, работещи при температури до приблизително 550–600°C, в зависимост от класа и условията на работа.
Основната цел на тези стомани е да поддържат подходящи механични свойства по време на продължителна експлоатация при температури, при които типичните конструкционни стомани започват значително да губят якост. Якостта на пълзене, устойчивостта на релаксация на напрежението, микроструктурната стабилност и устойчивостта на окисляване при работни температури са от първостепенно значение.

Състав и свойства на високолегирани стомани за работа при повишени температури

Характерен компонент на въпросния вид е хроматиранеВ стоманите 15H11MF, 15H12WMF, 20H12M1F и 23H12MNF съдържанието му е приблизително 11–13%. Хромът повишава устойчивостта на окисляване и високотемпературна корозия и влияе върху закалителността и механичните свойства на стоманата.
В допълнение към хрома се използват добавки молибден, ванадий, волфрам i никелПодходящо подбраното им съдържание позволява получаването на микроструктура, осигуряваща висока якост при работни температури.
молибден увеличава съпротивлението на пълзене и подобрява запазването на якостните свойства при продължителна експлоатация при високи температури. Ванадий насърчава образуването на трайни карбидни и нитридни утайки, ограничава растежа на зърната и повишава устойчивостта на отпускане. волфрам, подобно на молибдена, увеличава структурната стабилност и якост при повишени температури. Никел влияе, наред с други неща, върху закаляемостта, пластичността и структурната стабилност на избрани видове.
Важна роля играе и въглища, тъй като участва в образуването на легиращи карбиди. Техният вид, разпределение и стабилност имат пряко влияние върху механичните свойства на стоманата при дългосрочна употреба.

Устойчивост на пълзене – ключово свойство на стоманата за употреба при температури

Един от най-важните критерии за избор на материал за енергийни елементи е устойчивостта на обхожданеТова е бавната, прогресивна деформация на материал, която се получава при продължително излагане на напрежение при повишени температури.
Това явление е особено важно за компонентите на турбините, електроцентралите и термичното оборудване, които могат да работят хиляди или десетки хиляди часове. Следователно, материалът може постепенно да се деформира, дори приложеното напрежение да е под краткосрочната му граница на провлачване.
Следователно, при проектирането на такива компоненти се вземат предвид не само типичните механични свойства, определени при стайна температура, но и дългосрочни характеристики, като якост на пълзене и якост на разрушаване.

Стомана за употреба при повишени температури и топлоустойчива и устойчива на пълзене стомана

Тези термини не трябва да се използват взаимозаменяемо. За стомани, предназначени за употреба при повишени температури, ключовият фактор е способността им да издържат на механични натоварвания за продължителни периоди при дадена температура.
Топлоустойчиви и устойчиви на пълзене стомани представляват по-широка група материали, предназначени за работа при високи температури. Топлоустойчивостта се отнася предимно до устойчивостта на материала на химическото въздействие на горещи газове и окисляване, докато съпротивлението на пълзене се отнася до способността за поддържане на подходящи механични свойства при работа при високи температури.
Следователно, при избора на клас трябва да се вземат предвид работната температура, времето на експозиция, нивото на напрежение, естеството на натоварването и средата, в която елементът работи.

Маркировка на стоманата според старите полски маркировки PN

В по-старите полски обозначения на марките стомана, първото число приблизително съответства на средното съдържание на въглерод, изразено в стотни от процента. Следващите букви показват най-важните легиращи елементи.
Въпросната група включва, наред с други, следните обозначения:

• H – хром (Cr),
• М – молибден (Mo),
• F – ванадий (V),
• N – никел (Ni),
• W – волфрам (W).

Числата след символите на елементите могат да показват приблизителното им съдържание, като тълкуването зависи от правилата, използвани в конкретната система за маркиране на стоманата. Следователно, символът за клас трябва да се счита за обозначение на материала, а не за заместител на пълния химичен анализ, посочен в съответния стандарт.
например 23H12MNF означава стомана, съдържаща приблизително 0,23% въглерод и приблизително 12% хром, с добавки на молибден, никел и ванадий. Точните допустими диапазони на съдържание за отделните елементи винаги трябва да се проверяват в съответния стандарт за материалите или сертификата за приемане.

Високолегирани стомани за работа при повишени температури

• 15H11MF – хром-молибден-ванадиева стомана,
• 15H12WMF – хром-волфрам-молибден-ванадиева стомана,
• 20H12M1F – хром-молибден-ванадиева стомана,
• 23H12MNF – хром-молибден-никел-ванадиева стомана-1.4923, X22CrMoV12-1

приложение

Високолегираните стомани от този тип се използват предимно в енергийния сектор и в производството на машини и оборудване, работещи при повишени температури. В зависимост от класа, термичната обработка и необходимите свойства, те могат да се използват за приложения като:

• лопатки на парни турбини,
• изковки на лопатки и други части за турбини,
• роторни елементи,
• винтове и крепежни елементи, работещи при повишени температури,
• елементи на енергийно и термично оборудване,
• машинни части, изложени на едновременно действие на температура и дълготрайни механични натоварвания.

Изборът на конкретен клас трябва да вземе предвид не само максималната температура, но и времето за работа, нивото на напрежение, необходимите механични свойства, условията на околната среда и планираната термична обработка.

Ниско- и среднолегирани стомани за работа при повишени температури

Отделна група се състои от легирани стомани, използвани в приложения като производство на електроенергия, производство на котли и инсталации под налягане. Тези материали имат различен химичен състав и предназначение от описаните по-горе специални стомани с високо съдържание на хром.
Виж: легирани стомани за работа при повишени температури.

Вижте други корозионноустойчиви стомани 

Методи за доставка

Алфа-Тех доставя високолегирани стомани, предназначени за употреба при повишени температури, в различни валцови и ковани форми. В зависимост от марката, размерите и необходимите спецификации, материалът може да се предлага като:

• изковки с отворено щамповане,
• ковани пръти,
• валцувани пръти кръгъл,
• плоски пръти,
• квадратни пръти.

При поръчка на материали, предназначени за критични компоненти, работещи при повишени температури, е важно да се посочат класът, размерите, изискваният стандарт, условията на термична обработка, необходимите механични свойства и вида на документа за приемане.