Højtlegerede ståltyper til drift ved forhøjede temperaturer

Højtlegerede ståltyper til drift ved forhøjede temperaturer udgør en gruppe specialstål Designet til komponenter, der udsættes for langvarig eksponering for forhøjede temperaturer og mekaniske belastninger under drift. De anvendes primært i kraftindustrien, turbinekonstruktion og termisk udstyr, herunder dampturbinevinger og -komponenter, rotorkomponenter, smedegods, skruer, fastgørelseselementer og andre kritiske dele, der opererer ved temperaturer op til cirka 550-600 °C, afhængigt af kvalitet og driftsforhold.
Det primære formål med disse ståltyper er at opretholde passende mekaniske egenskaber under langvarig drift ved temperaturer, hvor typiske konstruktionsstål begynder at miste styrke betydeligt. Krybestyrke, spændingsrelaksationsmodstand, mikrostrukturel stabilitet og oxidationsmodstand ved driftstemperaturer er af primær betydning.

Sammensætning og egenskaber af højtlegerede ståltyper til drift ved forhøjede temperaturer

En karakteristisk del af den pågældende art er kromI ståltyperne 15H11MF, 15H12WMF, 20H12M1F og 23H12MNF er indholdet cirka 11-13 %. Krom øger modstandsdygtigheden over for oxidation og højtemperaturkorrosion og påvirker stålets hærdbarhed og mekaniske egenskaber.
Ud over krom anvendes der tilsætningsstoffer molybdæn, vanadium, wolfram i nikkelDeres passende udvalgte indhold muliggør opnåelse af en mikrostruktur, der sikrer høj styrke ved driftstemperaturer.
molybdæn øger krybemodstanden og forbedrer bevarelsen af ​​styrkeegenskaber under langvarig drift ved høje temperaturer. Vanadium fremmer dannelsen af ​​permanente karbid- og nitridudfældninger, begrænser kornvækst og øger modstandsdygtigheden over for anløbning. Wolfram, ligesom molybdæn, øger strukturel stabilitet og styrke ved forhøjede temperaturer. Nikkel påvirker blandt andet hærdbarheden, duktiliteten og den strukturelle stabilitet af udvalgte arter.
En vigtig rolle spilles også af kul, fordi det deltager i dannelsen af ​​legeringskarbider. Deres type, fordeling og stabilitet har en direkte indflydelse på stålets mekaniske egenskaber under langvarig brug.

Krybemodstand – en vigtig egenskab ved stål til brug ved temperaturer

Et af de vigtigste kriterier for valg af materiale til energielementer er modstandsdygtighed over for kravleDette er den langsomme, progressive deformation af et materiale, der opstår under langvarig udsættelse for stress ved forhøjede temperaturer.
Dette fænomen er særligt signifikant for turbinekomponenter, kraftværker og termisk udstyr, som kan være i drift i tusinder eller titusindvis af timer. Derfor kan materialet gradvist deformeres, selvom den påførte spænding er under dets kortsigtede flydespænding.
Derfor tages der ved design af sådanne komponenter ikke kun højde for de typiske mekaniske egenskaber bestemt ved stuetemperatur, men også for langtidsegenskaber såsom krybestyrke og brudstyrke.

Stål til brug ved forhøjede temperaturer og varmebestandigt og krybebestandigt stål

Disse udtryk bør ikke bruges i flæng. For stål, der er beregnet til brug ved forhøjede temperaturer, er den afgørende faktor deres evne til at modstå mekaniske belastninger i længere perioder ved en given temperatur.
Varmebestandige og krybebestandige ståltyper udgør en bredere gruppe af materialer designet til drift ved høje temperaturer. Varmebestandighed refererer primært til et materiales modstandsdygtighed over for de kemiske virkninger af varme gasser og oxidation, mens krybemodstand refererer til evnen til at opretholde passende mekaniske egenskaber ved drift ved høje temperaturer.
Derfor bør der ved valg af en kvalitet tages hensyn til driftstemperatur, eksponeringstid, spændingsniveau, belastningsart og det miljø, hvori elementet opererer.

Stålmærkninger i henhold til de gamle polske PN-mærkninger

I ældre polske stålkvalitetsbetegnelser angiver det første tal det omtrentlige gennemsnitlige kulstofindhold, udtrykt i hundrededele af en procent. De efterfølgende bogstaver angiver de vigtigste legeringselementer.
Den pågældende gruppe omfatter blandt andet følgende betegnelser:

• H – krom (Cr),
• M – molybdæn (Mo),
• F – vanadium (V),
• N – nikkel (Ni),
• W – wolfram (W).

Tallene efter elementsymbolerne kan angive deres omtrentlige indhold, og fortolkningen afhænger af de regler, der anvendes i det specifikke stålmærkningssystem. Derfor bør kvalitetssymbolet betragtes som en materialebetegnelse og ikke som en erstatning for en fuldstændig kemisk analyse, der er specificeret i den relevante standard.
For eksempel 23H12MNF betegner stål indeholdende ca. 0,23 % kulstof og ca. 12 % krom, med tilsætning af molybdæn, nikkel og vanadium. De nøjagtige tilladte indholdsområder for de enkelte elementer bør altid kontrolleres i den relevante materialestandard eller godkendelsescertifikat.

Højtlegerede ståltyper til drift ved forhøjede temperaturer

• 15H11MF – krom-molybdæn-vanadium stål,
• 15H12WMF – krom-wolfram-molybdæn-vanadium stål,
• 20H12M1F – krom-molybdæn-vanadium stål,
• 23H12MNF – krom-molybdæn-nikkel-vanadium stål-1.4923, X22CrMoV12-1

ansøgning

Højtlegerede ståltyper af denne type anvendes primært i energisektoren og i konstruktionen af ​​maskiner og udstyr, der opererer ved forhøjede temperaturer. Afhængigt af kvalitet, varmebehandling og nødvendige egenskaber kan de anvendes til applikationer som:

• dampturbineblade,
• smedegods til vinger og andre turbinedele,
• rotorelementer,
• skruer og fastgørelseselementer, der arbejder ved forhøjede temperaturer,
• elementer af energi- og termisk udstyr,
• maskindele, der er udsat for samtidig temperaturpåvirkning og langvarige mekaniske belastninger.

Valget af en specifik kvalitet bør ikke kun tage højde for den maksimale temperatur, men også driftstiden, spændingsniveauet, de nødvendige mekaniske egenskaber, miljøforholdene og den planlagte varmebehandling.

Lav- og mellemlegeret stål til drift ved forhøjede temperaturer

En separat gruppe består af legeret stål, der anvendes i applikationer som kraftproduktion, kedelproduktion og tryksatte installationer. Disse materialer har en anden kemisk sammensætning og tilsigtet anvendelse end de ovenfor beskrevne specialstål med højt kromindhold.
Se: legeret stål til drift ved forhøjede temperaturer.

Se andre korrosionsbestandige ståltyper 

Leveringsmetoder

Alfa-Tech leverer højtlegerede ståltyper designet til brug ved forhøjede temperaturer i forskellige fræsede og smedede former. Afhængigt af kvalitet, dimensioner og nødvendige specifikationer kan materialet tilbydes som:

• åbne smedegods,
• smedede stænger,
• valsede stænger rund,
• flade stænger,
• firkantede stænger.

Ved bestilling af materialer beregnet til kritiske komponenter, der opererer ved forhøjede temperaturer, er det vigtigt at specificere kvalitet, dimensioner, krævet standard, varmebehandlingsforhold, nødvendige mekaniske egenskaber og typen af ​​godkendelsesdokument.