Χάλυβες υψηλής περιεκτικότητας σε κράματα για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες

Οι χάλυβες υψηλής περιεκτικότητας σε κράματα για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες αποτελούν μια ομάδα ειδικοί χάλυβες Σχεδιασμένα για εξαρτήματα που εκτίθενται σε παρατεταμένη έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες και μηχανικά φορτία κατά τη λειτουργία. Χρησιμοποιούνται κυρίως στη βιομηχανία ενέργειας, στην κατασκευή στροβίλων και στον θερμικό εξοπλισμό, συμπεριλαμβανομένων των πτερυγίων και των εξαρτημάτων των ατμοστροβίλων, των εξαρτημάτων του ρότορα, των σφυρήλατων εξαρτημάτων, των βιδών, των συνδετήρων και άλλων κρίσιμων εξαρτημάτων που λειτουργούν σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται έως και περίπου 550–600°C, ανάλογα με την ποιότητα και τις συνθήκες λειτουργίας.
Ο πρωταρχικός σκοπός αυτών των χαλύβων είναι η διατήρηση κατάλληλων μηχανικών ιδιοτήτων κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας λειτουργίας σε θερμοκρασίες στις οποίες οι τυπικοί δομικοί χάλυβες αρχίζουν να χάνουν σημαντικά την αντοχή τους. Η αντοχή σε ερπυσμό, η αντοχή στη χαλάρωση των τάσεων, η μικροδομική σταθερότητα και η αντοχή στην οξείδωση σε θερμοκρασίες λειτουργίας είναι πρωταρχικής σημασίας.

Σύνθεση και ιδιότητες χαλύβων υψηλής περιεκτικότητας σε κράματα για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες

Ένα χαρακτηριστικό στοιχείο του εν λόγω είδους είναι χρώμιοΣτους χάλυβες 15H11MF, 15H12WMF, 20H12M1F και 23H12MNF, η περιεκτικότητά του είναι περίπου 11–13%. Το χρώμιο αυξάνει την αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση σε υψηλές θερμοκρασίες και επηρεάζει τη σκληρότητα και τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα.
Εκτός από το χρώμιο, χρησιμοποιούνται πρόσθετα μολυβδαίνιο, βανάδιο, βολφράμιο i νικέλιοΗ κατάλληλα επιλεγμένη περιεκτικότητά τους επιτρέπει την απόκτηση μιας μικροδομής που εξασφαλίζει υψηλή αντοχή σε θερμοκρασίες λειτουργίας.
μολυβδαίνιο αυξάνει την αντοχή στον ερπυσμό και βελτιώνει τη διατήρηση των ιδιοτήτων αντοχής κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας λειτουργίας σε υψηλές θερμοκρασίες. Βανάδιο προάγει τον σχηματισμό μόνιμων ιζημάτων καρβιδίου και νιτριδίου, περιορίζει την ανάπτυξη των κόκκων και αυξάνει την αντοχή στη σκλήρυνση. βολφράμιο, όπως το μολυβδαίνιο, αυξάνει τη δομική σταθερότητα και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Νικέλιο επηρεάζει, μεταξύ άλλων, την σκληρυνσιμότητα, την ολκιμότητα και τη δομική σταθερότητα επιλεγμένων ειδών.
Σημαντικό ρόλο παίζουν επίσης οι άνθρακας, επειδή συμμετέχει στο σχηματισμό καρβιδίων κραμάτων. Ο τύπος, η κατανομή και η σταθερότητά τους έχουν άμεσο αντίκτυπο στις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα κατά τη μακροχρόνια χρήση.

Αντοχή στον ερπυσμό – μια βασική ιδιότητα του χάλυβα για χρήση σε θερμοκρασίες

Ένα από τα πιο σημαντικά κριτήρια για την επιλογή ενός υλικού για ενεργειακά στοιχεία είναι η αντοχή σε αργή πορείαΑυτή είναι η αργή, προοδευτική παραμόρφωση ενός υλικού που συμβαίνει κατά την παρατεταμένη έκθεση σε καταπόνηση σε υψηλές θερμοκρασίες.
Αυτό το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα εξαρτήματα των στροβίλων, τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας και τον θερμικό εξοπλισμό, τα οποία μπορούν να λειτουργούν για χιλιάδες ή δεκάδες χιλιάδες ώρες. Επομένως, το υλικό μπορεί να παραμορφωθεί σταδιακά ακόμη και αν η εφαρμοζόμενη τάση είναι κάτω από το βραχυπρόθεσμο όριο διαρροής του.
Συνεπώς, κατά το σχεδιασμό τέτοιων εξαρτημάτων, λαμβάνονται υπόψη όχι μόνο οι τυπικές μηχανικές ιδιότητες που προσδιορίζονται σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά και μακροπρόθεσμα χαρακτηριστικά όπως η αντοχή σε ερπυσμό και η αντοχή σε ρήξη.

Χάλυβας για χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες και χάλυβας ανθεκτικός στη θερμότητα και στον ερπυσμό

Αυτοί οι όροι δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται εναλλακτικά. Για τους χάλυβες που προορίζονται για χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες, ο βασικός παράγοντας είναι η ικανότητά τους να αντέχουν σε μηχανικά φορτία για παρατεταμένες περιόδους σε δεδομένη θερμοκρασία.
Χάλυβες ανθεκτικές στη θερμότητα και στον ερπυσμό αποτελούν μια ευρύτερη ομάδα υλικών σχεδιασμένων για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες. Η αντοχή στη θερμότητα αναφέρεται κυρίως στην αντοχή ενός υλικού στις χημικές επιδράσεις των θερμών αερίων και της οξείδωσης, ενώ η αντοχή στον ερπυσμό αναφέρεται στην ικανότητα διατήρησης κατάλληλων μηχανικών ιδιοτήτων κατά τη λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες.
Επομένως, κατά την επιλογή μιας ποιότητας, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η θερμοκρασία λειτουργίας, ο χρόνος έκθεσης, το επίπεδο τάσης, η φύση του φορτίου και το περιβάλλον στο οποίο λειτουργεί το στοιχείο.

Σημάνσεις χάλυβα σύμφωνα με τις παλιές πολωνικές σημάνσεις PN

Σε παλαιότερες ονομασίες ποιότητας χάλυβα στην Πολωνία, ο πρώτος αριθμός προσεγγίζει τη μέση περιεκτικότητα σε άνθρακα, εκφρασμένη σε εκατοστά του ενός τοις εκατό. Τα γράμματα που ακολουθούν υποδεικνύουν τα πιο σημαντικά στοιχεία κράματος.
Η εν λόγω ομάδα περιλαμβάνει, μεταξύ άλλων, τις ακόλουθες ονομασίες:

• H – χρώμιο (Cr),
• Μ – μολυβδαίνιο (Mo),
• F – βανάδιο (V),
• Ν – νικέλιο (Ni),
• W – βολφράμιο (W).

Οι αριθμοί που ακολουθούν τα σύμβολα των στοιχείων ενδέχεται να υποδεικνύουν το κατά προσέγγιση περιεχόμενό τους, με ερμηνεία ανάλογα με τους κανόνες που χρησιμοποιούνται στο συγκεκριμένο σύστημα σήμανσης χάλυβα. Επομένως, το σύμβολο ποιότητας θα πρέπει να θεωρείται ως ονομασία υλικού και όχι ως υποκατάστατο μιας πλήρους χημικής ανάλυσης που καθορίζεται στο σχετικό πρότυπο.
Για παράδειγμα 23H12MNF δηλώνει χάλυβα που περιέχει περίπου 0,23% άνθρακα και περίπου 12% χρώμιο, με προσθήκες μολυβδαινίου, νικελίου και βαναδίου. Τα ακριβή επιτρεπόμενα εύρη περιεκτικότητας για μεμονωμένα στοιχεία θα πρέπει πάντα να ελέγχονται στο σχετικό πρότυπο υλικού ή στο πιστοποιητικό αποδοχής.

Ποιότητες χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε κράμα για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες

• 15H11MF – χάλυβας χρωμίου-μολυβδαινίου-βαναδίου,
• 15H12WMF – χάλυβας χρωμίου-βολφραμίου-μολυβδαινίου-βαναδίου,
• 20H12M1F – χάλυβας χρωμίου-μολυβδαινίου-βαναδίου,
• 23H12MNF – χάλυβας χρωμίου-μολυβδαινίου-νικελίου-βαναδίου-1.4923, X22CrMoV12-1

εφαρμογή

Οι χάλυβες υψηλής περιεκτικότητας σε κράματα αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται κυρίως στον ενεργειακό τομέα και στην κατασκευή μηχανημάτων και εξοπλισμού που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Ανάλογα με την ποιότητα, τη θερμική επεξεργασία και τις απαιτούμενες ιδιότητες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές όπως:

• λεπίδες ατμοστροβίλων,
• σφυρήλατα πτερυγίων και άλλων μερών τουρμπίνας,
• στοιχεία ρότορα,
• βίδες και συνδετήρες που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες,
• στοιχεία ενεργειακού και θερμικού εξοπλισμού,
• μέρη μηχανών που εκτίθενται στην ταυτόχρονη δράση της θερμοκρασίας και των μακροπρόθεσμων μηχανικών φορτίων.

Η επιλογή μιας συγκεκριμένης ποιότητας θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη όχι μόνο τη μέγιστη θερμοκρασία, αλλά και τον χρόνο λειτουργίας, το επίπεδο καταπόνησης, τις απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες, τις περιβαλλοντικές συνθήκες και την προγραμματισμένη θερμική επεξεργασία.

Χάλυβες χαμηλής και μεσαίας περιεκτικότητας σε κράματα για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες

Μια ξεχωριστή ομάδα αποτελείται από κράματα χάλυβα που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως η παραγωγή ενέργειας, η κατασκευή λεβήτων και οι εγκαταστάσεις υπό πίεση. Αυτά τα υλικά έχουν διαφορετική χημική σύνθεση και προβλεπόμενη χρήση από τους ειδικούς χάλυβες υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο που περιγράφονται παραπάνω.
δείτε: κράματα χάλυβα για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες.

Δείτε άλλους χάλυβες ανθεκτικούς στη διάβρωση 

Μέθοδοι παράδοσης

Η Alfa-Tech προμηθεύει χάλυβες υψηλής κραματοποίησης σχεδιασμένους για χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες σε διάφορες μορφές κατεργασίας και σφυρηλάτησης. Ανάλογα με την ποιότητα, τις διαστάσεις και τις απαιτούμενες προδιαγραφές, το υλικό μπορεί να προσφερθεί ως:

• σφυρήλατα ανοιγόμενα,
• σφυρήλατες ράβδοι,
• κυλινδρικές ράβδοι γύρω,
• επίπεδες μπάρες,
• τετράγωνες ράβδοι.

Κατά την παραγγελία υλικών που προορίζονται για κρίσιμα εξαρτήματα που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, είναι σημαντικό να καθορίσετε την ποιότητα, τις διαστάσεις, το απαιτούμενο πρότυπο, την κατάσταση θερμικής επεξεργασίας, τις απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες και τον τύπο του εγγράφου αποδοχής.