פלדות סגסוגת גבוהה לפעולה בטמפרטורות גבוהות

פלדות סגסוגת גבוהה לפעולה בטמפרטורות גבוהות מהוות קבוצה פלדות מיוחדות מיועד לרכיבים החשופים לחשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות ועומסים מכניים במהלך הפעולה. הם משמשים בעיקר בתעשיית החשמל, בניית טורבינות וציוד תרמי, כולל להבי טורבינות קיטור ורכיבים, רכיבי רוטור, חומרי חישול, ברגים, מחברים וחלקים קריטיים אחרים הפועלים בטמפרטורות הנעות עד כ-550-600 מעלות צלזיוס, בהתאם לדרגה ולתנאי ההפעלה.
המטרה העיקרית של פלדות אלו היא לשמור על תכונות מכניות מתאימות במהלך פעולה ארוכת טווח בטמפרטורות בהן פלדות מבניות טיפוסיות מתחילות לאבד משמעותית מחוזק. חוזק זחילה, עמידות להרפיה במאמץ, יציבות מיקרו-מבנית ועמידות לחמצון בטמפרטורות פעולה הן בעלות חשיבות עליונה.

הרכב ותכונות של פלדות סגסוגת גבוהה לפעולה בטמפרטורות גבוהות

מרכיב אופייני של המין המדובר הוא Chromבפלדות 15H11MF, 15H12WMF, 20H12M1F ו-23H12MNF, תכולתו היא כ-11-13%. כרום מגביר את העמידות בפני חמצון וקורוזיה בטמפרטורה גבוהה ומשפיע על יכולת ההתקשות והתכונות המכניות של הפלדה.
בנוסף לכרום, משתמשים בתוספים מוליבדן, ונדיום, ווֹלפרָם i נִיקֵלהתכולה שנבחרה כראוי שלהם מאפשרת קבלת מיקרו-מבנה המבטיח חוזק גבוה בטמפרטורות הפעלה.
מוליבדן מגביר את עמידות הזחילה ומשפר את שימור תכונות החוזק במהלך פעולה ארוכת טווח בטמפרטורות גבוהות. ונדיום מקדם היווצרות של משקעי קרביד וניטריד קבועים, מגביל את צמיחת הגרעינים ומגביר את העמידות בפני חישול. וולפרם, כמו מוליבדן, מגביר את היציבות והחוזק המבניים בטמפרטורות גבוהות. ניקיאל משפיע, בין היתר, על יכולת ההתקשות, הגמישות והיציבות המבנית של מינים נבחרים.
תפקיד חשוב ממלא גם את ויג'יל, משום שהוא משתתף ביצירת סגסוגות קרבידים. לסוגם, לפיזורם וליציבותם יש השפעה ישירה על התכונות המכניות של פלדה במהלך שימוש ארוך טווח.

עמידות לזחילה - תכונה מרכזית של פלדה לשימוש בטמפרטורות

אחד הקריטריונים החשובים ביותר לבחירת חומר עבור יסודות אנרגיה הוא עמידות בפני לִזחוֹלזוהי עיוות איטי ומתקדם של חומר המתרחש במהלך חשיפה ממושכת למאמץ בטמפרטורות גבוהות.
תופעה זו משמעותית במיוחד עבור רכיבי טורבינות, תחנות כוח וציוד תרמי, שיכולים לפעול במשך אלפי או עשרות אלפי שעות. לכן, החומר עלול להתעוות בהדרגה למרות שהמאמץ המופעל נמוך מחוזק הכניעה לטווח קצר שלו.
לכן, בעת תכנון רכיבים כאלה, נלקחים בחשבון לא רק התכונות המכניות האופייניות שנקבעו בטמפרטורת החדר, אלא גם מאפיינים ארוכי טווח כגון חוזק זחילה וחוזק קריעה.

פלדה לשימוש בטמפרטורות גבוהות ופלדה עמידה בחום וזחילה

אין להשתמש במונחים אלה לסירוגין. עבור פלדות המיועדות לשימוש בטמפרטורות גבוהות, הגורם המרכזי הוא יכולתן לעמוד בעומסים מכניים למשך תקופות ממושכות בטמפרטורה נתונה.
פלדות עמידות בחום וזחילה מהווים קבוצה רחבה יותר של חומרים המיועדים לפעולה בטמפרטורות גבוהות. עמידות בחום מתייחסת בעיקר לעמידות החומר להשפעות הכימיות של גזים חמים וחמצון, בעוד שעמידות לזחילה מתייחסת ליכולת לשמור על תכונות מכניות מתאימות בעת פעולה בטמפרטורות גבוהות.
לכן, בעת בחירת דרגה, יש לקחת בחשבון את טמפרטורת הפעולה, זמן החשיפה, רמת המאמץ, אופי העומס והסביבה בה פועל האלמנט.

סימוני פלדה לפי סימוני PN הפולניים הישנים

בכינויי פלדה פולניים ישנים יותר, המספר הראשון מייצג בקירוב את תכולת הפחמן הממוצעת, המתבטאת במאיות האחוז. האותיות הבאות מציינות את יסודות הסגסוגת החשובים ביותר.
הקבוצה המדוברת כוללת, בין היתר, את הכינויים הבאים:

• H – כרום (Cr),
• M – מוליבדן (Mo),
• F – ונדיום (V),
• N – ניקל (Ni),
• W – טונגסטן (W).

המספרים הבאים אחר סמלי היסודות עשויים להצביע על תכולתם המשוערת, כאשר הפרשנות תלויה בכללים המשמשים במערכת סימון הפלדה הספציפית. לכן, יש להתייחס לסמל הדירוג כייעוד חומר ולא כתחליף לניתוח כימי מלא שצוין בתקן הרלוונטי.
לְדוּגמָה 23H12MNF מציין פלדה המכילה כ-0,23% פחמן וכ-12% כרום, עם תוספות של מוליבדן, ניקל ונדיום. יש לבדוק תמיד את טווחי התכולה המדויקים המותרים עבור יסודות בודדים בתקן החומר הרלוונטי או בתעודת הקבלה.

פלדת סגסוגת גבוהה לפעולה בטמפרטורות גבוהות

• 15H11MF – פלדת כרום-מוליבדן-ונדיום,
• 15H12WMF – פלדת כרום-טונגסטן-מוליבדן-ונדיום,
• 20H12M1F – פלדת כרום-מוליבדן-ונדיום,
• 23H12MNF – פלדת כרום-מוליבדן-ניקל-ונדיום-1.4923, X22CrMoV12-1

יישום

פלדות סגסוגת גבוהה מסוג זה משמשות בעיקר במגזר האנרגיה ובבניית מכונות וציוד הפועלים בטמפרטורות גבוהות. בהתאם לדרגה, לטיפול בחום ולתכונות הנדרשות, ניתן להשתמש בהן עבור יישומים כגון:

• להבי טורבינת קיטור,
• חישולים של להבים וחלקי טורבינה אחרים,
• אלמנטים של הרוטור,
• ברגים ומחברים הפועלים בטמפרטורות גבוהות,
• אלמנטים של ציוד אנרגיה ותרמי,
• חלקי מכונה החשופים לפעולה בו זמנית של טמפרטורה ועומסים מכניים ארוכי טווח.

בחירת דרגה ספציפית צריכה לקחת בחשבון לא רק את הטמפרטורה המקסימלית, אלא גם את זמן הפעולה, רמת המאמץ, התכונות המכניות הנדרשות, תנאי הסביבה והטיפול החום המתוכנן.

פלדות סגסוגת נמוכה ובינונית לפעולה בטמפרטורות גבוהות

קבוצה נפרדת מורכבת מפלדות סגסוגת המשמשות ביישומים כגון ייצור חשמל, ייצור דוודים ומתקנים בלחץ. לחומרים אלה הרכב כימי ושימוש ייעודי שונים מאשר מפלדות מיוחדות עתירות כרום שתוארו לעיל.
ראה: פלדות סגסוגת לפעולה בטמפרטורות גבוהות.

ראה פלדות אחרות עמידות בפני קורוזיה 

שיטות משלוח

אלפא-טק מספקת פלדות סגסוגת גבוהה המיועדות לשימוש בטמפרטורות גבוהות בצורות שונות של עיבוד וחישול. בהתאם לדרגה, למידות ולמפרטים הנדרשים, ניתן להציע את החומר כדלקמן:

• חישולים פתוחים,
• מוטות מזויפים,
• מוטות מגולגלים עִגוּל,
• מוטות שטוחים,
• מוטות מרובעים.

בעת הזמנת חומרים המיועדים לרכיבים קריטיים הפועלים בטמפרטורות גבוהות, חשוב לציין את הדרגה, המידות, התקן הנדרש, תנאי הטיפול בחום, התכונות המכניות הנדרשות וסוג מסמך הקבלה.