Høylegerte ståltyper for drift ved høye temperaturer

Høylegerte ståltyper for drift ved forhøyede temperaturer utgjør en gruppe spesialstål Utviklet for komponenter som utsettes for langvarig eksponering for høye temperaturer og mekaniske belastninger under drift. De brukes primært i kraftindustrien, turbinkonstruksjon og termisk utstyr, inkludert dampturbinblader og -komponenter, rotorkomponenter, smiemner, skruer, festemidler og andre kritiske deler som opererer ved temperaturer opptil omtrent 550–600 °C, avhengig av kvalitet og driftsforhold.
Hovedformålet med disse ståltypene er å opprettholde passende mekaniske egenskaper under langvarig drift ved temperaturer der typiske konstruksjonsstål begynner å miste styrke betydelig. Krypfasthet, spenningsrelaksasjonsmotstand, mikrostrukturell stabilitet og oksidasjonsmotstand ved driftstemperaturer er av primær betydning.

Sammensetning og egenskaper av høylegerte stål for drift ved forhøyede temperaturer

En karakteristisk komponent ved den aktuelle arten er kromI ståltypene 15H11MF, 15H12WMF, 20H12M1F og 23H12MNF er innholdet omtrent 11–13 %. Krom øker motstanden mot oksidasjon og høytemperaturkorrosjon, og påvirker stålets herdbarhet og mekaniske egenskaper.
I tillegg til krom brukes tilsetningsstoffer molybden, vanadium, wolfram i nikkelDeres riktig utvalgte innhold gir mulighet for å oppnå en mikrostruktur som sikrer høy styrke ved driftstemperaturer.
molybden øker krypemotstanden og forbedrer bevaringen av styrkeegenskaper under langvarig drift ved høye temperaturer. Vanadium fremmer dannelsen av permanente karbid- og nitridutfellinger, begrenser kornvekst og øker motstanden mot anløping. wolfram, i likhet med molybden, øker strukturell stabilitet og styrke ved høye temperaturer. Nikkel påvirker blant annet herdbarheten, duktiliteten og den strukturelle stabiliteten til utvalgte arter.
En viktig rolle spilles også av kull, fordi det deltar i dannelsen av legeringskarbider. Deres type, fordeling og stabilitet har en direkte innvirkning på stålets mekaniske egenskaper under langvarig bruk.

Krypemotstand – en viktig egenskap ved stål for bruk ved temperaturer

Et av de viktigste kriteriene for å velge et materiale for energielementer er motstand mot krypeDette er den langsomme, progressive deformasjonen av et materiale som oppstår når det utsettes for langvarig belastning ved forhøyede temperaturer.
Dette fenomenet er spesielt viktig for turbinkomponenter, kraftverk og termisk utstyr, som kan være i drift i tusenvis eller titusenvis av timer. Derfor kan materialet gradvis deformeres selv om den påførte spenningen er under den kortsiktige flytegrensen.
Derfor tas det ikke bare hensyn til de typiske mekaniske egenskapene bestemt ved romtemperatur når man designer slike komponenter, men også langsiktige egenskaper som krypestyrke og bruddstyrke.

Stål for bruk ved høye temperaturer og varmebestandig og krypebestandig stål

Disse begrepene bør ikke brukes om hverandre. For stål som er beregnet for bruk ved forhøyede temperaturer, er nøkkelfaktoren deres evne til å motstå mekaniske belastninger over lengre perioder ved en gitt temperatur.
Varmebestandige og krypebestandige stål utgjør en bredere gruppe materialer designet for høytemperaturdrift. Varmebestandighet refererer først og fremst til et materiales motstand mot de kjemiske effektene av varme gasser og oksidasjon, mens krypebestandighet refererer til evnen til å opprettholde passende mekaniske egenskaper ved drift ved høye temperaturer.
Derfor bør man ved valg av kvalitet ta hensyn til driftstemperatur, eksponeringstid, spenningsnivå, belastningsart og miljøet elementet opererer i.

Stålmerkinger i henhold til de gamle polske PN-merkingene

I eldre polske stålkvalitetsbetegnelser angir det første tallet omtrent det gjennomsnittlige karboninnholdet, uttrykt i hundredeler av en prosent. Bokstavene som følger angir de viktigste legeringselementene.
Den aktuelle gruppen omfatter blant annet følgende betegnelser:

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

Tallene etter elementsymbolene kan indikere deres omtrentlige innhold, med tolkning avhengig av reglene som brukes i det spesifikke stålmerkingssystemet. Derfor bør karaktersymbolet betraktes som en materialbetegnelse og ikke en erstatning for en fullstendig kjemisk analyse spesifisert i den relevante standarden.
For eksempel 23H12MNF betegner stål som inneholder omtrent 0,23 % karbon og omtrent 12 % krom, med tilsetninger av molybden, nikkel og vanadium. De nøyaktige tillatte innholdsområdene for individuelle elementer bør alltid kontrolleres i den relevante materialstandarden eller godkjenningsbeviset.

Høylegerte stålkvaliteter for drift ved høye temperaturer

• 15H11MF – krom-molybden-vanadiumstål,
• 15H12WMF – krom-wolfram-molybden-vanadiumstål,
• 20H12M1F – krom-molybden-vanadiumstål,
• 23H12MNF – krom-molybden-nikkel-vanadiumstål-1.4923, X22CrMoV12-1

søknad

Høylegerte ståltyper av denne typen brukes primært i energisektoren og i konstruksjon av maskiner og utstyr som opererer ved høye temperaturer. Avhengig av kvalitet, varmebehandling og nødvendige egenskaper, kan de brukes til applikasjoner som:

• dampturbinblader,
• smiing av blader og andre turbindeler,
• rotorelementer,
• skruer og festemidler som opererer ved høye temperaturer,
• elementer av energi- og termisk utstyr,
• maskindeler som er utsatt for samtidig temperaturpåvirkning og langvarige mekaniske belastninger.

Valget av en spesifikk kvalitet bør ikke bare ta hensyn til maksimaltemperaturen, men også driftstid, spenningsnivå, nødvendige mekaniske egenskaper, miljøforhold og den planlagte varmebehandlingen.

Lav- og mellomlegerte ståltyper for drift ved høye temperaturer

En egen gruppe består av legeringsstål som brukes i applikasjoner som kraftproduksjon, kjeleproduksjon og trykksatte installasjoner. Disse materialene har en annen kjemisk sammensetning og tiltenkt bruk enn spesialstålene med høyt krominnhold beskrevet ovenfor.
se: legeringsstål for drift ved høye temperaturer.

Se andre korrosjonsbestandige ståltyper 

Leveringsmetoder

Alfa-Tech leverer høylegerte ståltyper designet for bruk ved høye temperaturer i ulike former for valsede og smidde ståltyper. Avhengig av kvalitet, dimensjoner og nødvendige spesifikasjoner, kan materialet tilbys som:

• smiing med åpen dyse,
• smidde stenger,
• valsede stenger rund,
• flate stenger,
• firkantede stenger.

Når du bestiller materialer beregnet på kritiske komponenter som opererer ved forhøyede temperaturer, er det viktig å spesifisere kvalitet, dimensjoner, nødvendig standard, varmebehandlingsforhold, nødvendige mekaniske egenskaper og type akseptdokument.