Visoko legirana jekla za delovanje pri povišanih temperaturah

Visoko legirana jekla za delovanje pri povišanih temperaturah predstavljajo skupino specialna jekla Zasnovane so za komponente, ki so med delovanjem izpostavljene dolgotrajni izpostavljenosti povišanim temperaturam in mehanskim obremenitvam. Uporabljajo se predvsem v elektroenergetiki, turbinogradnji in termični opremi, vključno z lopaticami in komponentami parnih turbin, komponentami rotorjev, odkovki, vijaki, pritrdilnimi elementi in drugimi kritičnimi deli, ki delujejo pri temperaturah do približno 550–600 °C, odvisno od razreda in obratovalnih pogojev.
Primarni namen teh jekel je ohranjanje ustreznih mehanskih lastnosti med dolgotrajnim delovanjem pri temperaturah, pri katerih tipična konstrukcijska jekla začnejo znatno izgubljati trdnost. Primarnega pomena so lezenje, odpornost proti sproščanju napetosti, mikrostrukturna stabilnost in odpornost proti oksidaciji pri obratovalnih temperaturah.

Sestava in lastnosti visoko legiranih jekel za delovanje pri povišanih temperaturah

Značilna sestavina obravnavane vrste je kromV jeklih 15H11MF, 15H12WMF, 20H12M1F in 23H12MNF je njegova vsebnost približno 11–13 %. Krom povečuje odpornost proti oksidaciji in visokotemperaturni koroziji ter vpliva na kaljivost in mehanske lastnosti jekla.
Poleg kroma se uporabljajo tudi dodatki molibden, vanadij, volfram i nikeljNjihova ustrezno izbrana vsebnost omogoča doseganje mikrostrukture, ki zagotavlja visoko trdnost pri obratovalnih temperaturah.
molibden poveča odpornost proti lezenju in izboljša ohranjanje trdnostnih lastnosti med dolgotrajnim delovanjem pri visokih temperaturah. Vanadij spodbuja nastanek trajnih karbidnih in nitridnih oborin, omejuje rast zrn in povečuje odpornost proti popuščanju. Wolfram, tako kot molibden, poveča strukturno stabilnost in trdnost pri povišanih temperaturah. Nikelj med drugim vpliva na kaljivost, duktilnost in strukturno stabilnost izbranih vrst.
Pomembno vlogo igra tudi premog, ker sodeluje pri nastanku legirnih karbidov. Njihova vrsta, porazdelitev in stabilnost neposredno vplivajo na mehanske lastnosti jekla med dolgotrajno uporabo.

Odpornost proti lezenju – ključna lastnost jekla za uporabo pri temperaturah

Eno najpomembnejših meril za izbiro materiala za energetske elemente je odpornost na plaziti seTo je počasna, progresivna deformacija materiala, ki se pojavi med dolgotrajno izpostavljenostjo stresu pri povišanih temperaturah.
Ta pojav je še posebej pomemben za komponente turbin, elektrarne in toplotno opremo, ki lahko delujejo tisoče ali desettisoče ur. Zato se lahko material postopoma deformira, čeprav je uporabljena napetost pod njegovo kratkotrajno mejo tečenja.
Zato se pri načrtovanju takšnih komponent ne upoštevajo le tipične mehanske lastnosti, določene pri sobni temperaturi, temveč tudi dolgoročne značilnosti, kot sta lezenje in lomna trdnost.

Jeklo za uporabo pri povišanih temperaturah ter toplotno odporno in proti lezenju odporno jeklo

Teh izrazov se ne sme uporabljati kot sopomenke. Pri jeklih, namenjenih za uporabo pri povišanih temperaturah, je ključni dejavnik njihova sposobnost, da pri dani temperaturi prenesejo mehanske obremenitve dlje časa.
Toplotno odporna in proti lezenju odporna jekla predstavljajo širšo skupino materialov, zasnovanih za delovanje pri visokih temperaturah. Toplotna odpornost se nanaša predvsem na odpornost materiala na kemične učinke vročih plinov in oksidacijo, medtem ko se odpornost proti lezenju nanaša na sposobnost ohranjanja ustreznih mehanskih lastnosti pri delovanju pri visokih temperaturah.
Zato je treba pri izbiri razreda upoštevati delovno temperaturo, čas izpostavljenosti, raven napetosti, vrsto obremenitve in okolje, v katerem element deluje.

Označevanje jekla po starih poljskih oznakah PN

V starejših poljskih oznakah vrst jekla prva številka približno predstavlja povprečno vsebnost ogljika, izraženo v stotinkah odstotka. Črke, ki sledijo, označujejo najpomembnejše legirne elemente.
Zadevna skupina med drugim vključuje naslednje oznake:

• H – krom (Cr),
• M – molibden (Mo),
• F – vanadij (V),
• N – nikelj (Ni),
• W – volfram (W).

Številke, ki sledijo simbolom elementov, lahko označujejo njihovo približno vsebnost, pri čemer je razlaga odvisna od pravil, ki se uporabljajo v specifičnem sistemu označevanja jekla. Zato je treba simbol razreda obravnavati kot oznako materiala in ne kot nadomestilo za popolno kemijsko analizo, določeno v ustreznem standardu.
Na primer 23H12MNF Označuje jeklo, ki vsebuje približno 0,23 % ogljika in približno 12 % kroma, z dodatki molibdena, niklja in vanadija. Natančne dovoljene razpone vsebnosti posameznih elementov je treba vedno preveriti v ustreznem standardu za material ali potrdilu o prevzemu.

Visoko legirana jekla za delovanje pri povišanih temperaturah

• 15H11MF – krom-molibden-vanadijevo jeklo,
• 15H12ZMF – krom-volfram-molibden-vanadijevo jeklo,
• 20H12M1F – krom-molibden-vanadijevo jeklo,
• 23H12MNF – krom-molibden-nikelj-vanadijevo jeklo-1.4923, X22CrMoV12-1

aplikacija

Visoko legirana jekla te vrste se uporabljajo predvsem v energetskem sektorju in pri izdelavi strojev in opreme, ki delujejo pri povišanih temperaturah. Glede na vrsto, toplotno obdelavo in zahtevane lastnosti se lahko uporabljajo za aplikacije, kot so:

• lopatice parnih turbin,
• odkovki lopatic in drugih delov turbin,
• rotorski elementi,
• vijaki in pritrdilni elementi, ki delujejo pri povišanih temperaturah,
• elementi energetske in toplotne opreme,
• strojni deli, ki so izpostavljeni hkratnemu delovanju temperature in dolgotrajnih mehanskih obremenitev.

Pri izbiri določene vrste jekla je treba upoštevati ne le najvišjo temperaturo, temveč tudi čas delovanja, raven napetosti, zahtevane mehanske lastnosti, okoljske pogoje in načrtovano toplotno obdelavo.

Nizko in srednje legirana jekla za delovanje pri povišanih temperaturah

Ločeno skupino sestavljajo legirana jekla, ki se uporabljajo v aplikacijah, kot so proizvodnja električne energije, izdelava kotlov in tlačne instalacije. Ti materiali imajo drugačno kemično sestavo in predvideno uporabo kot zgoraj opisana specialna jekla z visoko vsebnostjo kroma.
Oglejte si: legirana jekla za delovanje pri povišanih temperaturah.

Oglejte si druga jekla, odporna proti koroziji 

Načini dostave

Alfa-Tech dobavlja visoko legirana jekla, zasnovana za uporabo pri povišanih temperaturah, v različnih valjanih in kovanih oblikah. Glede na vrsto, dimenzije in zahtevane specifikacije je material na voljo kot:

• odkovki na prostem,
• kovane palice,
• valjane palice okrogel,
• ravne palice,
• kvadratne palice.

Pri naročanju materialov, namenjenih za kritične komponente, ki delujejo pri povišanih temperaturah, je pomembno navesti vrsto, dimenzije, zahtevani standard, pogoje toplotne obdelave, zahtevane mehanske lastnosti in vrsto dokumenta o prevzemu.