เกรดสแตนเลส 309S: องค์ประกอบ คุณสมบัติ การรักษาความร้อน และการใช้งาน

สแตนเลส 309S เป็นเกรดคาร์บอนต่ำของเกรด 309 ซึ่งเป็นโลหะผสมออสเทนนิติกโครเมียม-นิกเกิลที่มีโครเมียม 22.0–24.0% และนิกเกิล 12.0–15.0% กำหนดให้ UNS S30908 ในสหรัฐอเมริกาและ 1.4833 ในระบบยุโรป โดยระบุไว้เป็นหลักสำหรับส่วนประกอบที่ทำงานในบรรยากาศออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 1,000 °C ในการให้บริการอย่างต่อเนื่อง

ขีดจำกัดข้อกำหนดที่กำหนดคือคาร์บอน โดย 309S ถูกจำกัดไว้ที่ 0.08% C ในขณะที่หมายเลขตรง 309 อนุญาตได้ถึง 0.20% คาร์บอนที่ต่ำกว่าจะยับยั้งการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเกรนเมื่อมีการเชื่อมหรือยึดวัสดุในช่วง 430–900 °C ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ 309S สำหรับการผลิตแบบเชื่อมและอุปกรณ์หมุนเวียนด้วยความร้อน

อย่าสับสนระหว่างรูปแบบสินค้ากับเกรด 309S เป็นข้อกำหนดเฉพาะที่ใช้กับแผ่น แผ่น แท่ง และท่อ เมื่อต้องใช้โลหะผสมตระกูล Cr-Ni เดียวกันสำหรับชิ้นส่วนหล่อ เช่น ลูกกลิ้งของเตาหลอม แผ่นเตาเผา หรืออุปกรณ์จับยึดการบำบัดความร้อน โรงหล่อจะทำงานเพื่อเกรดการหล่อ เช่น ASTM A297 เกรด HH แทนที่จะเป็นข้อกำหนดเฉพาะ 309S

องค์ประกอบทางเคมีของ 309S (UNS S30908)

เคมีของ 309S ถูกกำหนดโดยมาตรฐาน เช่น ASTM A240 และข้อกำหนดเฉพาะของยุโรปที่เทียบเท่า คุณสมบัติอุณหภูมิสูงทุกรายการตามมาจากยอดคงเหลือด้านล่าง

เมื่อเปรียบเทียบกับ 310S โลหะผสมที่สูงกว่า (24–26% Cr, 19–22% Ni) 309S มีฐานที่มีราคาต่ำกว่า ในขณะที่ยังคงให้ความต้านทานต่อออกซิเดชันในทางปฏิบัติที่อุณหภูมิประมาณ 1000 °C นิกเกิลที่เพิ่มขึ้นใน 310S ซื้อส่วนต่างที่มองเห็นได้ในด้านความแข็งแรงของการคืบและความต้านทานต่อการหมุนเวียนเนื่องจากความร้อนอย่างรุนแรง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม 310S จึงมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยน 309S เมื่ออุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้นสูงกว่าประมาณ 1000 °C

คุณสมบัติทางกลและทางกายภาพ

ในสภาพอบอ่อน 309S จะมีความนุ่ม เหนียว และไม่เป็นแม่เหล็ก ค่าด้านล่างอธิบายสภาพที่ประดิษฐ์ขึ้น ไม่ใช่เงื่อนไขการบริการร้อน

อย่าเลือก 309S โดยยึดตามแรงดึงขั้นต่ำ 515 MPa หากอุณหภูมิการใช้งานอยู่ที่ 900 °C ความเค้นที่ยอมรับได้จะลดลงอย่างมากเหนือ 600 °C และขีดจำกัดในทางปฏิบัติจะถูกกำหนดโดยอัตราการออกซิเดชันและอายุการใช้งานของครีปสำหรับความหนาของส่วนที่แน่นอน เมื่อคุณส่ง RFQ ออกไป ให้ระบุบรรยากาศ อุณหภูมิสูงสุด และปริมาณโหลด ซัพพลายเออร์จึงสามารถตัดสินใจได้ระหว่าง 309S, เกรด HH/HK แบบหล่อ หรืออัปเกรด 310S

309S กับ 310S และเกรดทนความร้อนแบบหล่อ

การหล่อที่ใกล้เคียงที่สุดของ 309S คือ ASTM A297 เกรด HH ซึ่งเป็นโลหะผสม 25Cr-12Ni ซึ่งมีองค์ประกอบที่ระบุแบ่งประมาณ 96% ขององค์ประกอบด้วยเกรดที่ทำขึ้น แต่มีคาร์บอนมากขึ้นเพื่อให้การหล่อมีความแข็งแรงในการคืบที่อุณหภูมิสูง

ความแตกต่างนี้เป็นสาเหตุของความสับสนในการจัดซื้อจัดจ้างที่พบบ่อยที่สุด หากคุณส่งแบบสำหรับลูกกลิ้งเตาหลอมและเขียนว่า "309S" ลงไป โดยปกติแล้วโรงหล่อจะเสนอเคมีประเภท HH (24–28% Cr, 11–14% Ni, 0.20–0.50% C) เนื่องจากเคมีที่ทำขึ้นด้วยคาร์บอนต่ำจะไม่พัฒนาโครงสร้างจุลภาคของการหล่อและความแข็งแรงในการแตกร้าวซึ่งจำเป็นในส่วนที่รับน้ำหนักหนา เลือกแบบฟอร์มผลิตภัณฑ์ก่อน: สร้าง 309S ซึ่งคุณสามารถตัด ขึ้นรูป และเชื่อมแผ่นหรือท่อได้ หล่อเกรด A297 โดยที่ชิ้นส่วนมีรูปร่าง มีน้ำหนัก และรับน้ำหนักที่อุณหภูมิ

สำหรับส่วนประกอบทรงกลมที่รับน้ำหนักในเตาเผา การหล่อแบบแรงเหวี่ยงมักเป็นเส้นทางที่ถูกต้อง เนื่องจากมีโครงสร้างที่หนาแน่นและแข็งตัวในทิศทาง ท่อ 309S แบบรีดและแบบเชื่อมเป็นที่ยอมรับสำหรับท่อก๊าซ ท่อที่ต้องรับน้ำหนักของตัวเองที่ 1,000 °C ควรเป็นผลิตภัณฑ์หล่อแบบหมุนเหวี่ยงที่มีเคมีควบคุม

ท่อสแตนเลสทนความร้อนหล่อแบบแรงเหวี่ยง ท่อนี้ผลิตโดยการหล่อแบบแรงเหวี่ยงเพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีความหนาแน่นและแข็งตัวในทิศทาง ทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบเตาหลอมที่รับน้ำหนักที่อุณหภูมิสูง เช่น ท่อก๊าซและท่อที่ต้องรับน้ำหนักของตัวเองที่ 1000 °C ดูผลิตภัณฑ์ →

การแปรรูปและการบำบัดความร้อน

309S สามารถตัด ขึ้นรูป กลึง และเชื่อมด้วยขั้นตอนสเตนเลสออสเทนนิติกมาตรฐาน กฎสำคัญประการหนึ่งคือการทำงานที่ร้อนให้เสร็จสิ้นด้วยการหลอมสารละลายเต็มรูปแบบและการทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว

การหลอมสารละลายจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 1,038–1120 °C โดยมีปริมาณที่เพียงพอในการละลายโครเมียมคาร์ไบด์ ตามด้วยการดับด้วยน้ำหรือระบายความร้อนด้วยอากาศที่รุนแรง เกรดไม่สามารถแข็งตัวได้ด้วยการบำบัดความร้อน ความแข็งที่ได้รับจากงานเย็นเป็นเพียงการแข็งตัวของงานและหายไปเมื่อหลอม

การเชื่อมทำได้ง่าย ใช้ฟิลเลอร์ 309 หรือ 309L ที่ตรงกัน หลีกเลี่ยงการอุ่นก่อนยกเว้นในส่วนที่แข็งมาก และรักษาอุณหภูมิอินเตอร์พาสให้อยู่ในระดับปานกลาง ฝาครอบคาร์บอน 0.08% ลดการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนได้อย่างมากเมื่อเทียบกับท่อตรง 309 ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเชื่อมใน 309S จึงสามารถเข้าสู่บริการเตาเผาได้โดยไม่ต้องมีการบำบัดหลังการเชื่อมแยกต่างหาก

เหตุผลเดียวกันนี้ครอบคลุมถึงฟิกซ์เจอร์ที่นำชิ้นงานผ่านรอบการบำบัดความร้อน การออกแบบถาดและวัสดุของถาดร่วมกันกำหนดความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ และการตรวจสอบของเรา เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบถาดอบความร้อน อธิบายปัจจัยทางโครงสร้างที่โรงหล่อตรวจสอบก่อนการหล่อเครื่องมือ สำหรับการหมุนเวียนด้วยความร้อนซ้ำๆ อุปกรณ์จับยึดแบบหล่อที่มีโครงเสริมแรงมีประสิทธิภาพดีกว่าเวอร์ชันโลหะแผ่นบาง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้ปฏิบัติงานส่วนใหญ่จึงย้ายจากโครงแบบเชื่อม 309S ไปเป็นแบบหล่อตะกร้าและถาดประเภท HH สำหรับสายการรักษาความร้อนอย่างต่อเนื่อง

ตะกร้าบำบัดความร้อนแบบวางซ้อนกันได้สำหรับเตาเผาแบบหลุม ออกแบบมาเพื่อจัดระเบียบชิ้นส่วนในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ตะกร้าแบบวางซ้อนกันได้นี้ช่วยเพิ่มความจุของเตาเผาและการไหลเวียนของอากาศ ทำให้มั่นใจได้ถึงความร้อนที่สม่ำเสมอและผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสายการผลิตการให้ความร้อนอย่างต่อเนื่องซึ่งตะกร้าแบบ HH แบบหล่อมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเวอร์ชันโลหะแผ่นที่เชื่อม ดูผลิตภัณฑ์ →

การใช้งานที่อุณหภูมิสูงโดยทั่วไป

309S เป็นสเตนเลสประหยัดมาตรฐานสำหรับบรรยากาศที่สะอาดและออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 1,000 °C และสำหรับส่วนประกอบที่สามารถผลิตได้โดยการเชื่อมหรือการขึ้นรูปเย็น

• อุปกรณ์จับยึดการรักษาความร้อน: ถาด ตะกร้า รีทอร์ท และมัฟเฟิลที่ทำงานที่อุณหภูมิ 850–1000 °C
• ภายในเตา: ท่อเรเดียน หัวฉีดหัวเผา ห้องเผาไหม้ และพุกทนไฟ
• อุปกรณ์เตาเผาสำหรับเตาเผาแบบหมุน: เฟอร์นิเจอร์เตาเผา แผ่นป้องกันปากเตาเผาและส่วนท้าย และแถบปิดผนึกทนความร้อน
• อุปกรณ์จากขยะเป็นพลังงานและพลังงาน: ส่วนประกอบหม้อไอน้ำ ส่วนอุ่นอากาศ และหอกเขม่า
• ส่วนประกอบของโรงงานปิโตรเคมี: เทอร์โมเวลล์ ท่อร่วมอากาศ โครงข่ายรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา และระบบภายในเครื่องปฏิกรณ์

ขีดจำกัดการสมัครสองรายการควรค่าแก่การจดจำ ในบรรยากาศที่มีซัลเฟอร์สูงกว่า 500 °C โดยประมาณ นิกเกิลใน 309S จะเสี่ยงต่อการเกิดซัลไฟด์ ดังนั้นจึงอาจจำเป็นต้องใช้กลุ่มโลหะผสมที่แตกต่างกัน ภายใต้การหมุนเวียนความร้อนที่รุนแรงใกล้กับ 1,000 °C แผ่นบุรองที่ดัดขึ้นรูปบางจะบิดเบี้ยวก่อนส่วนประกอบที่หล่อด้วยซี่โครงที่ออกแบบไว้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมลูกกลิ้งของเตาหลอมและแผ่นป้องกันสำหรับเตาเผามักจะถูกหล่อเกือบทุกครั้ง แทนที่จะถูกประดิษฐ์จากแผ่น

ลูกกลิ้งเตาหล่อแบบแรงเหวี่ยงทนความร้อน ลูกกลิ้งนี้ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมจากโลหะผสมทนความร้อนเพื่อให้ทนต่ออุณหภูมิสูงและความเค้นในการหมุน ให้การเคลื่อนไหวที่เชื่อถือได้ในเตาหล่อแบบแรงเหวี่ยง การออกแบบแบบหล่อพร้อมซี่โครงให้ความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนได้ดีกว่าไลเนอร์แบบบาง ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานในการใช้งานที่มีความต้องการสูง ดูผลิตภัณฑ์ →

วิธีระบุส่วนประกอบ 309S: ข้อควรพิจารณาในการจัดซื้อจัดจ้าง

ขั้นตอนที่มีประโยชน์ที่สุดคือการระบุรูปแบบผลิตภัณฑ์และมาตรฐานที่ควบคุมในทุก RFQ คำขอสำหรับ "การหล่อ 309S" นั้นมีความคลุมเครือในทางเทคนิค และจะให้ราคาที่ไม่สามารถเปรียบเทียบได้

• ระบุ ASTM A240 สำหรับแผ่นและแผ่นดัด, ASTM A312 หรือ A358 สำหรับท่อเชื่อม และ ASTM A297 สำหรับการหล่อ
• ขอการวิเคราะห์ความร้อนจริงและตรวจสอบค่าโครเมียม นิกเกิล และคาร์บอนในใบรับรองการทดสอบของโรงงาน
• สำหรับการหล่อ ให้ยืนยันเคมีประจุ เส้นทางการหล่อ และขั้นตอนการบำบัดความร้อนหลังการหล่อที่โรงหล่อใช้
• ส่งรอบการทำงาน: อุณหภูมิสูงสุด องค์ประกอบของบรรยากาศ เวลาพัก และความถี่ของวงจร
• สำหรับชิ้นส่วนรับน้ำหนักที่สำคัญที่สูงกว่า 900 °C ต้องใช้ข้อมูลการแตกร้าวจากการคืบหรือประวัติการบริการที่บันทึกไว้ แทนที่จะเป็นค่าแรงดึงที่อุณหภูมิห้อง

ซัพพลายเออร์ที่ทำงานร่วมกับทั้งการผลิตแบบขึ้นรูปและการหล่อในตระกูลโลหะผสม Cr-Ni เดียวกันสามารถแปลรอบการทำงานของคุณให้เป็นรูปแบบผลิตภัณฑ์ที่ถูกต้องโดยไม่ต้องคาดเดา ของเรา โรงหล่อเหล็กโลหะผสมทนความร้อน ได้ผลิตเกรดการหล่อตามที่อธิบายไว้ที่นี่สำหรับสายการผลิตเตาเผา เตาเผา และการบำบัดความร้อน และสามารถแนะนำเคมีในการหล่อได้เมื่อส่วนประกอบ 309S ที่ขึ้นรูปแล้วไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมสำหรับกรณีโหลด

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ 309S

ความแตกต่างระหว่าง 309 และ 309S คืออะไร?

มีเพียงขีดจำกัดคาร์บอนเท่านั้น 309 อนุญาตให้มีคาร์บอนสูงสุด 0.20%; 309S ต่อยอดที่ 0.08% คาร์บอนที่ต่ำกว่าจะจำกัดการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ระหว่างการเชื่อมและการบริการในช่วงอุณหภูมิ 430–900 °C ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม 309S จึงเลือกใช้สำหรับอุปกรณ์ที่มีการเชื่อมและหมุนเวียนด้วยความร้อน

309S สามารถใช้ในการหล่อได้หรือไม่?

309S เป็นชื่ออย่างเป็นทางการ สำหรับชิ้นส่วนหล่อ โรงหล่อใช้เกรด ASTM A297 ที่มีฐาน Cr-Ni เหมือนกัน โดยปกติจะเป็นเกรด HH (25Cr-12Ni ที่มีอุณหภูมิ 0.20–0.50% C) ประมาณ 1,000 °C หากคุณส่งแบบร่าง "การหล่อ 309S" คาดว่าโรงหล่อจะเสนอเคมีประเภท HH และอธิบายการทดแทน

ไหนดีกว่ากันที่อุณหภูมิสูง: 309S หรือ 310S

310S. โครเมียมที่สูงขึ้น (24–26%) และนิกเกิล (19–22%) ให้สเกลออกไซด์ที่เสถียรยิ่งขึ้นและความแข็งแรงของการคืบที่ดีขึ้น ดังนั้นจึงกำหนดให้มีอุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 1000 °C หรือภายใต้การหมุนเวียนของความร้อนที่รุนแรง 309S ยังคงเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับอากาศออกซิไดซ์ที่สะอาดภายในพิกัด

จำเป็นต้องอบอ่อน 309S หลังการเชื่อมหรือไม่?

สำหรับบริการที่อุณหภูมิสูงที่สุดหมายเลข ปริมาณคาร์บอนต่ำช่วยป้องกันไม่ให้บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเกิดอาการแพ้ หากการเชื่อมต้องเผชิญกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในน้ำ สามารถระบุการอบอ่อนสารละลายเต็มรูปแบบที่อุณหภูมิ 1,038–1120 °C ตามด้วยการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว

309S เป็นแม่เหล็กหรือไม่?

ในสภาวะอบอ่อน โดยพื้นฐานแล้วจะไม่ใช่แม่เหล็ก ตามที่คาดไว้สำหรับเกรดออสเทนนิติก งานเย็นอาจทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเล็กน้อย แต่ไม่ค่อยมีความสำคัญสำหรับการใช้งานในเตาเผาและเตาเผา