Jakou značku oceli zvolit pro komín

5.6 Žáruvzdorné oceli a slitiny Jedná se o oceli a slitiny, které jsou odolné vůči chemické korozi v plynném prostředí při teplotách nad 500-550 °C a pracují v nezatíženém nebo mírně zatíženém stavu. Během plynové koroze přechází kov do termodynamicky stabilnějšího oxidovaného stavu v důsledku toho, že oxidační složka prostředí (kyslík), která odebírá valenční elektrony z kovu, s ním současně interaguje, jehož produktem je oxid, který na povrchu kovu tvoří oxidový film: Me – 2e ®Me2 + ; O + 2e ®O2 – Me2+ + O2- ®MeO. Ochranný oxidový film brání vzájemnému pohybu iontů kovu a oxidačního činidla (kyslíku) – s jeho zesilováním dochází k samoinhibici korozního procesu. Kontinuita filmů do značné míry určuje jejich ochranné vlastnosti. Filmy s následujícím poměrem mají poměrně dobré ochranné vlastnosti: 2,5 > V_Ca /PROTI_Mě (V_Ca , V_Mě — objemy oxidu a kovu). Proces růstu filmu je složitý a zahrnuje několik po sobě jdoucích fází: adsorpce kyslíku z plynné fáze povrchem kovu, jeho ionizace, difúze kovových a kyslíkových iontů filmem, reakce tvorby oxidu, změna stavu povrchových vrstev. Rychlost oxidace závisí na mnoha faktorech, z nichž hlavní jsou:

Doporučené materiály

Maran softwarové inženýrství
Softwarové inženýrství
Technický úkol
Inženýrská grafika
JAKÉKOLI cvičení v Synergy!
Žádná položka
6000 3990 rublů.
Pomozte s jakoukoli stáží na MIT!
Žádná položka
5000 3990 rublů.

1) vnější – teplota, tlak, rychlost proudění plynu, složení plynného prostředí; 2) vnitřní – struktura a fyzikálně-chemické vlastnosti filmu (typ krystalové mřížky oxidu, stabilita, bod tání, hustota, plasticita, koeficient lineární roztažnosti, adhezní vlastnosti atd.); 3) rychlost difúze kyslíku a kovových iontů filmem; 4) rychlost reakce tvorby kyslíku. Okuj vytvořený na železe a oceli během zahřívání se skládá ze tří vrstev: wustit FeO, magnetit Fe₃O₄ a hematit Fe₂O₃Pod 575 °C se wustit netvoří a se zvyšující se teplotou jeho množství prudce roste, přičemž nad 750 °C tvoří 94–95 % celkového okuju. Wustit je pevný roztok odečítání s nedostatkem atomů železa (velký počet vakancií). Rychlost oxidace v přítomnosti wustitu prudce vzroste a tepelná odolnost se výrazně sníží. Lze ji zvýšit legováním s chromem, niklem, hliníkem a křemíkem. Vlivem vnitřního napětí a provozního zatížení se filmy ničí a jejich ochranné vlastnosti se snižují. Vnitřní napětí jsou určena různými faktory: 1) objemem okuju a objemem kovu; tvorba a růst filmu je doprovázen zvětšením objemu (V_Ca > V_Mě), což způsobuje tlaková napětí; 2) rozdíl v koeficientech tepelné roztažnosti kovu a jeho oxidu, čím větší je, tím vyšší jsou napětí; 3) velikost provozního zatížení. Při oxidaci legovaných ocelí vznikají spinely – dvojité oxidy FeO ∙ Cr₂O₃ FeO∙Al₂O₃ a další s hustým uspořádáním atomů. Ochranné vlastnosti těchto filmů jsou vyšší než u jednoduchých oxidových filmů. Při vytváření žáruvzdorných ocelí je nutné vzít v úvahu: 1) hustotu a difuzní propustnost oxidových vrstev; 2) jejich pevnost a tažnost (na tom závisí kontinuita filmu); 3) rozdíl v koeficientech objemové a lineární roztažnosti kovu a jeho oxidu; 4) povahu adhezních vazeb filmu s kovem. Legující prvky v žáruvzdorných ocelích mohou hrát následující roli: 1) ionty legujícího prvku vstupují do oxidové mřížky hlavní složky, čímž snižují její defektnost a difuzní propustnost; 2) legující prvek tvoří na povrchu slitiny ochranný oxid, který zabraňuje oxidaci základního kovu; 3) legující prvek se základním kovem tvoří dvojité oxidy spinelové skupiny, které mají zvýšené ochranné vlastnosti. Tyto faktory se vzájemně nevylučují, ale doplňují. Hlavními legujícími prvky, které zvyšují tepelnou odolnost ocelí, jsou chrom, křemík a hliník. Vanad, molybden a wolfram mají negativní vliv na tepelnou odolnost ocelí a slitin v důsledku tvorby oxidů s nízkými teplotami tání a vypařování. Zavedení těchto prvků způsobuje tvorbu porézní, sypké okuhy, která nemá ochranné vlastnosti, ale v přítomnosti 20 % Cr je účinek molybdenu méně patrný. Mezi žáruvzdorné oceli patří oceli , používané v energetice k výrobě kotlů, nádob, parních ohřívačů, parních trubek atd. Stejné oceli se používají v chemickém a ropném inženýrství pro práci za zvýšených teplot. Provozní teploty žáruvzdorných ocelí dosahují 600-650 °C a tlak plynných nebo kapalných médií je 20-30 MPa. Provozní teploty v parních elektrárnách jsou tedy 585 °C při tlaku 25,5 MPa a v nejvýkonnějších elektrárnách dosahují 650 °C a 31,5 MPa. Části takových elektráren musí pracovat dlouhodobě bez výměny, proto je hlavním požadavkem specifikovaná hodnota dlouhodobé pevnosti a odolnosti proti tečení po celou dobu životnosti. Žáruvzdorné oceli se dělí do tří tříd – ферритные (08Х17Т,10Х25Т,15Х25Т), аустенитные (12Х18Н10Т,30Х13Н7С2, 20Х23Н18, 20Х25Н2С2,Х20Н80) и мартенситные ( 15Х5, 15Х5ВФ, 15Х6СЮ, 25Х8ВФ,40Х9С2, 40Х10С2М). Chromové a chromohliníkové oceli feritické jakosti Tyto oceli obsahují 13–28 % chromu a při dostatečně nízkém obsahu uhlíku nebo při legování s feritovými prvky mají jednofázovou feritovou strukturu. Do této skupiny ocelí patří oceli 12X17, 15X25T, 15X28, 05X23U5, 05X27U5, 10X13U4 atd. Tyto oceli se používají k výrobě výměníků tepla, dílů pro zařízení pro chemickou výrobu, zařízení pro pece a výrobků pro pece, které netrpí významným zatížením a pracují při vysokých teplotách po značnou dobu. Chromohliníkové oceli (chromiály) se používají hlavně ve formě pásek a drátů používaných jako topné prvky v domácích spotřebičích, pecích, reostatech a trubkách a tvarovkách odolných proti usazování vodního kamene. Mají vysoký ohmický odpor v širokém teplotním rozsahu. Zvýšení obsahu chromu a hliníku v oceli umožňuje zachovat požadované výkonnostní vlastnosti výrobků. Legování ocelí tohoto typu má za cíl zvýšit tepelnou odolnost zavedením prvků, jako je hliník a křemík, a také vazbou uhlíku do speciálních karbidů s prvky, jako jsou Ti, Nb, Mo, Zr, což zabraňuje vyčerpání pevného roztoku o chrom a nadměrnému růstu zrn během ohřevu. Účinnost karbidotvorných prvků se projevuje, když je veškerý uhlík vázán do speciálních karbidů. U oceli typu X17 s obsahem uhlíku 0,1 % je tedy zapotřebí 0,5–0,6 % Ti nebo 1,0–1,2 % Nb, tj. poměr Ti/C = 5–6 a Nb/C = 10–12. Při zavedení křemíku do žáruvzdorných ocelí s vysokým obsahem chromu se prudce zvyšuje tendence k růstu zrn; křemík zlepšuje jejich slévárenské vlastnosti a svařitelnost, zvyšuje tepelnou odolnost, zejména v prostředí s vysokým obsahem síry. Chromové a chromohliníkové oceli mají zásadní nevýhodu: mohou se během procesního ohřevu a dlouhodobého uchovávání při zvýšených teplotách během provozu zkřehnout. Mohou křehnout během výdrže při teplotách 450–500 °C („křehkost 475 °C“), křehké při 600–800 °C (v důsledku tvorby s-fáze) a křehké v důsledku tvorby nadměrně velkých zrn, například při svařování. Křehkost chromových feritických ocelí je obtížné a často nemožné odstranit následným zpracováním, což zužuje možnosti jejich praktického využití a klade omezení na technologické operace. Kování a válcování feritických ocelí by se proto mělo provádět při teplotách pod 1150 °C a dokončovat při co nejnižší teplotě, aby se dosáhlo jemného zrna. Všechny ohýbací a rovnací operace musí být prováděny v předehřátém stavu na 150–250 °C, zejména při práci s polotovary válcovanými za studena. Martenzitické oceli Martenzitické oceli mají vysoký obsah uhlíku (až 0,4-0,8 %) a jsou legovány chromem (6-14 %) a křemíkem (1-3 %). Po kalení nebo normalizaci tyto oceli získávají martenzitickou strukturu a obvykle se nazývají silchromy. Silchromy mají dobrou odolnost proti korozi plyny ve spalinách různých paliv a vysokou odolnost proti opotřebení při tření a rázovém zatížení. Zavedení molybdenu zvyšuje tepelnou odolnost a zabraňuje vzniku křehkosti ocelí. Do ocelí s vysokým obsahem chromu (21-23 %) se zavádí nikl nebo se zvyšuje obsah uhlíku, aby se rozšířila g-oblast a v důsledku toho i možnost zpevnění oceli na martenzit. Příklady silchromů jsou oceli 15Kh6SYu, 40Kh9S2, 40Kh10S2M, 30Kh13N7S2, 70Kh20N2S2KhV. Hlavním účelem ocelí v této skupině jsou ventily pro středně výkonné automobilové, traktorové a letecké motory. Na oceli pro ventily je kladena řada specifických požadavků: udržení vysoké tvrdosti a pevnosti při provozních teplotách (až do 700 °C), dobrá odolnost vůči tepelným změnám a únavě materiálu, vysoká odolnost vůči korozi plynů v produktech spalování kapalných paliv. Silchromy se navíc používají jako žáruvzdorné materiály.
slitiny pro výrobu regulátorů, výměníků tepla a roštů v kotlovém a chemickém inženýrství. Většina moderních silchromů se zpracovává za účelem získání martenzitické struktury (tvrdost po kalení HRC 50-56), pro kterou se kalí z teplot 1000-1050 °C. Při zahřátí na vyšší teploty tyto oceli prudce vykazují tendenci k růstu zrn, což může vést ke křehkosti spojené s hrubozrnnou strukturou a naftalenovým lomem. Tento typ křehkosti u silchromů lze obvykle eliminovat opakovaným zpracováním (fázová rekrystalizace). Silchromy také podléhají popouštěcí křehkosti při pomalém ochlazování po popouštění ze 700-800 °C, přičemž proces křehnutí se vyvíjí v rozmezí 500-600 °C. Této křehkosti se lze vyhnout rychlým ochlazením (v oleji nebo vodě) nebo legováním oceli molybdenem. Tepelné zpracování silchromů tedy nejčastěji spočívá v kalení na martenzit a vysokém popouštění. Pro každou ocel je důležité přesně určit teplotní rozsah ohřevu pro kalení. Přehřátí může způsobit výrazný růst zrn a lom naftalenu a nedohřátí (tj. neúplné kalení) – vznik dvoufázové struktury sestávající z chromferitu a martenzitu, což prudce snižuje plasticitu a tepelnou odolnost ocelí. Teplota popouštění závisí na provozních podmínkách součásti a požadované tvrdosti oceli. Ocel 40X10S2M se tedy kalí od 1100 °C a popouštění při 740 °C, výsledná struktura je popouštěný sorbit. Austenitické oceli a slitiny Jako žáruvzdorné oceli austenitické třídy se používají hlavně oceli na bázi chromniklu. Tyto oceli nemají oproti feritickým ocelím s vysokým obsahem chromu žádné významné výhody z hlediska tepelné odolnosti, ale příznivě se s nimi srovnávají z hlediska mechanických vlastností, včetně tepelné odolnosti, vyrobitelnosti (schopnost hlubokého tažení, ražení, svařitelnosti) a jsou také méně náchylné ke křehnutí po delším vystavení vysokým teplotám. Nevýhodou ocelí této třídy je jejich relativně vysoká cena, použití velkého množství vzácného niklu, nízká tepelná vodivost a odolnost vůči plynové korozi v prostředí obsahujícím síru. Univerzální austenitické oceli typu 18-8, včetně 08X18N9T, 12X18N9, 12X18N9T, se používají jako žáruvzdorný materiál pro výfukové systémy, potrubí, plechové a profilové díly při teplotách 600-800 °C a nízkém zatížení. Lidé se také zajímají o tuto přednášku: Krystaly. Elementární kubické buňky a jejich vlastnosti (nejmenší počet částic potřebných k vytvoření buňky). Zvýšení tepelné odolnosti austenitických ocelí se dosahuje zvýšením obsahu chromu a niklu v oceli, jakož i dodatečným legováním křemíkem. Zvýšení obsahu prvků tvořících ferit, jako je chrom a křemík, si vynutí výrazné zvýšení obsahu niklu, aby se zachovala austenitická struktura. Pokud je provozní teplota nižší než 1000 °C, používá se ocel 10Х23Н18, nižší než 1100 °C — 20Х25Н20С2. Oceli se zvýšeným obsahem uhlíku (ocel 1100X36N18S25) se používají jako žáruvzdorné materiály pro práci v cementačních prostředích do 2 °C (například nádoby pecí a výztuž). Někdy se pro stabilizaci austenitické struktury a navíc a částečně i pro nahrazení niklu zavádí mangan (6-10 %) a dusík (0,3-0,4 %), například do oceli 12Kh25N16G7AR, 55Kh20G9AN4. Tepelné zpracování austenitických žáruvzdorných ocelí obvykle spočívá v kalení od teplot 1000-1050 °C. V leteckém průmyslu (spalovací komory, plamence) se jako žáruvzdorné slitiny se zvýšenou tepelnou odolností používají slitiny železa a niklu s přísadami molybdenu (až 3,3 %), wolframu (až 3,5 %), titanu (až 1,2 %), které jsou spolehlivější a téměř nenáchylné ke křehnutí a mají vysoké technologické vlastnosti. Například slitina KhN38VT (0,1 % C; 21 % Cr; 38 % Ni; 3,0 % W; 1 % Ti) a slitina KhN28VMAB (0,1 % C; 21 % Cr; 28 % Ni; 5 % W; 3 % Mo; 1 % Nb; 0,15 % N). Pro kritické části (spalovací komory, plamenné trubky atd.) v konstrukci plynových turbín se používá slitina KhN60VT (EI868), která obsahuje 25 % Cr a 15 % W; zavedení druhé slitiny výrazně zvýšilo tepelnou odolnost roztoku g-pevné látky bez znatelného snížení tažnosti a zpracovatelnosti slitiny. Žáruvzdorné slitiny na bázi niklu a chromu (nichromy) se široce používají jako materiály pro provoz při teplotách 800–1100 °C a pro krátkodobý provoz až do 1200 °C.

Doporučené přednášky

• Krystaly. Elementární kubické buňky a jejich vlastnosti (nejmenší počet částic potřebných k vytvoření buňky)
• Systémy pro integrovaný rozvoj a těžbu komponent plynových a kondenzátních polí
• Statistiky politického a společenského života
• 3 Suverenizace Ruska
• 7. Kultura jako antropologický fenomén

AISI-430 a AISI 409 – má střední antikorozní vlastnosti a tepelnou odolnost do 450 C. V komínech lze použít pouze pro plynové kotle s nízkou intenzitou provozu (periodické použití např. ve venkovském domě o víkendech). Jedná se o ocel pro všeobecné použití, ze které můžete vyrobit i domácí digestoře a vnější pláště.

AISI-439 – díky malému množství přísad niklu a titanu je vhodný pro levné komíny (ale s výhradou tvorby malého množství kondenzátu).

AISI-321 – je odolný vůči korozi, kyselinám a teplu díky velkému množství niklu a titanu v jeho složení. Z něj vyrobené trubky a komíny mají zvýšenou životnost a mohou pracovat při teplotách 600–800 °C.

AISI-316 – přítomnost molybdenu zvyšuje korozní odolnost, pevnost a houževnatost oceli. Je to nejlepší volba pro komíny naftových a plynových kotlů.

PRO TY, KTEŘÍ MAJÍ ZÁJEM POROZUMĚT:

Při hoření paliva v kamnech a krbech se uvolňuje řada kyselin, které mají na kov agresivní účinek. Jsou součástí kondenzátu, který se usazuje na vnitřních stěnách komína a způsobuje rychlou korozi.

Jaké kyseliny vznikají při spalování:

• Dusík – výsledek reakce oxidu dusíku (NO2) s vodní párou (H2O);
• sírový – výsledek reakce oxidu sírového (SO3) a vody;
• Uhlí – výsledek reakce oxidu uhelnatého (CO2) a vody.

Aby bylo možné odolávat neustálému působení kyselin, jsou do oceli přidávány různé antikorozní přísady. Jejich obsah určuje tuzemská norma GOST nebo obdobná americká norma AISI.

Jak vybrat správnou třídu oceli pro komín?

Co si vybrat: komín z oceli AISI 321 o tloušťce 0,5 mm nebo AISI 430 o tloušťce 1 mm?

Většina kupujících si vybere ocel o tloušťce 1 mm. Koneckonců, čím tlustší, tím spolehlivější. Ale ve skutečnosti je všechno přesně naopak! A tady jde o složení oceli.
Musíte se dívat ani ne tak na tloušťku, jako na odolnost kovu proti kyselinám a tepelnou odolnost.

Třídy oceli používané při výrobě komínů

Stručné závěry z této tabulky:

AISI-430 – má střední antikorozní vlastnosti a tepelnou odolnost do 450 C. V komínech lze použít pouze pro plynové kotle s nízkou intenzitou provozu (periodické použití např. ve venkovském domě o víkendech). Jedná se o ocel pro všeobecné použití, ze které můžete vyrobit i domácí digestoře a vnější pláště.

AISI-439 – díky malému množství přísad niklu a titanu je vhodný pro levné komíny (ale s výhradou tvorby malého množství kondenzátu).

AISI-321 – je odolný vůči korozi, kyselinám a teplu díky velkému množství niklu a titanu v jeho složení. Z něj vyrobené trubky a komíny mají zvýšenou životnost a mohou pracovat při teplotách 600–800 °C.

AISI-316 – přítomnost molybdenu zvyšuje korozní odolnost, pevnost a houževnatost oceli. Je to nejlepší volba pro komíny naftových a plynových kotlů.

AISI 304 – je vysoce legovaná chromniklová nerezová ocel. Navíc se jedná o austenitickou ocel s nízkým obsahem uhlíku. Na rozdíl od jiných ocelí je ocel AISI 304 žádaná díky své vysoké kvalitě a rozumné ceně. Při výrobě komínů je tato ocel jako vnější plášť nepostradatelná.

AISI 409 – – rozpočtová tepelně odolná nerezová ocel pro všeobecné použití s ​​poměrně nízkým výkonem. Najde uplatnění v oblastech s mírně korozivním prostředím nebo tam, kde je vyžadována odolnost vůči mírným teplotám.

Nyní chápete, proč i při tloušťce 0,5 mm vydrží komín vyrobený z AISI 321 déle než z AISI 430. Vysoký obsah niklu zajišťuje jeho trvanlivost a odolnost proti kyselinám.

Doporučení pro jakosti oceli používané při výrobě komínů

Specialisté Teplo-IZBA jsou otevřeni vašim dotazům a vyberou systém a model, který nejlépe vyhovuje charakteristikám vašeho zařízení a jeho zamýšlenému účelu.