Жаростойкий металл применяемый в печах. Марки жаропрочных сталей и вся информация о них. Особенности сварки жаропрочных сталей
На нашем складе в Москве представлен широкий ассортимент продукции из жаропрочной стали различных марок. Высокое качество реализуемых изделий подтверждено сертификатами производителей и соответствует требованиям международных стандартов. К отечественным маркам жаропрочной нержавейки в нашем каталоге относятся: 08Х13, 08Х17, 08Х18Т1, 10Х23Н18, 12Х13, 12Х17, 14Х17Н2, 20Х23Н18, 20Х13, 30Х13 и 40Х13. Из зарубежных аналогов следует отметить стали AISI 310, AISI 310S и AISI 321.
Мы работаем со следующими материалами
Литье по выплавляемым моделям
Описание Литье под стеклом - технология российского происхождения. Этот метод используется в основном для стальных и нержавеющих компонентов. По сравнению с процессом литья песка более сложные структуры могут быть получены с использованием этой технологии. Производство крупных продуктов может быть более экономичным по сравнению с процессом потерянного воска, но с меньшей точностью.Водное стекло используется для отверждения керамических слоев. Это вещество добавляется к суспензии. Впоследствии модельный виноград погружается в суспензию. Проскальзывание приклеивается к восковой модели и затем разбрасывается керамическим песком. После этого виноград погружают в ванну с кипящим водой раствором соли. Водяное стекло реагирует с этим раствором, и слой затвердевает. Этот процесс покрытия повторяется до тех пор, пока слой не будет достаточно прочным для литья. При необходимости можно получить более гладкую литейную поверхность, используя керамические слои кремнезема для тонкой отливки для первых слоев.
Типоразмеры и стоимость товара постоянно обновляются, поэтому обращайтесь к нашим менеджерам, чтобы быстро и правильно оформить свой заказ.
Определение и типы жаропрочки
Жаропрочная нержавеющая сталь – это сплав, который благодаря своим физико-химическим свойствам устойчив к действию агрессивных химических веществ и механическому износу при температурах свыше 500 °С. Такие высокие эксплуатационные свойства достигаются благодаря включению в состав материала большого количества легирующих элементов. Хром, никель, титан способствуют упрочнению кристаллической решетки металла и препятствуют активному распространению процессов окисления. Жаропрочка не подвергается пластической деформации при высоких температурах, не образует ржавчину и окалину.
Однако в этом случае производство литейной формы занимает больше времени. Например, в производстве прицепов, сельскохозяйственных машин и в оффшорной промышленности. Преимущества - Снижение удельных затрат, поскольку более дорогостоящие процессы обработки и сварки больше не требуются. - Благоприятное формование - Комплексные возможности дизайна без демонтажа скосов. - Гибкость в размерах серийной продукции - Высокая точность по сравнению с литьем песка.
Возможные сплавы - Углеродистая сталь - Термостойкая сталь - Нержавеющая сталь - Нелегированные сплавы. Его высокое содержание хрома и никеля обеспечивает сравнимую коррозионную стойкость, превосходную стойкость к окислению и удерживание более высокой фракции сопротивления комнатной температуре по сравнению с обычным аустенитным сплавом 304.
Разделение жаропрочной нержавейки на типы обусловлено различным содержанием легирующих элементов, отличием в способах легирования, конечным назначением стали. Выделяют 4 группы нержавеющих жаропрочных сплавов:
- аустенитные с содержанием хрома до 26%, никеля до 25%, молибдена до 6%;
- ферритные, в составе которых присутствуют не более 0,2% углерода и до 27% хрома;
- ферритно-аустенитные (смешанные, или дуплексные) стали с включением 18-28% хрома и до 8% никеля;
- мартенситные содержат хрома 10-13% и углерода не более 1%.
Марки жаропрочной нержавейки
К основным маркам жаропрочных нержавеющих сталей, выпускаемых отечественной и зарубежной металлургической промышленностью, относятся:
Нержавеющие стали больших сплавов, как правило, демонстрируют отличную устойчивость к повышенным температурам, а также устойчивость к деформации при продольном движении и воздействии на окружающую среду. Как таковые, они широко используются в промышленности термической обработки для деталей печи, таких как конвейерные ленты, ролики, детали горелки, огнеупоры, реторты и печные лайнеры, вентиляторы, вешалки для труб и корзины и поддоны для хранения мелкие детали. Эти марки также используются в химической промышленности для хранения горячих концентрированных кислот, аммиака и диоксида серы.
- 20Х20Н14С2, известная также под наименованием ЭИ211 (импортный аналог AISI 309) – вид высоколегированного хромоникелевого сплава, содержащего хром и никель до 22% и 15% соответственно;
- 20Х23Н18 либо ЭИ417 (аналог западноевропейских и американских производителей AISI 310) – аустенитная тугоплавкая сталь, изделия из которой находят применение в восстанавливающей среде с температурой до 1000 °С и окисляющих условиях эксплуатации до 1100 °С;
- 10Х23Н18 или ЭИ417 (AISI 310S) – низкоуглеродистая модификация сплава AISI 310, необходимость использования которой обусловлено наличием коррозийной среды из-за влияния конденсатов и высокотемпературных газов;
- 20Х25Н20С2 либо ЭИ283 (аналог зарубежной стали под маркой AISI 314) – немагнитный, незакаливаемый, аустенитный сплав, устойчивый к сверхвысоким температурам.
Применение жаропрочных нержавеющих сталей
Использование жаропрочных сплавов той или иной марки обусловлено особенностями среды эксплуатации, нагрузками:
В обрабатываемой пищевой промышленности они используются в контакте с горячими уксусными и лимонными кислотами. Состав сплава - при значениях в массовых процентах, максимальных уровнях, если не указан диапазон. Общие физические свойства основания сплава 309 и сплава 310 из аустенитной нержавеющей стали.
Типичные краткосрочные механические свойства
Данные состоят из средних результатов минимум двух и до десяти образцов. Сопротивление предела текучести определяли методом компенсации 2%. Пластиковое удлинение измеряется в двухдюймовой калибровочной длине.
Сопротивление, стойкое к коррозии
Тем не менее, оба сорта нержавеющей стали устойчивы к водной коррозии из-за их высокого содержания хрома и никеля.- 20Х20Н14С2 (AISI 309) – из стали этой марки производят детали и узлы термических печей, конвейеров, ящиков для цементации;
- 20Х23Н18 (AISI 310) используется для изготовления деталей конвейерных лент транспортеров печей, установок термической обработки, камер сжигания топлива (включая двигатели внутреннего сгорания), моторов, газовых турбин, дверей;
- 10Х23Н18 (AISI 310S) применяют в основном в механизмах, установках и агрегатах для транспортировки горячих газов – турбины, аппараты для конверсии метана, выхлопные системы, газопроводы высокого давления, нагревательные элементы;
- 20Х25Н20С2 (AISI 314) находит применение в области строительства печей – металлопродукция из нержавеющей жаропрочной стали этой марки используется для изготовления печных экранов, роликов, котельных подвесок.
Особенности сваривания
Современные методы сварки позволяют получать прочные сварные швы, устойчивые к образованию горячих трещин на деталях из жаропрочных нержавеющих сталей. Однако сплавы этого типа склонны к разупрочнению и разрушению холодного шва. Для устранения недостатка производится общий или локальный нагрев материала с целью минимизации разницы температур на периферии и в точках сварки для снижения напряжения. После сварки осуществляется отпуск готовых изделий на протяжении нескольких часов при температуре до 2000 °С. В результате отпуска удаляется основная часть растворенного в структуре водорода, а остаточный аустенит преобразуется в мартенсит.
Хотя его более высокое содержание никеля является лучшим маргинальным по отношению к коррозионному растрескиванию под действием хлоридов по сравнению с сплавами из нержавеющей стали 18. Примером может служить услуга в концентрированной азотной кислоте, где может наблюдаться преимущественная атака границ зерен.
Устойчивость к окислению при высоких температурах
Металлические сплавы в некоторой степени реагируют с их окружением в большинстве условий. Наиболее распространенной реакцией является окисление - металлические элементы объединяются с кислородом с образованием оксидов. При наличии достаточного количества хрома в подстилающем сплаве устанавливается компактный и адгезивный поверхностный слой оксида хрома, который предотвращает образование других более быстрорастущих оксидов и служит препятствием для повышенной деградации. Скорость окисления контролируется транспортировкой видов, загружаемых ламелей или наружной хромовой шелухой.
Самодельные печи для бани, обходятся в среднем в 3-5 раз дешевле заводской продукции. Экономия станет еще больше, если сварочные работы выполняются самостоятельно. При изготовлении своими руками, потребуется определиться со следующим:
- Из какого металла делать печь для бани.
- Какая толщина металла будет оптимальной.
- Электроды какого типа стоит использовать, чтобы обеспечить максимальную прочность сварного шва.
По мере того, как поверхностная шелуха утолщается, скорость окисления резко уменьшается, поскольку заряженные частицы вынуждены путешествовать дальше. Этот процесс, высокотемпературный аналог пассивации при коррозии при низких температурах, известен как образование защитной пленки. Сопротивление окислению аустенитных нержавеющих сталей может быть аппроксимировано содержанием хрома в сплаве. Поистине жаростойкие сплавы обычно содержат по меньшей мере 20% хрома. Замена железа никелем также обычно улучшает высокотемпературное поведение сплава.
Какая марка стали лучше для банной печки
Температура нагрева дымовых газов внутри печи, достигает 450-550°С. При нагреве такой интенсивности, наблюдается деформация металла.Непосредственное воздействие огня приводит к прогоранию стали. Конечно, можно попросту использовать металл толщиной 10 мм и более, но тогда придется подолгу протапливать парную, тратить большое количество топлива для прогрева. По причине использования толстостенных стальных листов, долговечная печь станет экономически невыгодной.
Образец окисленного металла увеличивает его вес в соответствии с количеством кислорода, включенного в шелуху, и внутреннего окисления, которое существует. Измерение изменения массы образца, подвергшегося воздействию высоких температур в течение фиксированного периода времени, является одним из способов определения сопротивления окислению сплава. Дальнейшее увеличение веса обычно указывает на более серьезное окисление.
Окисление более сложно, чем простое загущение шелухи. Де-масштабирование или отслаивание поверхностной оксидной пленки является проблемой, наиболее часто встречающейся при окислении нержавеющих сталей. Обнаруженный обычно проявляется в быстро ускоренной потере веса. Различные факторы могут вызвать растрескивание, среди которых наиболее важны термический цикл, механические повреждения и чрезмерная толщина оксида.
Задача, стоящая перед мастером – сделать конструкцию достаточно прочную, чтобы предотвратить деформацию, прогорание и одновременно имеющую хорошую теплопроводимость. В заводских условиях, для изготовления банных печей используется металл с высокой степенью жаропрочности.
Большинство производителей используют марку хромистой коррозионностойкой нержавеющей стали AISI 430. В бюджетных моделях, железо для банных печей меняют на конструкционную сталь ГОСТ 1050-88. У каждого металла есть свои плюсы и минусы.
Во время окисления хром связан в шелухе в виде оксида хрома. Когда оксидная шкала экспонируется, свежий металл подвергается воздействию, и локальная скорость окисления временно увеличивается по мере образования нового оксида хрома. Если достаточное количество шелухи очищается, достаточное количество хрома может быть потеряно, чтобы привести к тому, что основной сплав потеряет свои свойства термостойкости. В результате образуются быстрорастущие оксиды железа и никеля, известные как галопирующие окисления.
Окисление при очень высоких температурах может привести к улетучиванию шелухи. Тенденция, наконец, должна достичь баланса между ростом и истончением, оставив шелуху при постоянная толщина. Другие виды вне кислорода, присутствующие в высокотемпературной среде, могут вызвать ускоренную деградацию нержавеющих сталей. Присутствие серы может привести к сульфидационной атаке. Сульфидация нержавеющих сталей представляет собой сложный процесс, который в значительной степени зависит от относительных уровней серы и кислорода вместе с формой присутствующей серы.
Легированная сталь отличается от конструкционной стали следующими характеристиками:
Хромосодержащая жаростойкая сталь стоит дорого, к тому же не все узлы испытывают одинаковую термическую и коррозионную нагрузку. По этой причине, конструкцию банной печи делают из нескольких металлов:
- Топка – для топочной камеры используют AISI 430 или аналог 08Х17Т. При самостоятельном производстве, применяют сталь 10 ГОСТ 1050-88.
- Экран – конвекционные каналы не испытывают такой же нагрузки как топка, поэтому, для их производства берут 08ПС или 08Ю ГОСТ 19904-90.
- Корпус печи для бани делают из листовой конструкционной стали.
- Дверца топочной камеры – практика показывает, что данная часть устройства испытывает максимальную термическую нагрузку. По этой причине, использование даже высоколегированной нержавеющей стали, не достаточно. Через несколько топок наблюдается деформация дверок. Оптимальным решением считается навешивание чугунной дверцы.
Как правило, при самостоятельном изготовлении банной печи используют металл, который легче поддается механической и сварной обработке.
В присутствии как кислорода, так и соединений серы часто образуется стабильный внешний слой оксида хрома, который может выступать в качестве барьера для проникновения серы. Однако приступы сульфидирования все еще могут возникать в районах, где шелуха была повреждена или израсходована, и при определенных обстоятельствах сера может транспортироваться через хромовую кору и формировать внутренние фазы сульфида хрома, Сульфидирование высоко в сплавах, содержащих значительное количество никеля.
Никель и сульфид никеля образуют низкоплавкую эвтектическую фазу, которая может привести к катастрофическому повреждению подстилающего сплава при повышенных температурах. Высокий уровень углеродсодержащих видов в окружающей среде может привести к улавливанию углерода и последующему образованию внутренних карбидов. Образование внутренней цементированной металлической зоны может вызвать нежелательные изменения механических и физических свойств. Как правило, присутствие кислорода препятствует проникновению угля путем образования внешней защитной коры.
Оптимальная толщина металла для печи в баню
При определении толщины металла, учитывают две основные характеристики, влияющие на рабочие параметры банной печи:- Прогорание стали – если для топки использовать тонкостенный лист обычного металла, спустя буквально полгода топки, придется ремонтировать печь. Обычная сталь толщиной 4 мм, обеспечит быстрый прогрев парной, но прослужит недолго. По этой причине, производители делают топочную камеру из AISI 430, жаростойкой хромистой нержавеющей стали толщиной 4-6 мм.
- Теплопроводность – температура нагрева печи напрямую зависит от толщины стенок топки. Кажется, что проще было сделать топочную камеру из металла 10 мм и больше, и так предотвратить прогорание, но такой подход нецелесообразен по нескольким причинам.
Чем толще металл, тем больше требуется тепловой энергии и времени, чтобы прогреть его и поддерживать необходимую температуру. Печное оборудование становится экономически невыгодным. Оптимальная толщина металла у банной печи, должна быть 6-8 мм.
Минимальная толщина стали в топочной камере 4 мм, допустима только при условии применения AISI 430 и 08Х17Т. В других случаях, нужна толщина металла не менее 6 мм. Большинство мастеров рекомендуют при самостоятельном изготовлении печи, использовать конструкционную сталь толщиной 8 мм.
Более высокие уровни никеля и кремния настолько эффективны в снижении восприимчивости к науглероживанию. Металлическое распыление представляет собой специфическую форму атаки цементации, которая обычно происходит при более низких температурах и при активности угля больше единицы. Это может привести к катастрофической локальной атаке путем образования глубоких кратеров через сложный механизм, который превращает твердый металл в смесь графита и металлических частиц.
Азотирование может происходить в присутствии газообразного азота. Оксиды обычно более стабильны, чем нитриты, поэтому в кислородсодержащей атмосфере обычно образуется оксидная шкала. Слои ржавчины являются хорошими барьерами для входа азота, поэтому азотирование редко является проблемой в воздухе или в газах, характерных для продуктов сгорания. Азотирование может быть проблемой в очищенном азоте и является особой проблемой в сухих атмосферах реформированного аммиака, где кислородный потенциал очень низок.