Komplexný sprievodca TP304, TP316, TP310S, S32205, S32750, 904L a Inconel 625

Nehrdzavejúce ocele a vysokovýkonné zliatiny sú kritickými materiálmi pre moderný priemysel kvôli ich výnimočným vlastnostiam vrátane odolnosti proti korózii, vysokej sily a trvanlivosti. Tieto materiály sú nevyhnutné v širokej škále aplikácií, od každodenných predmetov po vysoko špecializované komponenty v tvrdých prostrediach. Táto príručka poskytuje podrobný prehľad siedmich kľúčových materiálov: TP304, TP316, TP310S, S32205, S32750, 904l a Inconel 625. Každá z týchto zliatin ponúka jedinečnú kombináciu charakteristík, vďaka čomu sú vhodné pre konkrétne priemyselné odvetvia, ako sú chemické spracovanie, morské, olej a plyn a Aerospace. Pochopenie ich vlastností a aplikácií je rozhodujúce pre inžinierov a špecifikátory materiálov, aby sa zabezpečilo optimálny výkon a dlhovekosť vo svojich projektoch.

Nerezová oceľ TP304

TP304, základná známka austenitickej nehrdzavejúcej ocele, je jednou z najpoužívanejších nehrdzavejúcich ocelí na celom svete. Jeho vynikajúca formovateľnosť, zvárateľnosť a odolnosť proti korózii v mnohých atmosférických prostrediach z neho robia všestranný materiál.

Chemické zloženie a vlastnosti

TP304 je primárne zložený z 18% chrómu a 8% niklu, a preto sa často označuje ako „18/8“ nehrdzavejúca oceľ. Toto zloženie poskytuje dobrú odolnosť voči rôznym korozívnym médiám. Je nemagnetický v žíhanom stave a má dobrú silu a tvrdosť. Môže však byť náchylný na jamky a koróziu trhliny v prostrediach bohatých na chlorid.

Bežné aplikácie a obmedzenia

Vďaka svojej hygiene a ľahkému čisteniu sa TP304 vo veľkej miere používa v priemysle spracovania potravín pre vybavenie, ako sú tanky a potrubia. Nachádza sa tiež v kuchynskom vybavení, architektonických paneloch a domácich spotrebičoch. Kľúčovým obmedzením je jeho nižšia rezistencia na chloridy v porovnaní s inými stupňami, vďaka čomu je nevhodný pre tvrdé morské alebo pobrežné aplikácie.

Porovnanie s inými stupňami

V porovnaní s stupňami ako TP316, TP304 chýba molybdén, čo poskytuje zvýšenú odolnosť proti korózii. Vďaka tomu je TP304 nákladovo efektívnejšou voľbou pre menej náročné prostredie. Avšak v aplikáciách, kde je potrebná vyššia odolnosť proti korózii, napríklad pri spracovaní morského alebo chemického spracovania, je TP316 lepšou možnosťou.

TP316 z nehrdzavejúcej ocele

Nerezová oceľ TP316 je austenitická zliatina známa svojou vynikajúcou odolnosťou proti korózii v porovnaní s TP304, čo z nej robí základ v agresívnejších prostrediach.

Chemické zloženie a vlastnosti

Kľúčový rozdiel medzi TP316 a TP304 spočíva v pridávaní molybdénu, ktorý sa zvyčajne pohybuje od 2% do 3%. Tento prírastok významne zvyšuje jeho odolnosť voči jamkám a korózii trhliny, najmä v nastaveniach obsahujúcich chlorid. TP316 tiež obsahuje vyššie hladiny niklu, čo ďalej zlepšuje jeho odolnosť voči rôznym kyselinám. Zdieľa mnoho rovnakých mechanických vlastností ako TP304, vrátane dobrej formnosti a zvárateľnosti, ale s vyššou odolnosťou voči korozívnemu útoku.

Aplikácie v morskom a chemickom prostredí

Vďaka zvýšenej odolnosti proti korózii TP316 je preferovanou voľbou pre morské aplikácie, kde je primárnym problémom vystavenie slanej vode. Všeobecne sa používa na člnové armatúry, zábradlia a pobrežné architektonické komponenty. V priemysle chemického spracovania sa TP316 používa pre skladovacie nádrže, potrubia a ďalšie vybavenie, ktoré spracúvajú rôzne chemikálie vrátane kyselín sulfurčiny a hydrochlorovodíkovej. Táto známka je tiež bežná vo farmaceutických a potravinárskych odvetviach pre jeho čistotu a odolnosť proti kontaminácii.

Výhody a obmedzenia

Primárnou výhodou TP316 je jej vynikajúca odolnosť proti korózii v prostrediach chloridu. Je však drahší ako TP304 v dôsledku prítomnosti molybdénu. Aj keď funguje dobre v mnohých kyslých podmienkach, stále môže byť náchylný na určité vysokoteplotné korozívne prostredia a nie je najlepšou voľbou pre aplikácie, ktoré si vyžadujú výnimočnú pevnosť pri zvýšených teplotách.

Nerezová oceľ TP310S

TP310S je vysokoteplotná austenitická nehrdzavejúca oceľ špeciálne navrhnutá pre aplikácie, kde je kritický odpor tepla a oxidácie.

Chemické zloženie a vlastnosti

TP310S obsahuje vysoké percento chrómu (25%) a niklu (20%), čo poskytuje vynikajúcu odolnosť proti oxidácii a korózii pri zvýšených teplotách. Vďaka tomuto zloženiu je vysoko stabilná a odolná voči tepelnej únave a škálovaním na teploty približne 1050 ° C (1922 ° F). „S“ v TP310S naznačuje nižší obsah uhlíka ako jeho náprotivok, TP310, čo zlepšuje jeho zvárateľnosť a znižuje riziko senzibilizácie.

Aplikácie s vysokou teplotou

Primárne použitie pre TP310S je vo vysokoteplotných prostrediach. Bežne sa vyskytuje v častiach pece, tepelných výmenníkoch, pecách a spaľovacích komorách. Vďaka odolnosti voči oxidácii je ideálny pre komponenty vystavené horúcim plynom a korozívne atmosféry. Medzi ďalšie aplikácie patria špičky horáka, sálavé trubice a dopravné pásy pre priemyselné pece.

Výhody a obmedzenia

Kľúčovou výhodou TP310S je jej výnimočná vysoká teplota a oxidačná odolnosť. Bez výraznej degradácie vydrží opakované tepelné cyklovanie. Jeho vysoký obsah zliatiny je však drahší ako TP304 a TP316. Aj keď ponúka vynikajúci výkon pri vysokých teplotách, jej odolnosť proti korózii pri teplote miestnosti je porovnateľná s tp304, takže je skôr špecializovaným materiálom ako všeobecnou voľbou.

S32205 Duplex nehrdzavejúca oceľ

S32205, známy tiež ako 2205, je najpoužívanejšou duplexnou nehrdzavejúcou oceľou. Jeho jedinečná mikroštruktúra, ktorá kombinuje austenitické aj feritické fázy, jej dodáva silnú kombináciu vlastností.

Chemické zloženie a vlastnosti

Duplexná štruktúra S32205 poskytuje vysokú pevnosť a vynikajúcu odolnosť proti korózii. Jeho chemické zloženie zahŕňa približne 22% chróm, 3% molybdén a 5-6% niklu. Feritická fáza prispieva k vysokej sile a odolnosti voči praskaniu korózie napätia, zatiaľ čo austenitická fáza poskytuje húževnatosť a dobrú všeobecnú odolnosť proti korózii. Toto vyvážené zloženie vedie k výťažkovej pevnosti zhruba dvojnásobnej dvojnásobku spoločných austenitických stupňov, ako je TP304.

Aplikácie v chemickom, ropnom a plynnom a morskom priemysle

Kombinácia vysokej pevnosti a vynikajúcej odolnosti proti korózii S32205 je ideálna pre náročné aplikácie. V ropnom a plynárenskom priemysle sa používa na prietokové línie, výmenníky tepla a odlučovače kvôli svojej odolnosti voči korozívnym tekutom. Odvetvie chemického spracovania využíva S32205 pre tlakové cievy a potrubia v prostrediach, kde chloridy môžu spôsobiť praskanie korózie napätia. Vďaka jeho trvanlivosti je tiež populárnou voľbou pre morské aplikácie vrátane systémov potrubia morskej vody a vrtule.

Výhody a obmedzenia

Primárnymi výhodami S32205 sú jeho vysoká pevnosť a vynikajúca odolnosť voči praskaniu korózie napätia v porovnaní s austenitickými stupňami. Ponúka nákladovo efektívnu alternatívu k drahším zliatinám niklu. Jeho zvárateľnosť však môže byť náročnejšia a neodporúča sa na nepretržité používanie pri teplotách nad 300 ° C (572 ° F), pretože môže byť krehká.

S32750 Super Duplex Nerezová oceľ

S32750, super duplexná nehrdzavejúca oceľ, predstavuje významný krok vo výkone zo štandardných duplexných stupňov, čo ponúka ešte väčšiu pevnosť a odolnosť proti korózii.

Chemické zloženie a vlastnosti

S32750 sa vyznačuje vyšším obsahom chrómu, molybdénu a dusíka. Jeho zloženie zahŕňa približne 25% chrómu, 7% niklu a 4% molybdénu. Táto vylepšená chémia poskytuje vynikajúcu odolnosť proti praskaniu jamiek, trhliny a napätia. Vyšší obsah zliatiny poskytuje S32750 ekvivalentné číslo rezistencie na pitie (PREN) nad 40 rokov, čo naznačuje jeho výnimočný výkon v agresívnych chloridových prostrediach. Taktiež sa môže pochváliť veľmi vysokou ťahom a pevnosťou výnosov, vďaka čomu je jednou z najsilnejších dostupných nehrdzavejúcich ocelí.

Aplikácie v drsnom prostredí

S32750 je materiál voľby pre najnáročnejšie aplikácie. Vo veľkej miere sa používa v ropnom a plynárenskom priemysle na mori pre podmorské potrubia, stúpačky a rozdeľovače, kde je vystavenie vysoko korozívnej morskej vode a kyslému plynu konštantné. Pri chemickom spracovaní sa používa na vybavenie manipulujúce s agresívnymi kyselinami a chloridmi. Jeho odolnosť voči pevnosti a korózii je tiež vhodná pre odsoľovacie rastliny a konštrukčné komponenty v morskom inžinierstve.

Výhody a obmedzenia

Hlavnou výhodou S32750 je jej neprekonateľná kombinácia rezistencie na pevnosť a koróziu medzi nehrdzavejúcimi oceľami. Môže vydržať vysoko agresívne médiá, kde zlyhávajú iné známky. Tento vynikajúci výkon však prichádza s vyššími nákladmi. Rovnako ako S32205, jeho použitie je obmedzené na teploty servisu pod 300 ° C (572 ° F) z dôvodu rizika ohromenia.

904L super austenitickej nehrdzavejúcej ocele

904L je super austenitická nehrdzavejúca oceľ vyvinutá pre aplikácie vyžadujúce vynikajúcu odolnosť proti korózii, najmä proti agresívnym kyselinám.

Chemické zloženie a vlastnosti

Vysoký výkon 904L je spôsobený významným obsahom zliatiny, ktorý zahŕňa približne 20% chróm, 25% niklu a 4,5% molybdénu. Toto zloženie je tiež obohatené o meď, ktorá poskytuje výnimočnú rezistenciu na kyselinu sírovú a ďalšie redukčné kyseliny. Vysoký obsah niklu zaisťuje stabilnú austenitickú štruktúru a vynikajúcu odolnosť proti prasknutiu korózie napätia. Jeho nízky obsah uhlíka je odolný voči medzikránovej korózii po zváraní.

Aplikácie v chemickom spracovaní a farmaceutikách

904L je špeciálne navrhnutý tak, aby zvládol niektoré z najkľučnejších médií v priemyselných procesoch. Všeobecne sa používa v odvetví chemického spracovania pre vybavenie, ktoré sa zaoberá kyselinou sírovou, kyselinou fosforečnej a iných agresívnych chemikálií. Vďaka vynikajúcej odolnosti voči širokému spektru korozívnych prostredí z neho robí cenný materiál vo farmaceutickom priemysle pre reaktory, nádoby a potrubie, kde sú prvoradé čistota a prevencia kontaminácie produktu. Medzi ďalšie aplikácie patrí vybavenie na riadenie znečistenia a spracovanie buničiny a papiera.

Výhody a obmedzenia

Primárnou výhodou 904L je jej výnimočná rezistencia voči širokému spektru kyselín a jeho imunita voči prasknutiu korózie stresu v chloridových prostrediach. V mnohých aplikáciách ponúka životaschopnú alternatívu k drahším zliatinám niklu. Jeho vysoký obsah zliatiny z neho však robí z nehrdzavejúcej ocele s cenou prémiou. Aj keď je jej odolnosť proti korózii vynikajúca, jej mechanická pevnosť nie je taká vysoká ako v duplexných stupňoch.

Inconel 625 nikel zliatiny

Inconel 625 je vysoko výkonná zliatina na báze niklu, ktorá je známa pre svoju vynikajúcu pevnosť, húževnatosť a odolnosť proti korózii v širokom teplotnom rozsahu.

Chemické zloženie a vlastnosti

Inconel 625 nie je nehrdzavejúca oceľ, ale superzliatňa. Jeho zloženie je primárne nikel (58%min), s významnými prírastkami chrómu (20-23%) a molybdén (8-10%). Táto jedinečná kombinácia spolu s nióbom poskytuje efekt posilňujúceho pevného roztoku, ktorý jej dáva výnimočnú pevnosť a odolnosť voči rôznym korozívnym médiám vrátane vysoko korozívnych kyselín a alkalisov. Udržiava svoje mechanické vlastnosti pri kryogénnych teplotách až do približne 980 ° C (1800 ° F).

Aplikácie v leteckom priestore, chemickom spracovaní a morskom inžinierstve

Vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam sa Inconel 625 používa v najnáročnejších odvetviach. V leteckom priestranstve sa používa na komponenty, ako sú potrubia motora, výfukové systémy a výmenníky tepla, ktoré sú vystavené extrémnym teplotám a stresu. Odvetvie chemického spracovania ho používa na vybavenie manipulujúce s vysoko korozívnymi kyselinami a chloridmi pri zvýšených teplotách. Jeho odolnosť voči praskaniu korózie morskej vody a stresu z neho robí najlepšiu voľbu pre aplikácie morského inžinierstva, ako sú vodiče, lopty, vrtuľové čepele a podmorské komponenty.

Výhody a obmedzenia

Kľúčovými výhodami Inconel 625 sú jeho výnimočná vysoká teplota a rezistencia na únavu spolu s vynikajúcou odolnosťou proti korózii v rozsiahlom rozsahu agresívnych prostredí. Je univerzálnejšia ako nehrdzavejúce ocele, pokiaľ ide o teplotu a korozívne médiá. Hlavným obmedzením sú jeho veľmi vysoké náklady, ktoré obmedzujú jeho použitie na kritické aplikácie, kde žiadny iný materiál nemôže splniť požiadavky na výkonnosť.

Nasledujúca tabuľka poskytuje porovnanie vedľa seba pri výbere materiálu:

Zváranie

Zváranie a výroba týchto zliatin vyžadujú špecifické techniky na udržanie svojich jedinečných vlastností.

TP304 a TP316: Tieto austenitické stupne sa vo všeobecnosti považujú za ľahko zvárané pomocou štandardných metód ako TIG (GTAW) a MIG (GMAW). Kľúčom je minimalizácia tepelného vstupu, aby sa zabránilo senzibilizácii, čo môže viesť k intergranulárnej korózii. Nízko-uhlíkové stupne (304L, 316L) sú uprednostňované pre zváranie, aby sa zabránilo tomuto problému, pretože nevyžadujú tepelné ošetrenie po zváraní.

TP310S: Vďaka vysokému obsahu zliatiny a odporu voči vysokým teplotám je TP310S zvárateľný, ale na zabránenie praskania horúceho je dôležité správne kovy plniva a regulovaný tepelný vstup.

S32205 a S32750 (duplex): Zváracie duplexné a super duplexné nehrdzavejúce ocele sú zložitejšie. Cieľom je udržiavať správnu rovnováhu austenitu a feritu v zóne zváracieho kovu a tepelne. Používanie tieniacich plynov obsahujúcich dusík a starostlivo vybrané kovy výplne je rozhodujúce. Tepelné spracovanie po zlúčenine sa vo všeobecnosti nevyžaduje, ale na zabránenie tvorby krehkých intermetalických fáz je potrebná prísna kontrola parametrov zvárania.

904L: 904L je zvárané pomocou konvenčných techník. Obsah s nízkym obsahom uhlíka pomáha predchádzať senzibilizácii. Zvyčajne sa používajú kovy na zhodné kovy a správna kontrola tepla je dôležitá na zabezpečenie najlepšej odolnosti korózie v konečnom zvaru.

Inconel 625: Zváranie Inconel 625 vyžaduje špecializované techniky kvôli svojej tendencii k pracovnému tvrdeniu a vysokej sile. Postupy často zahŕňajú použitie špecifických kovov výplne (ernicrmo-3 alebo ernicrmo-4), pulzného zvárania a prísnej čistoty. Predhrievanie sa vo všeobecnosti nevyžaduje, ale tepelné ošetrenie po zváraní môže byť potrebné v závislosti od aplikácie na zmiernenie stresu a optimalizáciu vlastností.

Prípadové štúdie a príklady

TP304: Miestny pivovar používa nehrdzavejúcu oceľ TP304 pre svoje fermentačné nádrže a potrubie. Hladký povrch materiálu sa ľahko čistí, bráni bakteriálnemu rastu a zaisťuje čistotu produktu. Jeho všeobecná odolnosť proti korózii je dostatočná pre mierne chemikálie a potravinové výrobky.

TP316: Nové mólo pobrežného mesta obsahuje zábradlie a príslušenstvo vyrobené z TP316. Obsah molybdénu poskytuje potrebnú rezistenciu na koróziu chloridu z morského spreja, bráni hrdze a zaisťuje dlhú životnosť s minimálnou údržbou.

TP310S: Výrobca priemyselnej pece vyrába vnútorné podšívky a podporné štruktúry svojich vysokoteplotných pecí pomocou TP310S. Vysoký obsah chrómu a niklu v tejto triede bráni oxidácii a škálovaniu, čo umožňuje, aby pec účinne pracovala pri teplotách presahujúcich 1000 ° C bez zlyhania materiálu.

S32750: Ropná plošina na mori v Severnom mori používa S32750 pre svoje systémy chladenia morskej vody a linky hasičov. Špičkový odolnosť proti prasknutiu krakovania materiálu a napätia, spolu s jeho vysokou silou, zaisťuje spoľahlivosť a bezpečnosť týchto kritických systémov v mimoriadne tvrdom morskom prostredí.

Inconel 625: Letecká spoločnosť využíva Inconel 625 na výfukové dýzy svojich prúdových motorov. Výnimočná vysokoteplotná pevnosť a odolnosť v oblasti únavy materiálu mu umožňuje vydržať intenzívne teplo a stres spaľovacích plynov, čo zaručuje výkon a bezpečnosť počas letu.