304H roestvrij staal, hoog-koolstof

304H is de hoog-koolstofvariant van 304 roestvrij staal, met een gecontroleerd koolstofgehalte om de kruipsterkte bij hoge- temperaturen te verbeteren. Het is speciaal ontworpen voor lagercomponenten met hoge- temperatuurbelasting-, waarbij de prestaties bij hoge- temperaturen en corrosieweerstand in balans zijn, en wordt veel gebruikt in de energieopwekkingsindustrie.

Chemische samenstelling (gew.%): C=0.04-0.10, Cr=18.00-20.00, Ni=8.00-10.50, Si Kleiner dan of gelijk aan 1,00, Mn Kleiner dan of gelijk aan 2,00, P Kleiner dan of gelijk aan 0,045, S Kleiner dan of gelijk aan 0,030, Fe=Balans

Mechanische eigenschappen (gegloeid): Treksterkte groter dan of gelijk aan 515 MPa, vloeigrens groter dan of gelijk aan 205 MPa, rek groter dan of gelijk aan 40%, hardheid kleiner dan of gelijk aan 201HB

Prestatievoordelen: Uitstekende kruipsterkte bij hoge- temperaturen, vooral stabiel bij 600-870 graden; goede oxidatieweerstand bij hoge- temperaturen; vergelijkbare corrosiebestendigheid bij kamertemperatuur- tot 304; geschikt voor stressscenario's met hoge- temperaturen.

Toepassingen: Buizen voor oververhitter van ketels, stoompijpleidingen op hoge- temperatuur, hulpcomponenten van gasturbines, verwarmingselementen voor industriële ovens, flenzen van hoge- reactievaten in de energieopwekkingsindustrie.

Gelijkwaardige cijfers: UNS S30409, JIS SUS304H, EN 1.4307, GB 07Cr19Ni10

Q&A

Vraag 1: Waarom is 304H geschikt voor lagercomponenten met hoge-temperatuurbelasting-? A1: 304H is geschikt voor lagercomponenten met hoge-temperatuurbelasting-, voornamelijk vanwege het gecontroleerde hoge koolstofgehalte (0,04-0,10 gew.%). Bij hoge temperaturen combineert koolstof in 304H met chroom om stabiele chroomcarbiden te vormen, die korrelgrenzen kunnen vastzetten en korrelverschuiving kunnen voorkomen, waardoor de kruipsterkte bij hoge temperaturen aanzienlijk wordt verbeterd. Bij 700 graden is de 1000 uur kruipbreuksterkte van 304H (groter dan of gelijk aan 75 MPa) 36% hoger dan die van 304 (groter dan of gelijk aan 55 MPa), waardoor de structurele stabiliteit kan worden gehandhaafd onder langdurige -hoge- temperaturen en hoge- spanningsomstandigheden. Daarentegen resulteert het lage koolstofgehalte van 304 in onvoldoende carbiden bij hoge temperaturen, wat leidt tot een slechte kruipweerstand en gemakkelijke plastische vervorming. Bovendien behoudt 304H een goede oxidatieweerstand bij hoge- temperaturen, waardoor een dichte oxidefilm wordt gevormd die bestand is tegen gascorrosie bij hoge temperaturen.

Vraag 2: Wat is de verplichte warmtebehandeling na- het lassen voor 304H? A2: 304H roestvrij staal moet na-lasgloeien ondergaan bij 850-900 graden, gevolgd door luchtkoeling. Dit warmtebehandelingsproces is verplicht omdat lassen restspanning in het onderdeel kan veroorzaken, wat kan leiden tot spanningscorrosie in omgevingen met hoge- temperaturen. Uitgloeien bij 850-900 graden kan restspanning effectief elimineren en het risico op scheuren verminderen. Ondertussen kan dit temperatuurbereik overtollige chroomcarbiden oplossen die tijdens het lassen zijn neergeslagen, waardoor de vorming van chroomarme zones wordt vermeden en de corrosieweerstand van het lasgebied wordt hersteld. De duur van het uitgloeiproces moet minimaal 30 minuten per 25 mm dikte bedragen om voldoende warmtepenetratie te garanderen. Luchtkoeling na het uitgloeien helpt de austenitische structuur te behouden en de vorming van brosse fasen te voorkomen, waardoor de mechanische eigenschappen van het onderdeel worden gewaarborgd.

Vraag 3: Kan 304 304H vervangen in stressscenario's met hoge- temperaturen? A3: Nee, 304 kan 304H niet vervangen in stressscenario's met hoge- temperaturen. De belangrijkste reden is het aanzienlijke verschil in kruipsterkte bij hoge- temperaturen tussen de twee. Bij temperaturen boven 600 graden is de kruipweerstand van 304 onvoldoende; onder langdurige -lange termijn hoge- temperaturen en hoge- spanningsomstandigheden zal het duidelijke plastische vervorming ondergaan, wat leidt tot defecten aan de componenten. In keteloververhittingsbuizen die op 700 graden werken, zal 304 bijvoorbeeld binnen korte tijd overmatige vervorming ervaren, terwijl 304H gedurende lange tijd stabiele prestaties kan behouden. Bovendien zorgt het gecontroleerde koolstofgehalte van 304H voor een goede balans tussen hoge- temperatuurprestaties en corrosieweerstand, terwijl het lage koolstofgehalte van 304 resulteert in een slechte structurele stabiliteit bij hoge- temperaturen. Het gebruik van 304 in stressscenario's met hoge-temperaturen zal niet alleen de levensduur van het onderdeel verkorten, maar ook potentiële veiligheidsrisico's met zich meebrengen, zoals lekkage van pijpleidingen.

Vraag 4: Wat is het verschil in de logica voor het controleren van het koolstofgehalte tussen 304H en 304? A4: De controlelogica voor het koolstofgehalte van 304H en 304 is fundamenteel verschillend vanwege hun verschillende toepassingsscenario's.. 304 is ontworpen voor algemene omgevingen met lage- corrosie, dus het koolstofgehalte wordt op een laag niveau geregeld (minder dan of gelijk aan 0,08 gew.%) om het risico op intergranulaire corrosie te verminderen, waarbij voorrang wordt gegeven aan corrosiebestendigheid en vervormbaarheid bij kamertemperatuur. 304H is daarentegen ontworpen voor omgevingen met hoge-temperatuurbelasting-, dus het koolstofgehalte wordt binnen een specifiek bereik geregeld (0,04-0,10 gew.%). De ondergrens van 0,04 gew.% zorgt ervoor dat er voldoende koolstof is om bij hoge temperaturen carbiden te vormen, waardoor de noodzakelijke kruipsterkte wordt verkregen. De bovengrens van 0,10 gew.% vermijdt overmatige koolstof, wat zou leiden tot overmatige carbideprecipitatie, waardoor de corrosieweerstand en taaiheid bij kamertemperatuur afneemt. Dankzij deze nauwkeurige regeling van het koolstofgehalte kan de 304H de prestaties bij hoge temperaturen en de corrosieweerstand in evenwicht brengen, wat niet haalbaar is met het koolstofgehalte van de 304.

Vraag 5: Wat zijn de belangrijkste factoren die de levensduur van 304H in omgevingen met hoge- temperaturen beïnvloeden? A5: Verschillende sleutelfactoren beïnvloeden de levensduur van 304H in omgevingen met hoge- temperaturen. Ten eerste de bedrijfstemperatuur: het overschrijden van de maximale continue bedrijfstemperatuur (870 graden) versnelt de oxidatie en verruwing van het carbide, waardoor de levensduur aanzienlijk wordt verkort. Ten tweede het niveau van de uitgeoefende spanning: hogere spanning zal de kruipvervormingssnelheid verhogen, waardoor de levensduur van de kruipbreuk wordt verkort. Ten derde de kwaliteit van de warmtebehandeling na- het lassen: onvoldoende gloeitemperatuur of houdtijd laat restspanningen achter, waardoor het risico op spanningscorrosie toeneemt. Ten vierde de samenstelling van het medium met hoge temperatuur-: corrosieve gassen zoals zwaveldioxide of chloride-ionen in het medium zullen de corrosie van 304H versnellen, waardoor de levensduur ervan wordt verkort. Ten vijfde de zuiverheid van het materiaal: onzuiverheden zoals fosfor en zwavel verminderen de taaiheid bij hoge-temperaturen en de kruipsterkte van 304H, wat de levensduur beïnvloedt. Om de levensduur te verlengen, is het noodzakelijk om de bedrijfstemperatuur en -spanning strikt te controleren, te zorgen voor een goede warmtebehandeling na het lassen, en corrosieve omgevingen te vermijden.