310S (UNS S31008) roestvrij staal: de beste legering die bestand is tegen oxidatie tegen hoge- temperaturen

 

Wat is de chemische samenstelling, de belangrijkste eigenschap bij hoge- temperaturen en het primaire toepassingsdomein van 310S?
310S bevat doorgaans 24-26% chroom en 19-22% nikkel, met een maximaal koolstofgehalte van 0,08%. Het hoge chroomgehalte vormt een stabiele, hechtende chroomoxideaanslag die een uitstekende oxidatieweerstand biedt. Het hoge nikkelgehalte stabiliseert de austenitische structuur en biedt weerstand tegen reducerende atmosferen en carbonisatie. Het primaire toepassingsgebied ligt in industriële ovenonderdelen met hoge temperaturen, zoals stralingsbuizen, retorten, brandermondstukken, warmtebehandelingsmanden en ketelcomponenten bij de energieopwekking.

Hoe overtreffen de prestaties bij gebruik bij hoge- temperaturen die van 309 roestvrij staal?
Hoewel 309 een uitstekende legering voor hoge- temperaturen is, biedt 310S een aanzienlijke verbetering. Door het hogere chroom- en nikkelgehalte kan 310S een meer beschermende en stabiele oxidehuid vormen, waardoor continu gebruik mogelijk is bij temperaturen van ongeveer 70-100 graden hoger dan 309 graden (tot ~1150 graden vs. ~1050 graden). Het vertoont ook een superieure weerstand tegen carbonerende en sulfiderende atmosferen, die verbrossing en falen kunnen veroorzaken bij lagere legeringen. Voor de heetste zones van een oven of de meest agressieve atmosferen biedt 310S een veel langere levensduur.

In welke specifieke ovenatmosferen is 310S de verplichte keuze?
310S is verplicht in sterk oxiderende atmosferen (overtollige lucht) bij de hoogste bedrijfstemperaturen. Het heeft ook de voorkeur in afwisselende oxiderende/carboniserende atmosferen, in omgevingen die zwavelverbindingen bevatten, en in toepassingen waarbij sprake is van directe vlaminslag. Voorbeelden hiervan zijn stralingsbuizen in direct-gestookte ovens, interne componenten van keramische ovens en onderdelen in petrochemische reformeringseenheden waar koolwaterstofkraken plaatsvindt. De stabiliteit onder thermische cycli is ook superieur aan die van veel andere kwaliteiten.

Wat zijn de fabricage-uitdagingen die verband houden met de 310S?
Vanwege het hoge legeringsgehalte heeft 310S een aanzienlijke hardingssnelheid, waardoor er meer kracht nodig is voor het vormen en het lastig kan zijn om het te bewerken, wat leidt tot snelle slijtage van het gereedschap. Lassen is eenvoudig met passend ER310-vulmetaal, maar gloeien na het lassen wordt aanbevolen om eventuele secundaire fasen op te lossen en de maximale corrosie- en hittebestendigheid te herstellen. De hoge thermische uitzettingscoëfficiënt vereist dat er bij het ontwerp en de fabricage van de oven rekening wordt gehouden met uitzetting.

Met welke belangrijke factoren moet een ovenontwerper of -operator rekening houden bij het specificeren van de 310S?
Controleer eerst de maximale continue bedrijfstemperatuur en de exacte samenstelling van de ovenatmosfeer (oxiderend, carbonerend, zwavel-houdend).. 310S is een hoogwaardig materiaal, dus het gebruik ervan moet gerechtvaardigd zijn onder deze zware omstandigheden. Ten tweede: houd rekening met de mechanische belasting bij temperatuur; 310S heeft een goede sterkte bij hoge- temperaturen, maar heeft mogelijk ondersteuning nodig bij grote, last-dragende ontwerpen. Ten derde: bronmateriaal van gerenommeerde fabrieken die certificering kunnen bieden voor prestaties bij hoge- temperaturen. Zorg er ten slotte voor dat de fabrikant ervaring heeft met legeringen met een hoog-nikkelgehalte om problemen tijdens de productie te voorkomen.