310Sto koń pociągowy świata utleniaczy o temperaturze 900–1000 stopni – austenit 25Cr-20Ni stosowany w armaturze pieców, rurach promiennikowych i sprzęcie do obróbki cieplnej. W tym przewodniku opisano skład chemiczny, dopuszczalne temperatury, miejsca, w których zawodzi i sposób prawidłowego określenia.
Czym jest 310S
310S (UNS S31008, EN 1.4845) to w pełni austenityczna stal nierdzewna o najwyższej zawartości chromu i niklu wśród powszechnie stosowanych gatunków austenitycznych. Jego odporność na utlenianie, zachowana ciągliwość i umiarkowany koszt sprawiają, że jest to domyślny wybór dla komponentów, które żyją w temperaturze powyżej 800 stopni w atmosferze utleniającej.
Chemia w jednym spojrzeniu
| Element | Limit,% | Rola |
| Kr | 24.0 - 26.0 | Tworzy ochronną skalę Cr2O3 |
| Ni | 19.0 - 22.0 | Stabilizuje austenit, jest odporny na cykliczne zmiany |
| C | 0.08 max | „S”: chroni spoiny przed uczuleniem |
| Mn/Si | 2,0 / 1,5 maks | Si poprawia przyczepność kamienia w temperaturze |
| Fe | Balansować | Matryca |
Właściwości mechaniczne (ASTM A240)
| Nieruchomość | Minimum |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 515 MPa (75 ksi) |
| Siła plastyczności | 205 MPa (30 ksi) |
| Wydłużenie | 40% |
| Twardość | 95 HRB maks |
Zasada 1000 stopni
310S ma temperaturę około 1000 stopni w trybie ciągłego utleniania i około 925 stopni w przypadku pracy przerywanej. Powyżej 1000 stopni szybkość utleniania gwałtownie przyspiesza – utrata metalu przy 1050 stopniach jest w przybliżeniu trzykrotnie większa niż strata przy 950 stopniach – dlatego projekt musi dodawać ścianę lub skracać okresy między przeglądami.
310 vs 310S: różnica w emisji dwutlenku węgla
310 pozwala maksymalnie na 0,25% węgla; 310S ogranicza go do 0,08%. W konstrukcjach spawanych niska zawartość węgla zapobiega uczulaniu węglikiem chromu w strefie wpływu ciepła, dlatego 310S jest gatunkiem przeznaczonym do elementów spawanych bezpośrednio przeznaczonych do użytku.
310S kontra 310H: kiedy dokonać aktualizacji
310H (UNS S31009) zawiera węgiel w ilości 0,04-0,10%, co zwiększa wzmocnienie węglika i wyższe dopuszczalne naprężenie w kodzie powyżej 700 stopni. Zasada: kupuj 310H do gorących części ciśnieniowych i rur, kup 310S do spawanych elementów bezciśnieniowych.
Gdzie działa 310S
- Mufle piecowe, retorty i osłony rur promiennikowych
- Pokrywy wyżarzania i kaptury wewnętrzne w hutach stali
- Elementy trzonów rolkowych w piecach ciągłych
- Rurki zabezpieczające termoparę
- Wysokotemperaturowe rury wymienników ciepła
- Elementy pieca i suszarki
Gdzie 310S zawodzi
- Powyżej 1000 stopni stale – odpryski kamienia i przyspieszona utrata metalu
- W atmosferach redukujących lub siarczkowych - atakowany jest Cr2O3; użyj stopu o wyższej zawartości niklu
- Pod długotrwałym obciążeniem powyżej 700 stopni - granicą jest pełzanie, a nie utlenianie; użyj 310H
- Po długiej ekspozycji w temperaturze 650-950 stopni - faza sigma powoduje kruchość stopu na zimno; obchodzić się ostrożnie
Spawanie w trzech liniach
Spawać pasującym wypełniaczem 310 (AWS E310 / ER310). Nie ma potrzeby podgrzewania wstępnego, należy jednak utrzymywać umiarkowany dopływ ciepła i niską temperaturę międzyściegową — w pełni austenityczne jeziorko spawalnicze jest wrażliwe na pękanie, jeśli jest gorące. Niskoemisyjna podstawa utrzymuje dźwięk strefy wpływu ciepła w przypadku pracy w wysokich temperaturach.
Fakty fizyczne
| Nieruchomość | Wartość |
| Gęstość | 7,9 g/cm3 |
| Zakres topnienia | 1400 - 1450 stopień |
| Struktura | Austenityczny, niemagnetyczny |
| Moduł sprężystości | 200 GPa |
Lista kontrolna zakupów
- Stopień i standard: "310S, UNS S31008, ASTM A240„ (talerz) lub „TP310S, ASTM A312" (rura)
- Obowiązek na zapytanie: maksymalna temperatura metalu, ciągła lub cykliczna
- Atmosfera: utleniająca, redukująca lub zawierająca siarkę – od tego zależy wybór stopu
- Ciśnienie lub ciągłe obciążenie w temperaturze - wybiera 310S, 310H lub wyższe
- Certyfikat: EN 10204 3.1 z wynikami chemii cieplnej i rozciągania
Często zadawane pytania
P: Czy 310S nadaje się do użytku w temperaturze powyżej 1000 stopni?
Odp.: Tylko na krótkie wycieczki lub lekko obciążone komponenty. Powyżej 1000 stopni stopień utleniania gwałtownie przyspiesza, a projekt musi zawierać dodatkową ścianę lub akceptować skrócone okresy między przeglądami. W przypadku stałej pracy powyżej 1000 stopni spójrz na gatunki o wysokiej zawartości niklu.
P: Jaka jest różnica między 310 a 310S?
Odp.: Węgiel. 310 dopuszcza do 0,25% węgla, 310S ogranicza go do 0,08%. Niska zawartość węgla zapobiega uczulaniu węglikiem chromu na spoinach, dlatego 310S jest gatunkiem przeznaczonym do spawanych elementów pieców.
P: Dlaczego mój uchwyt 310S pękł, gdy został podniesiony na zimno?
Odp.: Prawdopodobna faza sigma. Długa ekspozycja w zakresie 650-950 stopni wytrąca sigma, która powoduje kruchość stopu w temperaturze pokojowej. Jest to stan wynikający z historii serwisowania, a nie wada materiałowa i przemawia za koniecznością sprawdzania podzespołów po latach pracy w stanie gorącym, przed obróbką na zimno.
P: Czy 310S może zastąpić 316L w gorącym serwisie?
O: W wysokiej temperaturze zdecydowanie tak. - 310S zawiera mniej więcej dwukrotnie więcej chromu i niklu i utrzymuje swoją skalę na poziomie około 1000 stopni w porównaniu do około 800 stopni w przypadku 316L. W temperaturach otoczenia lub lekko korozyjnych, 316L jest tańszym i powszechniejszym wyborem.
P: Kiedy powinienem używać 310H zamiast 310S?
Odp.: Gdy element przenosi ciśnienie lub stałe obciążenie powyżej około 700 stopni. Wyższy węgiel 310H (0,04-0,10%) zapewnia wzmocnienie węglika i wyższe dopuszczalne naprężenie kodu. Spawane rozwórki bezciśnieniowe z 310S.
