Thép không gỉ SUS304H: Hướng dẫn cấp nhiệt độ-cao

Thép không gỉ SUS304H là gì?

SUS304H là tên gọi theo Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản dành cho biến thể-cacbon cao của thép không gỉ austenit loại 304, với hàm lượng cacbon được kiểm soát từ 0,04 đến 0,10%. Hậu tố H chỉ ra rằng loại này dành cho dịch vụ ở nhiệt độ-cao: hàm lượng cacbon cao mang lại độ bền rão thông qua dung dịch rắn-và cacbua tăng cường, tiêu chuẩn SUS304 với hàm lượng cacbon tối đa 0,08% không đảm bảo ở nhiệt độ cao.

Các ký hiệu tương đương là UNS S30409 và TP304H theo tiêu chuẩn ASTM A240, A312 và A213. Loại này được quy định bởi JIS G4303 dành cho thanh thép không gỉ và JIS G4304 dành cho tấm thép không gỉ cán nóng-. EN 10088-2 không liệt kê loại tương đương 304H trực tiếp; Các dự án châu Âu thường-tham chiếu chéo hóa học X6CrNi18-11 cho các ứng dụng ống nhiệt độ cao, với phạm vi cacbon được chỉ định theo tiêu chuẩn ASTM TP304H.

Thành phần hóa học của SUS304H

Bảng bên dưới so sánh các yêu cầu phân tích nhiệt-của JIS G4303/G4304 dành cho SUS304H với ASTM A240 dành cho UNS S30409.

Yếu tố	SUS304H, JIS G4303/G4304, % trọng lượng	ASTM A240 304H, trọng lượng %
Cacbon, C	0.04 - 0.10	0.04 - 0.10
Silicon, Si	tối đa 1,00	tối đa 0,75
Mangan, Mn	tối đa 2,00	tối đa 2,00
Phốt pho, P	tối đa 0,045	tối đa 0,045
Lưu huỳnh, S	tối đa 0,030	tối đa 0,030
Crom, Cr	18.00 - 20.00	18.0 - 20.0
Niken, Ni	8.00 - 10.50	8.0 - 10.5
Sắt, Fe	Sự cân bằng	Sự cân bằng

Tính chất cơ học

Trong điều kiện ủ-dung dịch, SUS304H phải đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ phòng-sau đây theo JIS G4303 và G4304. Các giá trị ASTM A240 cho 304H là tương đương trong phạm vi làm tròn.

Tài sản	JIS G4303/G4304 SUS304H	ASTM A{0}}H
Độ bền kéo	520 MPa phút	515 MPa phút
Cường độ năng suất, bù 0,2%	205 MPa phút	205 MPa phút
Độ giãn dài	40 % phút	40 % phút

Do hàm lượng carbon cao hơn nên không nên sử dụng SUS304H ở nhiệt độ đông lạnh; cấp-cacbon thấp SUS304L là lựa chọn chính xác khi độ bền-ở nhiệt độ thấp là yêu cầu chủ yếu.

Hành vi nhiệt độ-cao

Giá trị của SUS304H chỉ xuất hiện trên khoảng 500 độ, trong đó tiêu chuẩn 304 tăng quá nhanh dưới tải trọng liên tục:

Khả năng chống rão: các nguyên tử carbon xác định ranh giới hạt và độ lệch vị trí leo lên chậm, do đó, lớp này giữ được độ ổn định kích thước dưới tải trọng không đổi trong phạm vi 500 đến 800 độ.

Khả năng chống oxy hóa: lớp oxit giàu crom-bảo vệ bề mặt trong không khí và hoạt động liên tục ở nhiệt độ khoảng 870 độ. Có thể tiếp xúc ngắn hạn ở nhiệt độ khoảng 925 độ nhưng sẽ rút ngắn thời gian sử dụng.

Giới hạn thiết kế: các mã thiết kế áp suất như ASME Phần VIII và B31.3 giới hạn ứng suất thiết kế cho 304H ở khoảng 816 độ. Trên 900 độ , cấu trúc austenite trở nên không ổn định và độ bền giảm mạnh, do đó, nên chọn loại hợp kim-cao hơn chẳng hạn như 310S.

Cảnh báo về pha Sigma{0}}: thời gian sử dụng kéo dài trong phạm vi 600 đến 900 độ có thể thúc đẩy sự hình thành pha sigma-, làm giảm độ dẻo; tuổi thọ thiết kế và khoảng thời gian kiểm tra phải tính đến điều này.

Hàn và Chế tạo

Kim loại phụ: ER308H trên AWS A5.9 phù hợp với mức cacbon của kim loại cơ bản và được ưu tiên dành cho thiết kế có nhiệt độ-cao. ER308L-cacbon thấp làm giảm độ bền của mối hàn.

Nhiệt đầu vào: nhiệt đầu vào vừa phải với nhiệt độ giữa các đường được kiểm soát sẽ hạn chế lượng mưa cacbua trong vùng{0}}bị ảnh hưởng nhiệt.

Xử lý nhiệt: loại này được sử dụng trong điều kiện ủ-dung dịch, 1010 đến 1120 độ sau đó làm nguội nhanh. Nói chung,-xử lý nhiệt sau mối hàn không cần thiết đối với dịch vụ có nhiệt độ-cao.

Kiểm tra: đối với nồi hơi và các bộ phận áp suất, việc kiểm tra không-phá hủy thường được yêu cầu theo quy định quản lý để xác nhận độ chắc chắn của mối hàn.

So sánh SUS304H với các loại liên quan

Cấp	Tốt nhất cho	giới hạn
SUS304	Phòng chung-nhiệt độ và dịch vụ nhẹ nhàng	Không có sức mạnh leo được đảm bảo trên 500 độ
SUS304H	Không khí và hơi nước có nhiệt độ-cao, các bộ phận chịu tải-leo	Độ bền ở nhiệt độ-thấp kém, nguy cơ nhạy cảm khi hàn
SUS316H	Nhiệt độ cao cộng với ăn mòn clorua hoặc lưu huỳnh	Chi phí hợp kim cao hơn 304H
SUS310S	Trên 900 độ, dịch vụ oxy hóa mạnh	Chi phí cao nhất trong bốn loại,-độ nhạy mỏi nhiệt

Ứng dụng điển hình

Ống quá nhiệt và hâm nóng nồi hơi

Đường ống và ống góp xử lý nhiệt độ cao-

Các bộ phận của lò, ống bức xạ và thiết bị xử lý nhiệt-

Ống-trao đổi nhiệt trong nhà máy điện và nhà máy xử lý

Các bộ phận bên trong lò phản ứng hóa học trong môi trường-nhiệt độ cao{1}}không bị ăn mòn

Câu hỏi thường gặp

Q1. Tại sao SUS304H phù hợp với các ứng dụng có nhiệt độ-cao?
Phạm vi cacbon được kiểm soát từ 0,04 đến 0,10 phần trăm mang lại độ bền rão thông qua-dung dịch rắn và tăng cường cacbua. Ở nhiệt độ 500 đến 800 độ, SUS304 tiêu chuẩn hoạt động dưới tải trọng liên tục trong khi SUS304H vẫn duy trì hình dạng và lớp oxit crom chống lại quá trình oxy hóa trong không khí và hơi nước.

Q2. EN 1.4307 có tương đương với SUS304H không?
Số EN 1.4307 (X2CrNi18-9) là ký hiệu Châu Âu dành cho 304L, loại cacbon-thấp với hàm lượng cacbon tối đa là 0,030%. SUS304H là loại có hàm lượng carbon cao; EN 10088-2 không có danh sách 304H trực tiếp, vì vậy ASTM TP304H thường được chỉ định cho loại hóa chất này trong các dự án ở Châu Âu.

Q3. Nhiệt độ hoạt động tối đa của SUS304H là bao nhiêu?
Thực tế, có thể sử dụng liên tục ở nhiệt độ khoảng 870 độ trong không khí và hơi nước, có thể tiếp xúc trong thời gian ngắn ở khoảng 925 độ với cái giá phải trả là tuổi thọ bị giảm. Mã thiết kế áp suất giới hạn ứng suất thiết kế ở mức khoảng 816 độ và yêu cầu các loại hợp kim-cao hơn 900 độ chẳng hạn như 310S.

Q4. Làm thế nào để tránh các vấn đề khi hàn SUS304H?
Sử dụng chất độn ER308H để phù hợp với mức cacbon, kiểm soát nhiệt đầu vào và nhiệt độ giữa các đường, đồng thời tránh hâm nóng nhiều lần{1}}không cần thiết. Sau{3}}ủ dung dịch hàn ở nhiệt độ 1010 đến 1120 độ với khả năng làm nguội nhanh sẽ khôi phục khả năng chống ăn mòn nếu cần.

Q5. SUS304H có thể được sử dụng ở nhiệt độ thấp không?
Nó không được khuyến khích. Hàm lượng cacbon cao hơn làm giảm độ bền-ở nhiệt độ thấp và dưới khoảng -40 độ, lớp này có thể trở nên giòn khi va chạm. SUS304L là lựa chọn chính xác cho dịch vụ đông lạnh.

Q6. Sự khác biệt giữa SUS304H và SUS316H là gì?
SUS316H bổ sung thêm 2 đến 3% molypden, mang lại khả năng chống lại sự tấn công của clorua và lưu huỳnh tốt hơn nhiều trong môi trường-ăn mòn ở nhiệt độ cao, với chi phí hợp kim cao hơn. SUS304H là lựa chọn-hiệu quả về mặt chi phí cho môi trường nóng, không-có tác động mạnh như không khí và hơi nước.