Детали трубопроводов AISI 310

Содержание

1. Расшифровка
2. Химический состав
3. Аналоги
4. Физические свойства
5. Область применения
6. Модификации

Изготавливаются серийно детали трубопроводов AISI 310 методами литья, деформации в холодном и горячем состоянии, вытачивания на токарных, фрезерных станках. Материал по умолчанию относится к А3 аустенитной группе нержавеющих сталей с высоким содержанием никеля и хрома в соотношении 20/25%.

Расшифровка

В стандартах американского института стали и сплавов принят следующий порядок условного обозначения:

·         AISI – тип нормативного документа;

·         трехзначная цифра – указывает на нержавеющую сталь;

·         первая цифра 3 – сталь с аустенитной внутренней структурой;

·         две следующих цифры 10 – порядковый номер сплава внутри своей категории и группы.

Относится AISI 310 к аустенитным хромоникелевым нержавеющим жаропрочным сталям с низким содержанием углерода. Американский стандарт нормирует только обозначение, химический состав и механические свойства нержавеющего сплава.

Одинаковым способом отвод AISI 310 обозначается и у ряда азиатских, европейских производителей. В отечественных ГОСТ марка стали 20Х23Н18 указывается полностью, без шифра, сразу после толщины стенки фитинга.

Химический состав

Вся серия 300 по классификации американского стандарта AISI считается самой эффективной по составу и внутренней структуре в борьбе с межкристаллитной коррозией МКК. Для этого внутри нее используются легирующие добавки – ниобий или титан, пятикратно превышающие количество углерода в сплаве.

В обычном состоянии при нагреве свыше +850°С избыточный хром образует с углеродом стали карбиды. Зерна аустенитной стали теряют на границах своих участках электрохимический потенциал, и поглощаются внешней коррозионной средой.

Титан и ниобий замещают собой хром, оставляя его внутри сплава, образуя с углеродом карбиды. Концентрация хрома не может снизиться менее 12%, сталь остается стабильной к МКК.

Однако такие стали имеют высокую себестоимость из-за дорогих легирующих добавок. Поэтому в AISI 310 использована другая, не менее эффективная методика борьбы с межкристаллитной коррозией:

·         количество углерода снижено до 0,2% (в разных справочниках указано менее 0,25%, 0,3%, 0,5% и, даже <1%);

·         карбид хрома Cr₂₃C₆ из-за недостатка углерода, то есть одного из компонентов химической реакции, образуется в гораздо меньших количествах;

·         очагов МКК становится на несколько порядков меньше.

Химический состав коррозионностойкой жаропрочной стали AISI 310 имеет следующий вид:

·         углерод (C) – 0,2%;

·         железо (Fe) – 49 – 75%;

·         сера (S) – менее 0,03%;

·         фосфор (P) – до 0,045%;

·         азот (N) – 0,5%;

·         кремний (Si) – 1 – 1,5%;

·         марганец (Mn) – менее 2%;

·         хром (Cr) – 24 – 26%;

·         никель (Ni) – 19 – 22%.

В данном случае азот, сера и фосфор являются сопутствующими (остаточными), а не легирующими элементами, в отличие от марганца и кремния.

Самым опасным для данного сплава считается интервал температур от +600°С до +800°С. железо переходит в омега фазу, становится хрупким. При дальнейшем нагреве рабочей среды характеристики стали восстанавливаются. Поэтому детали трубопроводов AISI 310 обычно эксплуатируют при +1000°С.

Аналоги

В нормативной документации других стран нержавейка AISI 310 соответствует следующим маркам стали:

·         Евросоюз (EN) – 1/4845;

·         Россия (ГОСТ) – 20Х23Н18;

·         Франция (AFNOR) – Z8CN 25-20;

·         Германия (DIN) – X8CrNi25-21;

·         Япония (JIS) – 310;

·         Великобритания (BS) – 310S35.

Типовым сортаментом для нержавеющей стали AISI 310 является:

·         квадрат кованый 50 – 750 мм;

·         непрерывная заготовка квадратная 138, 150, 205 и 265 мм;

·         круг кованый 65 – 700 мм;

·         непрерывно-литая заготовка прямоугольного сечения 475х340 мм;

·         проволока профильная и круглая 1 – 60 кв. мм и 0,13 – 22 мм;

·         заготовка квадратная сортопрокатная 50 – 320 мм;

·         калиброванный шестигранник, квадрат и круг 2 – 55 мм, 2 – 50 мм и 0,8 – 130 мм, соответственно;

·         горячекатаный шестигранник, квадрат и круг 2 – 57 мм, 50 – 160 мм и 7 – 250 мм, соответственно;

·         катанка шестигранная и круглая 12,4 – 28 мм и 4,5 – 32 мм.

Таким образом, из разного проката модно изготовить отвод нержавеющий AISI 310 сварной, литой, кованый или точеный.

Физические свойства

Конструкционный материал AISI 310 обладает следующими характеристиками:

·         твердость 172 HB по Бриннелю;

·         предел текучести 205 МПа;

·         предел прочности 515 МПа;

·         относительное удлинение 40%;

·         усталостная прочность 260 Н/мм²;

·         Плотность 7,83 г/мм³.

Предназначен фланец AISI 310 для трубопроводов, транспортирующих окисляющие среды при экстремально высоких температурах +1100°С.

Область применения

С учетом высоких показателей окалиностойкости и жаропрочности детали трубопроводов AISI 310 востребованы в следующих промышленных отраслях:

·         строительство;

·         машиностроение;

·         приборостроение;

·         добыча газа, нефти;

·         химическая промышленность;

·         переработка нефти, газа;

·         металлургия.

Из нержавейки изготавливаются декоративные интерьерные элементы, нагревательные элементы печей, кованые, сварные и литые фитинги, корпусные детали трубопроводной арматуры.

Модификации

Единственной разновидностью нержавейки AISI 310 является сплав 310S. По регламенту AISI стоящая в конце обозначения буква S указывает на нормальное содержание углерода менее 0,08% вместо 0,2% в базовой версии. Поэтому ближайшим аналогов в ГОСТ РФ для этой стали является марка 10Х23Н18, а не 20Х23Н18.

Аналоги за рубежом – это 2361 по SS Швейцарии, 0Cr25N20 по GB Китая, F331 по UNE Испании, X6CrNi25-20 по UNI Италии, X8CrNi25-21 по DIN Германии, 1.4842 по EN Евросоюза, 310S16 по BS Великобритании, Z12CN25-20 по ANOR Франции, SUS310S по JIS Японии.

Снижение процента такой составляющий сплава, как углерод, в AISI 310S позволило дополнительно увеличить инертность материала к межкристаллитной коррозии, и немного улучшить свариваемость.