Аксессуары из легированной стали являются краеугольным камнем промышленности.

1. Уникальный состав жаропрочной легированной стали.

Ключ к превосходным характеристикам жаропрочной легированной стали в условиях высоких температур заключается в ее уникальном составе. Ключевые элементы, такие как хром, молибден, никель, ванадий и вольфрам, а также карбиды и твердые растворы, работают вместе, придавая легированной стали ее выдающиеся свойства.

Хром является основным легирующим элементом нержавеющей стали и обладает превосходной коррозионной стойкостью при высоких температурах. Оксидный слой, который он образует на поверхности стали, может эффективно предотвращать дальнейшее окисление и образование окалины. Например, когда содержание хрома в стали достигает 12%, стойкость стали к высокотемпературному окислению значительно улучшается. Когда содержание хрома достигает 22%, стойкость стали к высокотемпературному окислению становится чрезвычайно хорошей при температуре 1000°C.

Молибден увеличивает прочность стали при высоких температурах, улучшает устойчивость к точечной и щелевой коррозии и помогает улучшить сопротивление ползучести. Молибден — тугоплавкий металл с высокой температурой плавления (2625°C). Его твердый раствор в основном металле может повысить температуру рекристаллизации твердого раствора. В низколегированной жаростойкой стали молибден упрочняет твердый раствор и образует мелкие карбидные фазы, такие как обычная хромомолибденовая низколегированная сталь (сталь 9/4Cr1Mo).

Никель повышает ударную вязкость и прочность стали при высоких температурах и, в частности, уменьшает охрупчивание, которое может быть вызвано содержанием хрома. Никель — элемент, расширяющий область γ-фазы и образующий бесконечный твердый раствор. В жаростойкой стали при содержании никеля не менее 25 % сталь может получить чистую аустенитную структуру при комнатной температуре.

Ванадий повышает прочность стали, особенно при работе при высоких температурах, а также улучшает прокаливаемость и износостойкость. Добавление 0,5% ванадия в сталь может улучшить структуру зерен и улучшить прочность и ударную вязкость. Карбиды, образованные ванадием и углеродом, могут улучшить стойкость к водородной коррозии при высоких температурах и давлениях.

Вольфрам может улучшить жаропрочность и сопротивление ползучести. Это тугоплавкий металл с высокой температурой плавления (3380 ° C). Его твердый раствор в основном металле может повысить температуру рекристаллизации твердого раствора. В жаропрочной стали перлитного типа добавление вольфрама может улучшить термическую прочность твердого раствора; в жаропрочной стали ферритного типа добавление вольфрама может укрепить твердый раствор α-фазы и вызвать дисперсионное упрочнение.

Карбиды, образованные из таких элементов, как вольфрам, молибден и хром, стабильны при высоких температурах и обеспечивают прочность и износостойкость. Твердый раствор, образованный такими элементами, как никель и марганец, улучшает механические свойства сплава, повышая его сопротивление ползучести и сохраняя прочность при высоких температурах. Синергетический эффект этих компонентов делает жаропрочную легированную сталь идеальной для высокотемпературных сред.

2. Общие уровни и характеристики

Различные марки жаропрочной легированной стали.

P11 и P22: Труба из сплава высокого давления P11 изготовлена из легированной стали P11 и обладает превосходной термостойкостью и коррозионной стойкостью. Он содержит более высокую долю хрома и молибдена, которые могут сохранять высокую прочность и стойкость к окислению при высоких температурах. Р11 и Р22 — это хромомолибденовые легированные стали, широко используемые в котлах, сосудах под давлением и трубопроводах в энергетической отрасли. Например, сталь P22 представляет собой низколегированную сталь 2,25Cr-1Mo с высокой термической прочностью, хорошей стойкостью к окислению, стойкостью к водородной коррозии и сварочными характеристиками. Она широко используется в высокотемпературном оборудовании, таком как котлы электростанций.

F91: F91 — это усовершенствованная легированная сталь, содержащая хром, молибден и ванадий. Он используется в паровых трубопроводах и других высокотемпературных устройствах, обеспечивая превосходную прочность и долговечность при высоких температурах. F91 не только обладает высокой стойкостью к окислению и стойкостью к высокотемпературной паровой коррозии, но также обладает хорошей ударной вязкостью, высокими и стабильными долговременными пластическими и термическими прочностными свойствами. Когда рабочая температура ниже 620°C, эксплуатационные нагрузки выше, чем у аустенитной нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь 310 и 321: нержавеющая сталь 310 обладает высокой устойчивостью к окислению и окалине при температуре до 1100°C и используется в печах и реакторах. Нержавеющая сталь 321 имеет добавление титана и может использоваться в тех случаях, когда требуется стойкость к межкристаллитной коррозии при высоких температурах. Например, нержавеющая сталь 321 представляет собой аустенитную нержавеющую сталь 18/8 (304), стабилизированную титаном, и не подвергается межкристаллитной коррозии при нагревании в диапазоне температур выделения карбидов 425–900°C.

Характеристики жаропрочной легированной стали

Жаростойкая легированная сталь обладает жаропрочностью и способна сохранять высокую прочность в условиях высоких температур. Это одна из ее важных характеристик, отличающая ее от обычной стали. Например, F91 обладает отличными свойствами материала при высоких температурах, его предел прочности должен достигать более 585 МПа, а предел текучести — более 415 МПа.

Химическая стабильность также является важной характеристикой жаропрочных легированных сталей. Хром, алюминий, кремний и другие элементы могут способствовать образованию плотной оксидной пленки на поверхности металла при высоких температурах, предотвращающей дальнейшее окисление и повышающей стойкость стали к окислению и устойчивости к высокотемпературной газовой коррозии. Например, хром образует на поверхности стали защитный оксидный слой, предотвращающий дальнейшее окисление и образование окалины при высоких температурах.

Жаропрочная легированная сталь делится на две категории: устойчивая к окислению сталь и жаропрочная сталь. Разнообразная классификация отвечает потребностям различных областей. Стойкая к окислению сталь обладает хорошей химической стабильностью, но выдерживает относительно небольшие нагрузки, жаропрочная сталь требует более высокой жаропрочности и стойкости к окислению. Жаростойкая сталь часто используется для производства промышленного оборудования, такого как котлы, паровые турбины и энергетическое оборудование, а также высокотемпературных рабочих частей в таких отраслях промышленности, как авиация и нефтехимия, и играет важную роль в этих областях.

3. Широкое применение в высокотемпературной промышленности.

Область производства электроэнергии

На тепловых электростанциях важную роль играют аксессуары из жаропрочной легированной стали. Являясь одним из основных устройств, котел должен выдерживать высокую температуру и высокое давление пара. Жаростойкая легированная сталь способна сохранять стабильную работу в таких суровых условиях и обеспечивать безопасную эксплуатацию котла. Например, на сверхсверхкритических теплоэлектростанциях с температурой 700℃ сверхсверхкритические жаропрочные сплавы используются для изготовления роторов паровых турбин, котлов и другого оборудования. В 2021 году производство тепловой энергии в моей стране составило 71,13% от общего производства электроэнергии в обществе. Для достижения «углеродной нейтральности» крайне важно повысить тепловой КПД тепловых энергоблоков и сократить потребление энергии и выбросы углерода. жаропрочная легированная сталь как раз отвечает этому требованию.

Пароперегреватель отвечает за превращение насыщенного пара в перегретый пар, и его рабочая температура чрезвычайно высока. Жаростойкая легированная сталь здесь может противостоять эрозии высокотемпературного пара, сохранять структурную целостность и повышать эффективность теплообмена. Теплообменники требуют эффективной теплопередачи между жидкостями различной температуры, а хорошая теплопроводность и высокая термостойкость жаропрочной легированной стали делают ее идеальным выбором материала. При работе паровой турбины такие компоненты, как лопатки, вращаются с большой скоростью и выдерживают действие высокотемпературного пара, что требует чрезвычайно высокой прочности и термостойкости материалов. Жаростойкая легированная сталь может обеспечить стабильную работу паровых турбин при высоких температурах и высоких давлениях, снизить частоту остановок и повысить эффективность выработки электроэнергии.

нефтехимическая промышленность

Такое оборудование, как реакторы, печи и дистилляционные установки на нефтеперерабатывающих и химических перерабатывающих предприятиях, должно работать в средах с высокими температурами и агрессивными химическими веществами. Фитинги из жаростойкой легированной стали отвечают этим строгим требованиям. В реакторе происходят различные химические реакции, при этом температура и давление часто меняются. Сопротивление ползучести, стойкость к окислению и окалиностойкость жаропрочной легированной стали позволяют ей выдерживать такие сложные условия работы и обеспечивать плавное течение реакции.

Печи являются ключевым оборудованием для высокотемпературной обработки в нефтехимической промышленности, температура которой обычно превышает несколько тысяч градусов. Жаропрочная легированная сталь сохраняет прочность и стабильность при таких высоких температурах, предотвращая деформацию и повреждение оборудования. Дистилляционные устройства необходимы для разделения веществ с разной температурой кипения при высоких температурах, что требует высокой термостойкости и химической устойчивости материалов. Уникальный состав жаропрочной легированной стали делает ее устойчивой к агрессивным химикатам, обеспечивая эффективный и безопасный процесс дистилляции.

Например, сплав 2535Nb, как жаропрочный сплав на основе железа и никеля, в основном используется для сварки печей центробежно-литого трубчатого риформинга в нефтехимической промышленности. Он может эффективно противостоять высокотемпературному окислению и коррозии, обеспечивая качество и безопасность сварки. Кроме того, мы поставляем отливки из жаропрочной легированной стали для подвесок труб нефтехимических нагревательных печей, таких как промежуточные трубные пластины, крюки, крючки и т. д., которые могут обеспечить стабильную поддержку нагревательной печи в условиях высоких температур.

Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической промышленности такие компоненты, как реактивные двигатели и турбины, в значительной степени зависят от жаростойкой легированной стали. Когда работает реактивный двигатель, температура камеры сгорания может достигать тысяч градусов, а такие компоненты, как лопатки турбины и направляющие аппараты, должны выдерживать огромные термические и механические нагрузки. Высокотемпературная прочность, стойкость к окислению и сопротивление ползучести жаропрочной легированной стали позволяют ей сохранять структурную целостность и производительность в таких экстремальных условиях.

Например, применение суперсплавов в турбинах авиационных двигателей имеет решающее значение. Лопатки турбин авиационных двигателей относятся к числу деталей, выдерживающих самые серьезные температурные нагрузки и самые суровые рабочие условия, а также предъявляющих очень строгие требования к материалам. Жаропрочные сплавы для направляющих должны обладать достаточной жаропрочностью, длительными свойствами ползучести, хорошими термоусталостными свойствами, высокой стойкостью к окислению и свойствами горячей коррозии. Жаропрочные сплавы для турбинных лопаток должны обладать высоким сопротивлением ползучести и длительной прочностью на разрушение, достаточной пластичностью и ударной вязкостью при температуре эксплуатации. Диск турбины, являющийся самой крупной вращающейся несущей деталью, требует, чтобы сплав имел наивысший предел текучести, ударную вязкость и другие свойства при рабочей температуре. Отличные свойства жаропрочной легированной стали служат надежной гарантией развития авиакосмической промышленности.