Acciaio inossidabile 309 e 310S: selezione di leghe resistenti-all'ossidazione alle alte temperature

 

Quali sono le composizioni chimiche, le capacità di alta-temperatura e gli usi principali di 309 e 310S?
Il grado 309 contiene in genere il 22-24% di cromo e il 12-15% di nichel. Il grado 310S (la versione a basso tenore di carbonio del 310) contiene il 24-26% di cromo e il 19-22% di nichel. Il contenuto di lega più elevato del 310S consente di formare una scaglia di ossido di cromo più stabile e protettiva. 309 è generalmente adatto per il servizio continuo fino a circa 1050°C (1922°F), mentre il 310S può essere utilizzato in continuo fino a circa 1150°C (2102°F) in atmosfere ossidanti. 309 è comunemente utilizzato per parti di forni come tubi radianti, storte e trattamenti termici fixtures. 310S è specifico per applicazioni più impegnative come tubi per bruciatori radianti, tubi per reformer in impianti petrolchimici e componenti di forni ad alta temperatura.

In che modo la differenza di prestazioni influisce sulla scelta di componenti specifici del forno?
Selezionare 309 per componenti in condizioni moderatamente severe, come tubi radianti di forni, storte e dispositivi per trattamenti termici in cui le temperature sono elevate ma in genere rimangono inferiori a 1100°C. È una scelta-economica per molte applicazioni di riscaldamento industriale. Scegli 310S per le zone più critiche e calde, come ugelli dei bruciatori, tubi dei bruciatori radianti, parti interne del calcinatore ad alta-temperatura e parti direttamente esposte al contatto della fiamma o ad atmosfere cementanti. Per l'affidabilità a lungo-termine nelle condizioni più difficili, l'investimento nel 310S è giustificato.

Quali sono le differenze di fabbricazione tra queste due leghe simili ad alta-temperatura?
Entrambe le leghe hanno tassi di incrudimento-alti e richiedono più potenza per la formatura e la lavorazione rispetto alle qualità standard. La saldatura è semplice utilizzando metalli d'apporto corrispondenti (ER309 per 309, ER310 per 310S). Un passaggio fondamentale per entrambi è la ricottura post-soluzione di saldatura, che dissolve eventuali carburi di cromo secondari che potrebbero essersi formati e ripristina la resistenza ottimale alla corrosione e al calore. A causa della loro elevata dilatazione termica, in ogni assemblaggio devono essere previste tolleranze per l'espansione e la contrazione.

Dal punto di vista dei costi, quando è essenziale specificare il più costoso 310S?
È essenziale specificare 310S quando la temperatura operativa continua supera il limite di sicurezza di 309 o quando l'atmosfera è fortemente carburante o contiene composti di zolfo. Se un componente realizzato in 309 si è guastato prematuramente a causa di un eccessivo ridimensionamento, distorsione o infragilimento, l'aggiornamento a 310S è il passo logico. Per le nuove apparecchiature progettate per funzionare ai limiti massimi della capacità dell'acciaio inossidabile, la specifica del 310S fin dall'inizio garantisce la durabilità ed evita costosi tempi di fermo macchina non pianificati per le sostituzioni.

Quali linee guida finali dovrebbero seguire un progettista di forni o un tecnico della manutenzione?
Basare sempre la scelta del materiale sul massimocontinuotemperatura operativa, non la temperatura di picco o intermittente. Consultare i grafici dell'atmosfera del forno e i dati dei fornitori. Se la temperatura supera i 1100°C in un'atmosfera ossidante, 310S è la scelta predefinita. Per temperature comprese tra 950 e 1100°C, 309 può essere sufficiente, ma considerare 310S per una maggiore durata o se l'atmosfera è variabile. Documentare la logica della selezione con riferimento ai dati di temperatura e atmosfera.