Nerezová ocel 304H vs 304L: pevnost při vysoké teplotě vs. svařitelnost

Normy a označení

304H (UNS S30409) a 304L (UNS S30403) jsou uhlíkové -řízené varianty typu 304 (UNS S30400). Oba jsou pokryty pro desky, plechy a pásy podle ASTM A240, pro bezešvé trubky podle ASTM A312, pro trubky kotlů a přehříváků podle ASTM A213 a v řadě EN 10088; označení JIS jsou SUS304H a SUS304L. Tyto dvě třídy jsou identické v obsahu chromu a niklu, ale liší se v uhlíku a tento jediný rozdíl řídí zcela odlišné provozní obálky: 304H je vysokoteplotní -třída, zatímco 304L je svařovací-první třída.

Chemické složení

Níže uvedené limity složení se řídí ASTM A240.

Prvek (hmot. %)	304H (S30409)	304L (S30403)
Uhlík	0.04-0.10	0,03, max
Mangan, max	2.0	2.0
Silikon, max	0.75	0.75
Fosfor, max	0.045	0.045
Síra, max	0.030	0.030
Chrom	18.0-20.0	18.0-20.0
Nikl	8.0-10.5	8.0-12.0
Dusík, max	0.10	0.10

304H vyžaduje minimální uhlík 0,04 %, což je opak nízko-uhlíkového designu 304L. Toto minimum uhlíku je záměrné: zaručuje vysrážení karbidů, které spojují hranice zrn a podporují pevnost při tečení při zvýšené teplotě.

Mechanické vlastnosti

Minimální hodnoty pokojové teploty pro žíhanou desku podle normy ASTM A240 jsou uvedeny níže.

Vlastnictví	304H	304L
Pevnost v tahu, min (MPa)	515	485
0,2 % mez kluzu, min (MPa)	205	170
Prodloužení v 50 mm, min (%)	40	40

Při pokojové teplotě je rozdíl mírný, ale s teplotou roste. Kvůli zaručenému obsahu uhlíku zůstává přípustné namáhání konstrukce ASME pro 304H použitelné až do asi 815 stupňů v tlakovém potrubí, zatímco 304L je omezeno na asi 425 stupňů ve stejných aplikacích; nad touto teplotou nízko-karbonová třída měkne a rychle teče.

Výkon při vysokých{0}}teplotách a pevnost při tečení

Creep je plastická deformace-závislá na čase při trvalém zatížení a zvýšené teplotě. Karbidy chrómu tvořené 0,04-0,10 % uhlíku 304H se vysrážejí jak na hranicích zrn, tak uvnitř zrn, odolávají klouzání hranic zrn{11}}a poskytují této třídě výrazně lepší pevnost při tečení než 304L nad 500 stupni. Komponenty pracující nepřetržitě mezi 500° a 815° těží z 304H: podnosy a přípravky pro průmyslové pece, trubky přehřívače a dohřívače parních kotlů, výfukové komponenty plynových turbín a motorů, zařízení pro tepelné zpracování a vysokoteplotní-potrubí. Při cyklickém ohřevu a chlazení stabilní struktura 304H také snižuje poškození tepelnou únavou ve srovnání s měkčí nízkouhlíkovou třídou.

Svařitelnost, výroba a výběr

304L existuje pro svařování. Limit 0,03 % uhlíku zabraňuje vysrážení karbidů chrómu v tepelně-zasažené zóně, takže velké svařované konstrukce, jako jsou chemické skladovací nádrže, nádoby na zpracování potravin a farmaceutická zařízení, lze použít ve -svařovaném stavu bez následného-tepelného zpracování po svařování. 304Zóna H je oproti tomu u vyššího rizika tepelného ošetření. 304vyvolená senzibilizace obecně nepostižena{} svařované korozivní sestavy; když se svařuje 304H, může být nutné rozpouštěcí žíhání k obnovení plné tažnosti a odolnosti proti korozi. 304H obvykle stojí více než 304L kvůli přísnější kontrole uhlíku. Pravidlo výběru: zvolte 304H pro zátěžové-vysokoteplotní komponenty-nad 500 stupňů a zvolte 304L pro svařované nádoby, nádrže a potrubí v korozivním provozu pod asi 425 stupňů.

Často kladené otázky

Co znamená H v 304H?H označuje kontrolovaný rozsah uhlíku 0,04-0,10 % specifikovaný pro pevnost při vysokých teplotách, zejména odolnost proti tečení.

Proč se 304L nazývá nízkouhlíkové?Jeho uhlík je omezen na max. 0,03 %, což je asi jedna-třetina standardu 304, aby se zabránilo senzibilizaci během svařování.

Lze 304L použít při vysoké teplotě?Není určeno-pro nosnou službu; 304L je omezen na asi 425 stupňů v tlakových aplikacích, protože jeho pevnost při tečení je nízká.

Je 304H vhodný pro svařované chemické nádrže?Obecně ne; vyšší uhlík zvyšuje riziko senzibilizace v tepelně-zasažené zóně, proto je pro svařovaný korozivní provoz preferován 304L.

Jsou 304H a 304L magnetické?Oba jsou v zásadě ne-magnetické v žíhaném stavu; zpracování za studena může vyvolat mírnou magnetickou odezvu.

Která norma se vztahuje na trubky kotle 304H?ASTM A213 TP304H pro bezešvé trubky kotle, přehříváku a výměníku tepla a ASTM A240 pro desku a plech.

Často kladené otázky

Q1. Jaké jsou uhlíkové limity 304H a 304L?
304H (UNS S30409) vyžaduje kontrolovaný rozsah uhlíku 0,04-0,10 procenta, zatímco 304L (UNS S30403) omezuje uhlík na maximum 0,03 procenta; chrom 18,0-20,0 a nikl 8,0-10,5 jsou společné pro oba, přičemž 304L je povoleno až do 12,0 procenta niklu.

Q2. Jaké jsou jejich mechanické vlastnosti při-pokojové teplotě?
Podle ASTM A240 vykazuje 304H minimální pevnost v tahu 515 MPa a 0,2 procenta meze kluzu 205 MPa, zatímco 304L vykazuje 485 MPa a 170 MPa v tomto pořadí; oba mají minimální prodloužení 40 procent v 50 mm.

Q3. Jaké teplotní limity platí při tlakovém návrhu?
Vzhledem k zaručenému obsahu uhlíku zůstává přípustné namáhání konstrukce ASME pro 304H použitelné až do asi 815 C v tlakovém potrubí, zatímco 304L je omezeno na asi 425 C ve stejných aplikacích; nad touto teplotou nízko-karbonová třída měkne a rychle teče.

Q4. Proč uhlík dává 304H jeho pevnost při tečení?
Karbidy chrómu tvořené 0,04-0,10 procenty uhlíku se vysrážejí jak na hranicích zrn, tak uvnitř zrn, odolávají klouzání na hranicích zrn a poskytují výrazně lepší pevnost při tečení než 304L nad asi 500 C.

Q5. Kdy by měla být vybrána každá třída?
Zvolte 304H pro zátěžové-vysokoteplotní- komponenty nad přibližně 500 C, jako jsou rošty pece, trubky přehříváku a meziohřívače, na které se vztahuje ASTM A213 TP304H, a komponenty výfuku; zvolte 304L pro svařované nádoby, nádrže a potrubí v korozivním provozu pod cca 425 C, kde může být použit jako-svařovaný bez následného-tepelného zpracování po svařování.