Проблема перегрева дымоходов из стали, возможные причины, методы решения

Несколько фактов об AISI 304, ГОСТЫ и другие стандарты, характеристики сплава, дымоходы из стали

Сплав стали AISI 304 недаром считается одним из самых востребованных в промышленности металлов. Ниже это положение будет обосновано подробно, в сравнении с другими, более дорогими, марками сплавов. AISI 304 применяется при изготовлении медицинских приспособлений, посуды и столовых приборов, тары для жидкостей и сыпучих материалов, при создании декоративных и функциональных элементов в строительстве и архитектуре, оборудования для криогенной промышленности.

Данный сплав обладает хорошими гигиеническими качествами и достаточной коррозионной стойкостью в сельской местности и рядом с морем, но в агрессивной индустриальной среде уступает более дорогим маркам. Его применение наиболее обосновано при экстремально низких температурах, при которых его прочность растёт, а ударная вязкость падает значительно медленнее, чем у дорогих сплавов.

Различные модификации сплавов AISI 304

AISI 304 представлен на рынке в различных исполнениях:

  • с пониженным содержанием углерода, для работ с повышенными требованиями к прочности сварного шва;
  • с нагартовкой – повышенной прочности;
  • жаростойкая марка с включением титана и высоким содержанием углерода;
  • механической обработки;
  • глубокой и ротационной вытяжки;
  • с формовкой растяжением.

Если говорить непосредственно о производстве дымоходов, то, выполненные из стали AISI 304, они являются примером идеального соотношения цены и качества. Почему в данной области применения другие сплавы значительно проигрывают? Давайте обратимся к стандартам.

AISI, ГОСТ и EN

Химический состав марки стали AISI 304 описан в соответствующих документах американской системы и непосредственно в ASTM A 240. В других странах этот сплав маркируется иначе:

  • в России марке стали AISI 304 соответствует ГОСТ 08Х18Н10;
  • а AISI 304L – ГОСТ 03Х18Н11;
  • для сплава AISI 304 существует европейский аналог EN 1,4301;
  • сплаву AISI 304L соответствует EN 1,4306.

В производстве дымоходов применяется сплав 304 марки, но сплав 304L противопоказано использовать при высоких температурах.

Параметры сплава AISI 304

Рассмотрим экономические выгоды использования дымоходов из стали AISI 304 на примере сравнения со сплавом AISI 316.

  • Сплав AISI 304 может включать до 0,08% углерода, 2.0 – марганца, 0,045 – фосфора, 0,030 серы, 1,0 – кремния, 18-20% хрома, 8.0-10,15 никеля.
  • Механические свойства AISI 304 в среднем не уступают стали AISI 316. Предел прочности AISI 304 находится даже в более высоком диапазоне: 515-600 Н/мм2 (странно, но AISI 316 показывает в некоторых случаях худшие результаты – 580 Н/мм2), предел упругости 205-310 Н/мм2(у сплава AISI 316 также упругость равняется 310 Н/мм2), относительное удлинение 40-60 %, твёрдость – 170 HB, усталость – 240 N/mm2.

При сравнении становится ясно, что средние механические показатели марки стали AISI 304 всего на несколько единиц ниже, чем у AISI 316. Они не играют большой роли в изготовлении дымоходов, поэтому рационально применять менее дорогой сплав стали. Но прежде следует обратить внимание на следующие характеристики.

  • Окалина появляется на металле при температуре 850 градусов при периодическом накаливании, и при 925 градусах при постоянном воздействии. Безопасная температура печи - 110 градусов на 15% от её площади, внешняя поверхность дымохода может иметь температуру до 100-90 градусов. Хотя температура внутри дымохода поднимается выше указанной, при поддержании нормального режима функционирования печи окалина не образуется.
  • Рассмотрим предел прочности сплава в возможных границах: 380 Н/мм2 – предел прочности при температуре 600 градусов, 270 – при 700, 170 при 800, далее прочность падает до 90 Н/мм2.

Эти показатели уже значительно уступают показателям дымоходов из стали AISI 316. Если пользоваться некачественным топливом и перекалить дымоход, это может повлечь за собой разрушение трубы.

  • Упругость. При 550 градусах – 120 Н/мм2, при 600 – 80, при 650 – 50, при 700 – 30, при 800 – 10 Н/мм2.

Данный параметр немаловажен для дымохода. Предел текучести у сплава AISI 316 выше. В данном же случае, чем ниже показатель упругости, тем больше риски деформации внутреннего слоя металла в сэндвиче.

  • Низкие температуры. Рациональнее всего использовать эту марку стали при изготовлении элементов конструкций, предназначенных для эксплуатации при низких температурах.
  • Стойкость к коррозии. Стойкость к коррозии у дымоходов из стали AISI 304 на первый взгляд ниже, чем у дымоходов из стали AISI 316. Присутствуют постоянно высокие значения окисления в серной кислоте при средних температурах, а при температуре выше 80 градусов на AISI 304 активно воздействует и серная и азотная и фосфорная кислота в случае их высокой концентрации.

Звучит не слишком оптимистично. Но так ли важны описанные параметры в реальных условиях эксплуатации? Можно сказать, что данный сплав сильно уступает AISI 316 только при использовании в индустриальной среде, в которой коррозия за 10 лет эксплуатации съест 0,0076 мм стали, в то время как у AISI 316 – только 0,0051 мм.

Вывод

Если эксплуатировать дымоход из стали AISI 304 вне экстремальных температурных зон, то он не будет уступать дымоходу из стали AISI 316 по безопасности. Но если рассчитывать на более высокие температуры, то разумнее приобретать дымоход из стали AISI 316. В любом случае, дымоход не стоит перегружать, он должен быть спроектирован правильно, без лишнего давления на различные модули. Если смотреть на долгосрочные перспективы покупки дымохода из стали, то всё же предпочтение следует отдать сплаву AISI 316, так как он более стоек к высоким температурам и лучше сопротивляется коррозии.

Так же наша компания качественно смонтирует Вам дымоход. Обращайтесь!

 

11 октября 2014, 10:56 Обзоры специалистов 0    62 0

Комментарии ()