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1150 ° C의 용광로가 포효하는 가장 용서할 수없는 산업 환경에서 부식성 가스는 재료 표면을 공격하고 열 응력이 구조적 무결성을 위협합니다. 프리미엄 오스테 나이트 스테인리스 스틸로서,이 파이프 (전 세계 AISI 310 또는 DIN 1.4810으로 알려짐)는 극도의 열과 화학 침략의 이중 문제를 무시하기 위해 높은 크롬 및 니켈 조성물로 설계됩니다. 원활한 구조는 용접을 제거하여 고장이 선택되지 않은 가혹한 조건에서 균일 한 성능을 보장합니다. 이 포괄적 인 가이드는 합금 과학, 실제 응용 프로그램 및 올바른 공급 업체를 선택하기위한 중요한 고려 사항을 탐구합니다.
UNS S31000은 타협하지 않는 고온 및 부식성 환경을 위해 설계된 고성능 스테인레스 스틸 등급입니다. 300 시리즈 오스테 나이트 패밀리에 속한이 제품은 상승 된 크롬 (24-26%)과 니켈 (19-22%) 함량으로 눈에 띄며 산화, 황화 및 열 피로에 대한 강력한 방어를 만듭니다. 단일 빌릿에서 파이프를 강화하는 원활한 제조 공정은 약점을 제시하지 않아서 공동 고장으로 인해 치명적인 결과를 초래할 수있는 응용 분야에 이상적입니다.
크롬 우세 : 24-26%에서 크롬은 1150 ° C에서도 스케일링 및 산화에 저항하는 밀도가 높고 부착 된 산화 크롬 층 (CRAP)을 형성합니다. 이 층은 304 또는 316과 같은 낮은 염소 합금의 층보다 두껍고 안정적이므로 극한 열에 지속적으로 노출되는 데 적합합니다.
니켈의 안정화 역할 : 19-22% 니켈 함량은 오스테 나이트 구조를 안정화시켜 위상 변형을 방지하여 고온에서의 부식 또는 부식을 유발할 수 있습니다. 니켈은 또한 합금의 연성을 향상시켜 균열없이 복잡한 형성 작업을 견딜 수있게합니다.
탄소 균형 : 탄소 함량이 ≤0.15%인 UNS S31000은 적당한 용접 성으로 고온 강도를 균형을 이룹니다. 탄소가 높을수록 크리프 저항이 향상되지만 중요한 응용 분야에서 탄화물 침전을 피하기 위해 신중한 용접 관행이 필요합니다.
탁월한 내열성 : 1150 ° C (연속 사용) 및 1200 ° C (간헐적 사용)에서 스케일 형성에 저항하여 309 및 저금리 등급을 능가합니다.
크리프 및 피로 저항성 : 지속적인 고온 하중 하에서 기계적 무결성을 유지하며 870 ° C에서 10,000 시간 동안 크리프 파열 강도가 ~ 120 MPa입니다.
부식 저항성 : 고 염화물 환경에는 최적화되지는 않지만 연도 가스, 공기 산화 및 가벼운 화학 공격의 황화에 저항합니다.
UNS S31000 완벽한 파이프의 탁월한 성능은 정확한 화학 화장 및 기계적 행동에서 비롯됩니다.
| 요소 | 백분율 범위 역할을위한 엔지니어링 | 고온 성능에서 극단 |
|---|---|---|
| 크롬 (CR) | 24.0–26.0% | 높은 온도에서 스케일링 및 부식에 저항하는 보호 산화물 층을 형성합니다. |
| 니켈 (NI) | 19.0–22.0% | 오스테 나이트 구조를 안정화시켜 열 순환에 대한 인성 및 저항성을 향상시킵니다. |
| 탄소 (C) | ≤0.15% | 고온 강도에 기여합니다. 더 높은 탄소 보조제 크리프 저항이지만 신중한 용접이 필요합니다. |
| 실리콘 (SI) | ≤1.5% | 고온에서의 스케일링 및 산화에 대한 저항성을 향상시킵니다. |
| 망간 (MN) | ≤2.0% | 형성 및 용접 공정 중 작업 성을 향상시킵니다. |
| 인 (P) | ≤0.045% | 고열 애플리케이션에서의 손상을 방지하기 위해 최소화되었습니다. |
| 황 (S) | ≤0.030% | 용접 성을 향상시키고 뜨거운 균열을 피하기 위해 감소했습니다. |
UNS S31000은 넓은 온도 스펙트럼에서 중요한 기계적 특성을 유지합니다.
실내 온도 :
인장 강도 : 515–700 MPa (74,700–101,500 psi)
항복 강도 : ≥205 MPa (29,700 psi)
신장 : ≥40% (50mm), 열교환 기 또는 용광로 구성 요소에 대한 복잡한 형성이 가능합니다.
고온 성능 :
870 ° C에서 : 인장 강도는 ~ 275 MPa로 남아있어 고열 영역의 신뢰성을 보장합니다.
크리프 저항 : 변형 속도는 100 MPa 스트레스 하에서 870 ° C에서 10,000 시간당 1% 미만입니다.
연속 서비스 온도 : 1150 ° C (2100 ° F)
간헐적 인 서비스 온도 : 1200 ° C (2190 ° F)
부식 저항성 : 황 가스, 질산 및 유기 화합물에 효과적이지만 염화물이 풍부한 환경 (예 : 해수 또는 디 싱 소금)에는 권장되지 않습니다.
UNS S31000 완벽한 조건에서 성능을 보장하기 위해 엄격한 국제 표준을 준수합니다.
ASTM 표준 :
ASTM A312 : 고온 및 일반적인 부식 에너지 응용 분야를위한 원활한 스테인레스 스틸 파이프를 덮습니다.
ASTM A213 : 발전 및 산업 용광로에 중요합니다.
ASTM A269 : 화학 가공 및 열교환기를 사용하는 것들을 포함하여 일반 목적 스테인레스 스틸 튜브에 적용됩니다.
국제 등가물 :
DIN 1.4810 (독일), JIS SU310 (일본), EN 10088-2 : X12CRNI25-21 (유럽).
산업 별 표준 :
ASME BPVC 섹션 I (파워 보일러), API 5L (석유 및 천연 가스 산업) 및 Norsok M-650 (해외 공정 장비).
UNS S31000 파이프는 다양한 산업 요구에 맞게 광범위한 크기로 제공됩니다.
외경 (OD) :
소규모 : 항공 우주 배기 시스템과 같은 정밀 응용 분야의 경우 6–50 mm (0.24–1.97 ').
중간 : 산업 용광로 튜브 및 화학 반응기 배관의 경우 65–219 mm (2.56–8.62 ').
대형 : 고압 보일러 파이프 및 폐기물 소각로 덕트의 경우 273–630 mm (10.75–24.8 ').
벽 두께 :
SCH10S : 1.2–3.0 mm (저압, 고온 덕트의 경우 경량).
SCH40S : 3.2–9.5 mm (대부분의 산업 응용 분야의 표준).
SCH80S : 4.5–15.0 mm (고압 고속도로 시스템의 경우 무거운 벽).
길이:
표준 : 6m (20ft) 또는 12m (40ft).
커스텀 : 특수 설치를위한 절단 길이, U 벤드 또는 코일 (예 : 정유소의 나선형 열 교환기 튜브).
절인 : 산 처리 된 산 처리 된 밀 스케일을 제거하고 고열 환경에서 산화 저항을 최대화하는 데 필수적인 밀도의 크롬 산화물 층의 형성을 촉진합니다.
어닐링 : 냉간 작동 후 연성을 회복시키기 위해 열처리 된 열처리, 열 방지 특성을 손상시키지 않고 파이프를 구부리거나 용접 할 수 있습니다.
연마 (특별 순서) : 마찰 또는 미학이 낮은 응용 분야의 부드러운 표면은 극단적 인 강력한 환경에서는 덜 일반적입니다.
UNS S31000 원활한 파이프는 기존 재료가 실패한 산업에서 뛰어나서 가장 까다로운 조건에서 신뢰할 수있는 성능을 제공합니다.
용광로 인프라 : 열처리 시설의 복사 튜브, 머플 용광로 및 레토르트는 1000-1150 ° C의 연속 온도를 견뎌냅니다. 원활한 구조는 제어 대기 중 용광로에서 가스 누출을 방지합니다.
사례 연구 : 강철 어닐링 플랜트는 309 개의 스테인레스 스틸 튜브를 UNS S31000으로 대체하여 스케일링 및 산화 감소로 인해 1100 ° C 용광로에서 성분 수명을 50% 연장했습니다.
세라믹 및 유리 제조 : 가마 안감과 뜨거운 가스 덕트에 사용되어 실리카 연기 및 용융 유리 부산물의 부식 효과에 저항합니다.
보일러 및 과열기 튜브 : 870–1095 ° C에서 작동하며 최대 200 bar의 압력을 가하는 석탄 화력 발전소에서 고압 증기를 운반합니다. 크리프 저항은 중요한 에너지 생산 시스템에서 장기적인 신뢰성을 보장합니다.
가스 터빈 배기 장치 : 조합주기 발전소에서 온도 스파이크를 1200 ° C로 견딜 수 있으며, 연소 부산물로부터의 열 피로 및 황화에 저항합니다.
폐기물-에너지 공장 : 소각로 튜브 및 연도 가스 시스템에 사용되며, 염산 및 황 산화 황과 같은 부식성 배출.
고온 반응기 : 900-1100 ° C에서 흡열 반응 (예 : 에틸렌 생산)을 둘러싸고 수소, 메탄 및 기타 공정 가스로부터의 분해에 저항합니다.
촉매 재생 시스템 : 정유소 촉매 층에서 주기적 가열 및 냉각을지지하며, 균열없이 빠른 열 변화를 견딜 수 있습니다.
열 교환기 : 열전 전달 효율을 최적화하는 U- 벤드 구성과 함께 석유 화학 식물의 핫 프로세스 스트림과 냉각제 사이의 열 전달.
용융 금속 취급 : 파운드리에서 용융 알루미늄, 강철 또는 구리를 운반하여 흐르는 금속의 마모 및 빠른 온도 변화로 인한 열 충격 (예 : 1600 ° C 용융 강에서 주변 공기까지).
연속 주조 장비 : 빌릿 및 슬래브 캐스터에 사용되어 용융 금속 접촉 및 물 담금질의 가혹한 조건을 견뎌냅니다.
제트 엔진 구성 요소 : 군용 항공기의 배기 노즐 및 애프터 버너 섹션으로 최대 1200 ° C까지 단기 온도를 허용합니다.
산업용 버너 : 고온 용광로의 연료 라인 및 연소실, 불완전한 연소 제품의 부식에 저항합니다.
UNS S31000 완벽한 파이프를 생산하려면 합금 조성 및 가공을 유지하기위한 가공 및 가공에 대한 세심한 제어가 필요합니다.
밀접하게 제어 된 크롬 및 니켈 수준을 갖춘 고순도 강철 빌릿이 공급됩니다. 각각의 빌릿은 산화 저항성을 손상시킬 수 있기 때문에 UNS S31000 표준을 준수하기 위해 분광 분석을 거쳐 UNS S31000 표준을 준수합니다.
뜨거운 피어싱 : 빌렛은 플라스틱까지 1200–1250 ° C로 가열 된 다음 맨드 릴로 뚫어 중공 쉘을 형성합니다. 이를 통해 용접이 제거됩니다.이 용접은 고열 응용 분야에서 구조적 무결성을 유지하기위한 중요한 단계 인 용접을 제거합니다.
핫 롤링 : 쉘은 직경과 벽 두께를 줄이기 위해 롤링되어 대형 직경 파이프에 이상적입니다. 더 작은 크기의 경우, 다이를 통한 차가운 드로잉은 정확한 치수와 매끄러운 표면을 달성하지만 냉간 작동은 경도를 약간 증가시킬 수 있습니다.
솔루션 어닐링 : 튜브는 1050-1150 ° C로 가열되고 탄화물을 용해시키고 오스테 나이트 구조를 안정화시키기 위해 물 또는 공기에서 빠르게 켄칭됩니다. 이 과정은 연성을 향상시키고 산화성 산화 층 형성을 보장하며, 산화 저항성에 중요합니다.
스트레스 완화 : 850-950 ° C에서 형성 후 열처리는 내부 응력이 롤링 또는 드로잉으로부터 감소하여 열 순환 중 균열 개시를 방지합니다.
산세 : 질산, 녹 및 표면 오염 물질을 제거하기 위해 질소-하이드로 플루오르 산 욕조에 담그고, 산화물 층을 쉽게 형성하는 깨끗하고 크롬이 풍부한 표면을 노출시킨다.
유동산 (선택 사항) : 산화 질산으로 추가 처리하여 산화물 층의 두께와 밀도를 향상시킨다. 특히 간헐적 고열 또는 부식성 가스에 노출 된 성분.
고온 산화 테스트 : 샘플은 제어 용광로에서 100 시간 동안 1150 ° C에 적용되며, 체중 감량은 스케일 형성이 허용 가능한 한계 (ASTM A213 표준) 미만으로 유지되도록합니다.
초음파 및 와상 전류 테스트 : 열 응력 하에서 전파 될 수있는 내부 결함 (예 : 포함) 및 표면 결함 (예 : 마이크로 크랙)을 감지합니다.
정수압 테스트 : 파이프는 보일러 튜브와 같은 고압 응용 분야에 중요한 누출 압력을 보장하기 위해 정격 압력 1.5 배로 압력 을가합니다.
UNS S31000 파이프가 프로젝트 요구 사항을 충족시키는 데 고성능 합금에 대한 전문 지식이있는 공급 업체를 선택하는 것이 중요합니다.
재료 테스트 보고서 (MTRS) : 상세한 보고서 요청 화학 조성, 열처리 매개 변수 및 기계 테스트 결과를 확인합니다. 탄소 함량 (≤0.15%)뿐만 아니라 크롬 (24–26%) 및 니켈 (19-22%) 수준을 확인하십시오.
인증 : ISO 9001, ASME BPVC 및 API 인증으로 공급 업체 우선 순위를 정합니다. 해외 또는 항공 우주 응용 프로그램의 경우 NADCAP 또는 NORSOK 인증은 신뢰성을 추가합니다.
산업 경험 : 발전, 석유 화학 또는 용광로 제조에서 입증 된 실적을 가진 공급 업체는 크리프 행동 및 산화 동역학과 같은 UNS S31000의 독특한 과제를 이해합니다.
기술 지원 : 용접 지침 (예 : 25% CR 및 20% NI를 갖춘 ER310 필러 금속 사용)과 중요한 응용 분야에 대한 weld 열 처리 권장 사항을 제공하는 공급 업체를 선택하십시오.
전문화 된 제조 : 공급 업체가 열교환 기 또는 산업 용광로 어레이를위한 U 벤드, 플랜지 파이프 또는 복잡한 형상 (예 : 나선형 코일)을 생산할 수 있도록하십시오.
무거운 벽 생산 : 고압 응용 분야 (예 : 수퍼 헤이터)의 경우 치수 정확도와 기계적 특성을 유지하면서 최대 30mm의 벽 두께로 파이프를 제조하는 기능을 확인하십시오.
배치 일관성 : UNS S31000과 같은 고 합금강에는 엄격한 배치 제어가 필요합니다. 일관된 크롬/니켈 비율 및 열처리 공정을 보장하기 위해 사내 테스트 실험실이있는 공급 업체를 찾으십시오.
포장 및 배달 : 파이프는 교통 중에 손상을 방지하기 위해 열 내성 코팅 또는 목재 상자로 보호되어야합니다.
A : 주요 차이는 탄소 함량입니다 : UNS S31000은 0.15% 탄소가 ≤ 반면 310s (S31008)는 0.08% ≤입니다. 하위 탄소가 열 영향 구역 (HAZ)에서 카바이드 침전의 위험을 감소시키기 때문에 310s가 더 용접 친화적입니다. 그러나 UNS S31000은 탄소가 높은 고온 강도와 크리프 저항성을 제공하므로 극한 온도에서 고유 한 또는 가볍게 용접 된 응용 분야에 바람직합니다.
A : 아니요. 고열 및 황화물이 풍부한 환경에서 예외적이지만 UNS S31000에는 염화물 유발 피팅 및 틈새 부식에 저항하는 핵심 요소 인 Molybdenum이 부족합니다. 해양 응용의 경우 316L (UNS S31603) 또는 Inconel 625와 같은 니켈 기반 합금을 고려하십시오.
에이:
기본 금속의 크롬 및 니켈 함량과 일치하도록 ER310 또는 ER310L 충전제 금속을 사용하여 용접의 부식 저항을 보장합니다.
용접하기 전에 파이프를 200–300 ° C로 예열하여 열 응력과 균열을 최소화하십시오.
중요한 고온 응용의 경우, HAZ의 보호 산화물 층을 복원하는 데 1050-1100 ° C의 웰드 어닐링이 권장됩니다.
A : UNS S31000은 최대 1150 ° C의 연속 서비스에서 안정적으로 수행합니다. 이 위의 온도에서는 스케일 성장이 가속화되고 입자 경계 산화로 인해 합금이 강도를 잃기 시작할 수 있습니다. 간헐적 인 사용 (예 : 순환 가열 및 냉각)의 경우 최대 1200 ° C까지 견딜 수 있습니다.
에이:
비파괴 테스트 (NDT) : 초음파 두께 테스트를 사용하여 산화 또는 부식으로 인한 벽이 얇아지는 것을 측정합니다.
미세 구조 분석 : 탄화물 침전 또는 입자 성장을 점검하기 위해 샘플을 추출하여 고온 특성의 분해를 나타낼 수 있습니다.
크리프 스트레인 측정 : 스트레스가 많은 영역에서 변형을 모니터링하여 설계 한계 미만을 유지합니다.
UNS S31000 원활한 파이프는 극심한 열과 부식 저항을위한 스테인레스 스틸 엔지니어링의 정점을 나타냅니다. 그들의 고유 한 합금 조성, 원활한 건축 및 엄격한 제조 공정은 전기 생성 발전소에서 원수 금속을 형성하는 용광로에 이르기까지 재료 과학의 가장자리에서 작동하는 산업에서 필수 불가결하게 만듭니다.
