Sandvik 8R40: Ниобий-стабилизированная аустенитная нержавеющая сталь для применения до 850 °C
Общие сведения
Sandvik 8R40 — это аустенитная, стабилизированная ниобием нержавеющая хромо-никелевая сталь, предназначенная для эксплуатации при температурах до 850 °C (1560 °F). Сталь обладает высокой теплопрочностью, хорошей устойчивостью к межкристаллитной коррозии и подходит для работы в агрессивных средах высоких температур.
Дата обновления спецификации: 02.09.2019 (заменяет все предыдущие редакции).
Физические и механические свойства
Общие свойства
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|
| Плотность | 23 °C | 7,9 г/см³ | |
| Содержание переработанного материала | — | 82,1 % | Среднее значение |
Механические свойства
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|
| Ударная вязкость (Charpy) | −196 °C | 60 Дж | EN 13445-2 (UFPV-2) и EN 10216-5 |
| Кратковременная теплопрочность (10⁴ ч) | 540 °C | 253 МПа | ISO, при 10 000 ч |
| 550 °C | 237 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| 580 °C | 192 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| 600 °C | 166 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| 620 °C | 142 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| 650 °C | 112 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| 670 °C | 96 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| 700 °C | 74 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| 800 °C | 28 МПа | ISO, при 10 000 ч | |
| Долговременная теплопрочность (10⁵ ч) | 540 °C | 186 МПа | ISO, при 100 000 ч |
| 550 °C | 172 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| 580 °C | 135 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| 600 °C | 115 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| 620 °C | 97 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| 650 °C | 74 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| 670 °C | 61 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| 700 °C | 48 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| 800 °C | 16 МПа | ISO, при 100 000 ч | |
| Модуль упругости | 20 °C | 200 ГПа | |
| 100 °C | 194 ГПа | ||
| 200 °C | 186 ГПа | ||
| 300 °C | 179 ГПа | ||
| 400 °C | 172 ГПа | ||
| 500 °C | 165 ГПа | ||
| Относительное удлинение | 23 °C | 40 % | мин. |
| Твердость Виккерса | 23 °C | 155 HV | |
| Предел прочности при растяжении | 23 °C | 515–690 МПа | |
| Предел текучести Rp0,1 | 20 °C | 250 МПа | мин. |
| 50 °C | 232 МПа | мин. | |
| 100 °C | 210 МПа | мин. | |
| 150 °C | 195 МПа | мин. | |
| 200 °C | 185 МПа | мин. | |
| 250 °C | 175 МПа | мин. | |
| 300 °C | 167 МПа | мин. | |
| 350 °C | 162 МПа | мин. | |
| 400 °C | 159 МПа | мин. | |
| 450 °C | 156 МПа | мин. | |
| 500 °C | 155 МПа | мин. | |
| 550 °C | 152 МПа | мин. | |
| Предел текучести Rp0,2 | 20 °C | 220 МПа | мин. |
| 50 °C | 195 МПа | мин. | |
| 100 °C | 175 МПа | мин. | |
| 150 °C | 165 МПа | мин. | |
| 200 °C | 155 МПа | мин. | |
| 250 °C | 147 МПа | мин. | |
| 300 °C | 139 МПа | мин. | |
| 350 °C | 133 МПа | мин. | |
| 400 °C | 129 МПа | мин. | |
| 450 °C | 126 МПа | мин. | |
| 500 °C | 124 МПа | мин. | |
| 550 °C | 118 МПа | мин. |
Тепловые свойства
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|
| Коэффициент линейного термического расширения | 100 °C | 1,7×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры |
| 200 °C | 1,75×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 300 °C | 1,75×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 400 °C | 1,8×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 500 °C | 1,85×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 600 °C | 1,85×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 700 °C | 1,9×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 800 °C | 1,95×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 900 °C | 1,95×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| 1000 °C | 2,0×10⁻⁵ 1/К | от 30 °C до указанной температуры | |
| Удельная теплоемкость | 20 °C | 485 Дж/(кг·К) | |
| 100 °C | 500 Дж/(кг·К) | ||
| 200 °C | 515 Дж/(кг·К) | ||
| 300 °C | 525 Дж/(кг·К) | ||
| 400 °C | 540 Дж/(кг·К) | ||
| 500 °C | 555 Дж/(кг·К) | ||
| 600 °C | 575 Дж/(кг·К) | ||
| Теплопроводность | 23 °C | 14 Вт/(м·К) | |
| 100 °C | 15 Вт/(м·К) | ||
| 200 °C | 17 Вт/(м·К) | ||
| 300 °C | 18 Вт/(м·К) | ||
| 400 °C | 20 Вт/(м·К) | ||
| 500 °C | 21 Вт/(м·К) | ||
| 600 °C | 23 Вт/(м·К) |
Химический состав (масс. %)
| Элемент | Содержание | Примечание |
|---|---|---|
| Углерод (C) | 0,06 | макс. |
| Хром (Cr) | 17,5 | |
| Железо (Fe) | Остаток | |
| Марганец (Mn) | 1,8 | |
| Никель (Ni) | 11 | |
| Ниобий (Nb) | 0,6 | мин. (Nb > 10×C) |
| Фосфор (P) | 0,04 | макс. |
| Кремний (Si) | 0,4 | |
| Сера (S) | 0,015 | макс. |
Технологические свойства и применение
Области применения
- Перегреватели паров в паровых электростанциях.
- Охлаждающие трубы в аммиачных конвертерах — благодаря высокой устойчивости к поглощению азота и хорошей коррозионной стойкости.
- Печные трубы в нефтепереработке — благодаря высокой теплопрочности, устойчивости к сероводороду и межкристаллитной коррозии.
- Трубки печей для производства винилхлорида.
Холодная деформация
Отжиг после холодного гибки обычно не требуется, однако решение принимается в зависимости от степени гибки и условий эксплуатации. При необходимости термообработка выполняется в виде снятия напружений или расплавления (см. раздел «Тепловая обработка»).
Коррозионные свойства
Общая коррозия
Sandvik 8R40 имеет (с некоторыми ограничениями для азотной кислоты) ту же стойкость, что и нестабилизированная сталь ASTM 304. Материал обладает хорошей стойкостью в:
- Органических кислотах при умеренных температурах;
- Солевых растворах (сульфаты, сульфиды, сульфиты);
- Щелочных средах при умеренных температурах.
Сталь обычно применяется при температурах выше 500 °C (930 °F), где мокрая коррозия неактуальна.
Межкристаллитная коррозия
Стабилизация ниобием обеспечивает хорошую устойчивость к межкристаллитной коррозии.
Периточная и щелевая коррозия
Сталь может быть чувствительна к периточной и щелевой коррозии даже в растворах с относительно низким содержанием хлоридов.
Коррозия под напряжением
Аустенитные стали подвержены коррозии под напряжением. Она может возникать при температурах выше ~60 °C (140 °F), если сталь испытывает растягивающие напряжения и контактирует с определенными растворами, особенно содержащими хлориды. Такие условия эксплуатации следует избегать. Необходимо учитывать и условия остановки установок, когда конденсаты могут накапливать хлориды, вызывая коррозию под напряжением и периточную коррозию.
Газовая коррозия
Sandvik 8R40 пригоден для использования в:
- Воздухе — до 850 °C (1560 °F);
- Паровой среде — до 750 °C (1380 °F);
- Синтез-газе (аммиачный синтез) — до ~550 °C (1020 °F).
В зоне ползучести необходимо учитывать ползучее поведение. В дымовых газах, содержащих серу, коррозионная стойкость снижается. В таких средах сталь применяется при 600–750 °C (1110–1380 °F) в зависимости от условий: окислительная или восстановительная атмосфера, наличие примесей натрия и ванадия.
Тепловая обработка
Трубы поставляются в термически обработанном состоянии. При необходимости дополнительной обработки после механической обработки рекомендуется:
- Снятие напружений: 850–950 °C (1560–1740 °F), 10–15 мин, охлаждение на воздухе.
- Отжиг расплавления: 1000–1100 °C (1830–2010 °F), 5–20 мин, интенсивное охлаждение на воздухе или в воде.
Горячая деформация
Горячий гиб выполняется при 1100–850 °C (2010–1560 °F) с последующим отжигом расплавления.
Формы поставки
Бесшовные трубы из стали 8R40 поставляются с наружным диаметром до 260 мм в состоянии отжига расплавления с белоым децинкированием или яркого отжига.
Сварка
Свариваемость Sandvik 8R40 хороша. Сварка выполняется без предварительного нагрева, последующая термообработка обычно не требуется. Рекомендуемые методы: ручная дуговая сварка (MMA/SMAW) и дуговая сварка в защитных газах, предпочтительно TIG/GTAW.
Рекомендуемые параметры: тепловой ввод <1,5 кДж/мм, межпроходная температура <150 °C (300 °F).
Рекомендуемые наплавковые материалы:
- TIG/GTAW или MIG/GMAW:
- ISO 14343 S 19 9 Nb / AWS A5.9 ER347 (например, Exaton 19.9.Nb)
- ISO 14343 S 19 9 Nb Si / AWS A5.9 ER347Si (например, Exaton 19.9.NbSi)
- MMA/SMAW:
- ISO 3581 E 19 9 Nb R / AWS A5.4 E347-17 (например, Exaton 19.9.NbR)
- Для наплавки трубных листов и высоконапорных сосудов, где требуется коррозионная стойкость, равная Sandvik 8R40, рекомендуются проволока или ленточные электроды ISO 14343 S 19 9 Nb / AWS A5.9 ER347 (например, Exaton 19.9.LNb).
Металл
- Sandvik 3R64: Премиальная аустенитная нержавеющая сталь с повышенной коррозионной стойкостью
- Sandvik 5R75 — Премиальная аустенитная нержавеющая сталь с титановой стабилизацией
- Sandvik SAF 3207 HD™ – Премиальная гипердуплексная нержавеющая сталь для глубоководных и коррозионно-агрессивных сре…
- Sandvik 254 SMO — Премиальная аустенитная нержавеющая сталь для морской воды и хлоридных сред
- Sandvik 6R44: Высокопрочная аустенитная нержавеющая сталь для экстремальных температур
- Sandvik SAF 2304®: Премиальный легированный дуплекс для высокой коррозионной стойкости
- Sandvik 3R65: Премиальная аустенитная нержавеющая сталь с молибденом
- Sandvik 3R60™ Urea Grade – Премиальный сплав ASTM 316L для производства мочевины
- Sandvik 7RE10: Премиальная аустенитная нержавеющая сталь для высокотемпературных применений
- Sandvik 3R60™: Премиальная аустенитная хромо-никелевая сталь для коррозионно-стойких применений