Сталь Sandvik 5R10: Остинато-хром-никелевая сталь для высоких температур с повышенной прочностью

Общие сведения

Sandvik 5R10 — это остинато-хром-никелевая сталь с контролируемым содержанием углерода, обеспечивающая улучшенную прочность при высоких температурах. Данная сталь предназначена для работы в агрессивных средах и при повышенных термических нагрузках.

Основные свойства

Общие физические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Плотность	23,0 °C	7,9 г/см³
Содержание переработанного материала		82,1 %	Среднее значение

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость (Charpy)	-196,0 °C	60 Дж	EN 13445-2 (UFPV-2) и EN 10216-5
Предел ползучести (10⁴ циклов)	550,0 °C	195 МПа	ISO значения, при 10000 ч
	575,0 °C	147 МПа	ISO значения, при 10000 ч
	600,0 °C	122 МПа	ISO значения, при 10000 ч
	625,0 °C	100 МПа	ISO значения, при 10000 ч
	650,0 °C	79 МПа	ISO значения, при 10000 ч
	675,0 °C	64 МПа	ISO значения, при 10000 ч
	700,0 °C	48 МПа	ISO значения, при 10000 ч
Предел ползучести (10⁵ циклов)	550,0 °C	115 МПа	ISO значения, при 100000 ч
	575,0 °C	93 МПа	ISO значения, при 100000 ч
	600,0 °C	74 МПа	ISO значения, при 100000 ч
	625,0 °C	58 МПа	ISO значения, при 100000 ч
	650,0 °C	45 МПа	ISO значения, при 100000 ч
	675,0 °C	33 МПа	ISO значения, при 100000 ч
	700,0 °C	23 МПа	ISO значения, при 100000 ч
Модуль упругости	20,0 °C	200 ГПа
	100,0 °C	194 ГПа
	200,0 °C	186 ГПа
	300,0 °C	179 ГПа
	400,0 °C	172 ГПа
	500,0 °C	165 ГПа
	600,0 °C	165 ГПа
Относительное удлинение	23,0 °C	45 %	мин.
Удлинение A2	23,0 °C	35 %	мин.
Твердость по Виккерсу	23,0 °C	155 HV
Предел прочности при растяжении	23,0 °C	515–690 МПа
Предел текучести Rp0,1	20,0 °C	240 МПа	мин.
	50,0 °C	215 МПа	мин.
	100,0 °C	190 МПа	мин.
	150,0 °C	175 МПа	мин.
	200,0 °C	165 МПа	мин.
	250,0 °C	155 МПа	мин.
	300,0 °C	150 МПа	мин.
	350,0 °C	145 МПа	мин.
	400,0 °C	140 МПа	мин.
	450,0 °C	135 МПа	мин.
	500,0 °C	130 МПа	мин.
	550,0 °C	125 МПа	мин.
	600,0 °C	120 МПа	мин.
Предел текучести Rp0,2	20,0 °C	210 МПа	мин.
	50,0 °C	190 МПа	мин.
	100,0 °C	165 МПа	мин.
	150,0 °C	150 МПа	мин.
	200,0 °C	140 МПа	мин.
	250,0 °C	130 МПа	мин.
	300,0 °C	125 МПа	мин.
	350,0 °C	120 МПа	мин.
	400,0 °C	115 МПа	мин.
	450,0 °C	110 МПа	мин.
	500,0 °C	105 МПа	мин.
	550,0 °C	100 МПа	мин.
	600,0 °C	95 МПа	мин.

Тепловые свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент теплового расширения	100,0 °C	1,65×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	200,0 °C	1,70×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	300,0 °C	1,75×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	400,0 °C	1,80×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	500,0 °C	1,85×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	600,0 °C	1,85×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
	700,0 °C	1,90×10⁻⁵ 1/К	для диапазона 30°C до указанной температуры
Удельная теплоемкость	20,0 °C	485 Дж/(кг·К)
	100,0 °C	500 Дж/(кг·К)
	200,0 °C	515 Дж/(кг·К)
	300,0 °C	525 Дж/(кг·К)
	400,0 °C	540 Дж/(кг·К)
	500,0 °C	555 Дж/(кг·К)
	600,0 °C	575 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	20,0 °C	14 Вт/(м·К)
	100,0 °C	15 Вт/(м·К)
	200,0 °C	17 Вт/(м·К)
	300,0 °C	18 Вт/(м·К)
	400,0 °C	20 Вт/(м·К)
	500,0 °C	21 Вт/(м·К)
	600,0 °C	23 Вт/(м·К)

Химический состав

Элемент	Содержание, %	Примечание
Углерод (C)	0,04	мин.
Хром (Cr)	18,5
Железо (Fe)	Остаток
Марганец (Mn)	1,3
Никель (Ni)	9,5
Фосфор (P)	0,04	макс.
Кремний (Si)	0,4
Сера (S)	0,015	макс.

Технологические свойства и применение

Области применения

Sandvik 5R10 используется в широком спектре промышленных приложений с акцентом на высокотемпературные процессы. Типичные примеры: теплообменники, конденсаторы, трубопроводы, охлаждающие и нагревательные катушки в химической, нефтехимической, удобрительной, целлюлозно-бумажной и атомной промышленности, а также в производстве фармацевтики, продуктов питания и напитков.

Сертификация

Одобрения: JIS Approval for Stainless Steel Tubes

Холодная деформация

Отжиг после холодного гибки обычно не требуется, однако решение должно приниматься с учетом степени гибки и эксплуатационных условий. Термическая обработка, если необходима, должна представлять собой снятие напряжений или растворительный отжиг (см. раздел «Тепловая обработка»).

Коррозионные свойства

Общая коррозия

Sandvik 5R10 обладает хорошей стойкостью в:

• Органических кислотах при умеренных температурах
• Растворах солей, например сульфатах, сульфидах и сульфитах
• Щелочных растворах при умеренных температурах

Риск общей коррозии в серной кислоте при остановках производства должен учитываться. Поскольку Sandvik 5R10 не легирован молибденом, эта марка может выдерживать только низкие концентрации при ограниченных температурах. В естественно аэрированной серной кислоте скорость коррозии ниже 0,1 мм/год при условии, что температура не выше 20°C (68°F) в 5% растворе.

Межкристаллитная коррозия

Sandvik 5R10 имеет относительно высокое содержание углерода. Таким образом, существует определенный риск снижения стойкости к межкристаллитной коррозии, если сталь стала чувствительной после, например, неблагоприятной термической обработки или сварки. Сталь Sandvik 3R12 имеет значительно более низкое содержание углерода и поэтому более безопасна в отношении межкристаллитной коррозии.

Неточечная и щелевая коррозия

Сталь может быть чувствительной к неточечной и щелевой коррозии даже в растворах с относительно низким содержанием хлоридов. Молибденсодержащие стали обладают лучшей стойкостью, которая улучшается с увеличением содержания молибдена.

Коррозионное растрескивание под напряжением

Остинатосталь восприимчива к коррозионному растрескиванию под напряжением. Это может происходить при температурах выше примерно 60°C (140°F), если сталь подвергается растягивающим напряжениям и одновременно контактирует с определенными растворами, особенно содержащими хлориды. Такие эксплуатационные условия следует избегать. Условия при остановках установок также должны учитываться, так как образующиеся конденсаты могут создавать условия, приводящие как к коррозионному растрескиванию, так и к неточечной коррозии.

В приложениях, требующих высокой стойкости к коррозионному растрескиванию, рекомендуется остинато-ферритная сталь Sandvik SAF 2304.

Газовая коррозия

Sandvik 5R10 может использоваться в:

• Воздухе до 850°C (1560°F)
• Паре до 750°C (1380°F)
• Синтез-газе (аммиачный синтез) до ~550°C (1020°F)

Поведение ползучести также должно учитываться при использовании стали в области ползучести. В дымовых газах, содержащих серу, коррозионная стойкость снижается. В таких средах сталь может использоваться при температурах до 600–750°C (1110–1380°F) в зависимости от условий службы. Факторы для рассмотрения: окислительная или восстановительная атмосфера (содержание кислорода) и наличие примесей, таких как натрий и ванадий.

Тепловая обработка

Трубы обычно поставляются в термически обработанном состоянии. Если дополнительная термическая обработка необходима после дальнейшей обработки, рекомендуется следующее:

• Снятие напряжений: 850–950°C (1560–1740°F), охлаждение на воздухе.
• Растворительный отжиг: 1000–1100°C (1830–2010°F), быстрое охлаждение на воздухе или в воде.

Горячая деформация

Горячий гиб выполняется при 1100–850°C (2010–1560°F) и должен сопровождаться растворительным отжигом.

Формы поставки

Трубы и трубопроводы обычно поставляются в состоянии растворительного отжига и бело-маринованном или в состоянии яркого отжига. Размерный ряд приведен в рис. 1. U-образные трубы могут поставляться по запросу.

Сварка

Свариваемость Sandvik 5R10 хорошая. Сварка должна выполняться без предварительного нагрева, последующая термическая обработка обычно не требуется. Подходящие методы плавления: ручная дуговая сварка (MMA/SMAW) и дуговая сварка в защитных газах, при этом метод TIG/GTAW является предпочтительным.

Для Sandvik 5R10 рекомендуется тепловой вклад <1,5 кДж/мм и межпроходная температура <150°C (300°F).

Рекомендуемые наплавные материалы:

• TIG/GTAW или MIG/GMAW: ISO 14343 S 19 9 H / AWS A5.9 ER308H
• MMA/SMAW: ISO 3581 E 19 9 H R / AWS A5.4 E308H-17