309 (UNS S30900) vs 310S (UNS S31008): seleção de ligas resistentes à oxidação em altas-temperaturas

 

Quais são as composições químicas e as principais propriedades-de alta temperatura do 309 e do 310S?
O grau 309 normalmente contém 22-24% de cromo e 12-15% de níquel. O grau 310S, uma versão de baixo carbono do 310, contém 24-26% de cromo e 19-22% de níquel. O maior teor de liga do 310S proporciona uma vantagem distinta. Ambas as classes formam uma escala de óxido de cromo estável e protetora. 309 geralmente é adequada para serviço contínuo até aproximadamente 980 graus (1.800 graus F), enquanto 310S pode ser usado continuamente até cerca de 1.150 graus (2.100 graus F) em atmosferas oxidantes.. 310S também oferece melhor resistência ao ciclo térmico e à carburação.

Em quais atmosferas e aplicações específicas de forno um tipo é claramente preferido?
Escolha 309 para atmosferas moderadamente oxidantes a redutoras e para aplicações como tubos radiantes, rolos de fornos e retortas onde as temperaturas são altas, mas normalmente permanecem abaixo de 1.050 graus. Também é uma escolha comum para tiras de apoio em soldagem. Especifique 310S para as condições de oxidação mais severas, como em partes internas de calcinadores de alta-temperatura, bicos de queimadores e tubos de queimadores radiantes onde as temperaturas excedem 1.050 graus. . 310S também é preferido onde a resistência a atmosferas de cementação ou sulfetação é necessária, graças ao seu maior teor de níquel.

Quais são as diferenças de fabricação entre essas duas ligas similares de alta-temperatura?
Ambas têm altas taxas de endurecimento-de trabalho e exigem mais potência para conformação e usinagem do que as classes padrão. A soldagem é simples usando metais de adição correspondentes ou sobre{2}ligados (ER309 ou ER310). No entanto, o maior teor de liga do 310S pode tornar sua usinagem um pouco mais desafiadora. Uma consideração importante de fabricação para ambos é que eles são frequentemente usados ​​em seções finas; controlar a distorção durante a soldagem e o tratamento térmico é crucial. O recozimento com solução pós{9}}soldagem é recomendado para restaurar a resistência ideal à corrosão e ao calor.

Do ponto de vista dos custos, quando é que a selecção do 310S, mais caro, se torna obrigatória?
A seleção de 310S torna-se obrigatória quando a temperatura de operação contínua excede o limite seguro para 309, ou quando a atmosfera é fortemente cementante. Se um componente 309 falhou prematuramente devido a incrustações, oxidação ou carburação excessivas, atualizar para 310S é o passo lógico. Para novos projetos baseados nas especificações do fabricante do forno ou nas práticas recomendadas do setor para uma determinada temperatura, o custo inicial do material para 310S é um investimento necessário para garantir a confiabilidade-do equipamento a longo prazo e evitar tempos de inatividade dispendiosos para substituições.

Qual diretriz final um engenheiro deve seguir ao documentar uma seleção de material entre 309 e 310S?
A seleção deve estar explicitamente vinculada à temperatura operacional máxima definida e à composição da atmosfera do forno. A documentação deve indicar: "O grau 310S é selecionado devido a uma temperatura máxima de operação contínua de grau X, que excede o limite recomendado para o grau 309." Sempre consulte a especificação ASTM/EN completa (por exemplo, ASTM A240, Grau 310S). Para componentes críticos, também pode ser prudente exigir uma certificação da fábrica que inclua dados reais de testes de oxidação em alta-temperatura ou uma garantia de limites de composição química.