Paslanmaz Çelik Kalitesi 304H Nedir? Yüksek-Sıcaklık Özellikleri ve Kullanımları

SS304H Malzemesi Nedir?

304H kalite paslanmaz çelik (UNS S30409, EN 1.4948 / X6CrNi18-10), yaygın olarak kullanılan 304 östenitik paslanmaz çelik ailesinin yüksek-karbonlu bir çeşididir. Karbon içeriği özel olarak %0,04 ila %0,10 aralığında kontrol edilir (maksimum karbon limiti %0,08 olan standart 304'ün aksine). Standart 304'ün yumuşayacağı ve 304L'nin yapısal bütünlüğünü kaybedeceği yüksek sıcaklıktaki ortamlarda malzemenin sürünme kopma mukavemetini artırmak üzere tasarlanmıştır.

 

Yüksek sıcaklık uygulamaları için 304H'deki "H" neden-önemlidir?

"H", "Yüksek Karbon" anlamına gelir. Daha yüksek karbon içeriği, aşan sıcaklıklarda daha fazla çekme ve akma mukavemeti sağlar.
525 derece (975 derece F). Aşırı ısıda yapısal bütünlüğünü kaybeden 304L'den farklı olarak 304H, mekanik özelliklerini ve sürünme direncini korur.

 

304H kalite paslanmaz çelik Eşdeğerleri

STANDART / BÖLGE	GÖREV	NOTLAR
BM	S30409	304H için evrensel tanımlayıcı
TR	1.4948 / X6CrNi18-10	EN 10088-1 ve EN 10028-7'ye göre. 1.4307 değil (1.4307=X2CrNi18-9=304L)
JIS	SUS304H	JIS G 4303 (çubuklar), JIS G 4304 (levhalar), JIS G 3459 (borular) uyarınca
Büyük Britanya	0Cr18Ni9H	Eski atama; hala eski satın alma belgelerinde bulunuyor
Büyük Britanya	07Cr19Ni10	GB/T 20878-2007 ve GB/T 1220-2007'ye göre
GOST	08X18H10	GOST 5632-2014'e göre

 

304 vs. 304L vs. 304H:Kimyasal Bileşim

ELEMAN	304H (UNS S30409)	304 (UNS S30400)	304L (UNS S30403)
Karbon (C)	0.04–0.10	0,08'den küçük veya eşit	0,03'ten küçük veya eşit
Krom (Cr)	18.0–20.0	18.0–20.0	18.0–20.0
Nikel (Ni)	8.0–10.5	8.0–10.5	8.0–12.0
Manganez (Mn)	2,00'dan küçük veya eşit	2,00'dan küçük veya eşit	2,00'dan küçük veya eşit
Silikon (Si)	0,75'ten küçük veya ona eşit(a)	0,75'ten küçük veya ona eşit	0,75'ten küçük veya ona eşit
Fosfor (P)	0,045'ten küçük veya ona eşit	0,045'ten küçük veya ona eşit	0,045'ten küçük veya ona eşit
Kükürt (S)	0,030'dan küçük veya ona eşit	0,030'dan küçük veya ona eşit	0,030'dan küçük veya ona eşit

304 ve. 304L Vs. 304H: Oda Sıcaklığında Mekanik Özellikler

MÜLK	304H (S30409)	304 (S30400)	304L (S30403)	TEST YÖNTEMİ
Çekme Dayanımı (min.)	515MPa	515MPa	485MPa	ASTM A370 / ISO 6892-1
Akma Dayanımı %0,2 Ofset (min.)	205 MPa	205 MPa	170MPa	ASTM A370 / ISO 6892-1
Uzama 50 mm (min.)	40%	40%	40%	ASTM A370
Sertlik (maks.)	201 HBW / 92 HRB	201 HBW / 92 HRB	201 HBW / 92 HRB	ASTM E18 / ISO 6506
Elastik Modül (tipik)	193 not ortalaması	193 not ortalaması	193 not ortalaması	-

 

304 vs. 304H: Sürünme Gücü Avantajı

Standart 304 ile karşılaştırıldığında, 304H'nin temel avantajı 540–870 derece sıcaklık aralığında sürünme-kopma mukavemetinde yatmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda sabit gerilim altında zamanla meydana gelen plastik deformasyon olarak tanımlanan sürünme, yüksek-sıcaklıktaki basınçlı ekipmanlar için birincil arıza mekanizmasıdır. ASME BPVC Bölüm II, Kısım D Tablo 1A'daki izin verilen gerilim yoğunluğu değerlerine göre, 304H için izin verilen gerilim, 600 derece sıcaklıkta ve 100.000 saatlik tasarım ömründe 304'ünkinden yaklaşık %15-25 daha yüksektir. Bu, belirli bir tasarım basıncı için ya duvar kalınlığını azaltabileceği (böylece malzeme maliyetlerinden tasarruf edebileceği) ya da hizmet ömrünü uzatabileceği anlamına gelir.

 

 

304H Paslanmaz Çelik: Oksidasyon Direnci

304H paslanmaz çelik levhalar %18–%20 krom içeriği içerir; bu, açıkta kalan yüzeyde sürekli ve iyi yapışmış bir krom oksit (Cr₂O₃) tabakasının oluşmasına olanak tanır. Yaklaşık 870 dereceye kadar sıcaklıklardaki oksitleyici atmosferlerde, bu oksit tabakası termodinamik olarak stabildir ve kendi kendini-iyileştirme yeteneklerine sahiptir. Döngüsel çalışma koşulları altında (tekrarlanan ısıtma ve soğutma), oksit tabakası ile ana metal arasındaki termal genleşme uyumsuzluğunun pul pul dökülmesine yol açmaması koşuluyla, bu oksit tabakası koruma sağlamaya devam eder.

SERVİS SICAKLIĞI	ÖNERİLEN SINIF	GEREKÇE
540 derecenin altında	304 veya 304L	304H sürünme avantajı sağlamaz; PWHT olmadan kaynak yapılırsa 304L tercih edilir
540–815 derece	304H (optimum aralık)	Maksimum sürünme mukavemeti avantajı; oksidasyon direnci tamamen yeterli
815–870 derece	304H (uyarılarla kabul edilebilir)	Creep strength remains adequate; oxidation rate increases; monitor for sigma phase embrittlement after >1,000 h
870–980 derece	309S (UNS S30908)	Geliştirilmiş oksidasyon direnci için daha yüksek Cr (%22–24)
980–1.150 derece	310S (UNS S31008) veya Incoloy 800H/HT	Maksimum oksidasyon ve karbürizasyon direnci; 304H yetersiz

 

304H Paslanmaz Çelik Levhanın Kaynak Performansı

304H kalite paslanmaz çelik levha, standart işlemler (TIG, MIG ve MMA gibi) kullanıldığında orta-iyi-iyiye kadar ergitme kaynağı performansına sahiptir, ancak daha yüksek karbon içeriği (%0,04–0,10), 304L gibi düşük- karbonlu değişkenlere kıyasla ısıdan- etkilenen bölgede karbür çökelmesi ve hassaslaşma riskini artırır.

Kaynak Prosedürü Önerileri

Prosesler: Kök pasolar ve ince kesitler için GTAW (TIG) tercih edilir (6 mm'den küçük veya eşit); Daha kalın bölümlerdeki dolgu ve kapak geçişleri için GMAW (MIG) veya SMAW (çubuk).
Isı girişi: 1,0–2,5 kJ/mm değerini koruyun. Aşırı ısı girişi, ısıdan-etkilenen bölgede (HAZ) tanecik büyümesini destekleyerek hem ortamın hem de yüksek-sıcaklığın dayanıklılığını azaltır.
Geçişler arası sıcaklık: Hassaslaştırma aralığında karbür yağış süresini en aza indirmek için maksimum 150 derece.
Ön ısıtma: 25 mm'ye eşit veya daha küçük kesitler için gerekli değildir. Daha kalın bölümler için, kısıtlama stresini azaltmak amacıyla 50-100 dereceye kadar önceden ısıtın.
Post-weld heat treatment (PWHT): Solution anneal at 1,040–1,120°C followed by water quench or rapid air cool. Recommended for sections >12 mm veya maksimum sürünme özellikleri gerektiğinde. Kritik olmayan hizmetlerde ince kesitler için-, ER308H dolgu maddesinin kullanılması ve pasolar arası sıcaklığın kontrol edilmesi koşuluyla-kaynaklı durum kabul edilebilir.
Koruyucu gaz (GTAW/GMAW): Daha iyi kaynak havuzu akışkanlığı için saf argon (%99,995) veya argon + 2–%5 hidrojen. Azot ilaveleri (%3'ten az veya eşit) kaynak metalinin mukavemetini artırabilir.

 

304H Paslanmaz Çelik Uygulamaları

304H, yüksek-sıcaklık direnci, korozyon direnci ve yüksek mukavemet sunan malzemeler gerektiren endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. Özel uygulamalar şunları içerir:
Petrokimya endüstrisi: Boru sistemleri ve ısı eşanjörleri.
Enerji üretim endüstrisi: Kazanlardaki kızdırıcı ve yeniden ısıtıcı borular.
Kimyasal işleme: Basınçlı kaplar ve kondansatörler.
Endüstriyel fırınlar: Fırın bileşenleri ve egzoz sistemleri.

 

 

Ürün Formları ve Geçerli Standartlar

304H, tüm yaygın paslanmaz çelik ürün formlarında üretilir. Tedarik spesifikasyonlarını yazarken ürün formu için doğru ASTM/ASME standardına bakın:

ÜRÜN FORMU	ASTM STANDART	ASME EŞDEĞER	TİPİK KALINLIK/ÇAP ARALIĞI
Plaka, Levha, Şerit	A240 / A240M	SA-240	0,3–200 mm
Dikişsiz Boru	A312 / A312M TP304H	SA-312	NPS 1/8 – 30 (DN 6–750)
Dikişsiz Boru	A213 / A213M TP304H	SA-213	Dış Çap 6–127 mm
Kaynaklı Boru	A249 / A249M TP304H	SA-249	Dış Çap 6–127 mm
Çubuk, Çubuk, Şekiller	A276 / A276M	SA-276	6–600 mm (çubuk)
Dövmeler	A182 / A182M F304H	SA-182	Dövme tasarımı başına

SSS

304H paslanmaz çelik için maksimum servis sıcaklığı nedir?
Cevap: 304H, aralıklı servis sırasında (870 derece /1600 derece F'ye kadar) mükemmel oksidasyon direnci sergiler ve sürekli serviste 925 dereceye (1700 derece F) kadar sıcaklıklara dayanabilir.
Ancak stres içeren yapısal uygulamalar için en etkili çalışma sıcaklığı aralığı 500 derece ila 800 derece arasındadır.

 

304H uzun süre ısıya maruz kaldıktan sonra kırılganlaşır mı?
Cevap: 304H, yüksek-sıcaklıktaki ortamlar için tasarlanmış olmasına rağmen, 425 derece ila 815 derece aralığında uzun süreli maruz kalma, karbür çökelmesine (hassaslaşma) yol açabilir ve bu da onun sulu ortamda korozyon direncini etkileyebilir.

 

304H için önerilen tane boyutu nedir?
Yanıt: Yüksek-sıcaklık sürünme performansını en üst düzeye çıkarmak için, ASTM A213 ve A312 standartları genellikle 304H için ASTM No. 7 tane boyutunu veya daha kaba (yani daha büyük tane boyutunu) gerektirir. Daha büyük tane boyutları, sürünmenin meydana gelebileceği tane sınırlarının sayısını azaltır.

 

304H açık deniz veya deniz ortamları için uygun mudur?
Cevap: 304H iyi bir korozyon direnci sunsa da (304'e kıyasla), klorür-içeren deniz ortamları için en uygun seçim değildir. Bu tür ortamlarda, çukurlaşma korozyonuna karşı etkili direnç sağlayan daha yüksek molibden içeriği nedeniyle dubleks çelik 2205 veya 316/316H kaliteleri tavsiye edilir.