Khi các kỹ sư hỏi về cường độ chảy của thép không gỉ 18-8, câu trả lời hữu ích nhất cũng là câu trả lời kém gọn gàng nhất: còn tùy. Ống 18-8 được ủ ra khỏi nhà máy ở cường độ năng suất khoảng 205 MPa (30 ksi), trong khi cùng một chất hóa học được làm lạnh ở nhiệt độ cứng hoàn toàn có thể vượt quá 1.000 MPa. Mọi thứ ở giữa phụ thuộc vào mức độ giảm của ống, nhiệt độ được ủ và phương pháp thử nghiệm mà chứng chỉ nhà máy đưa ra. Nhận sai con số đó và tính toán độ dày của tường, xếp hạng mặt bích và khoảng cách hỗ trợ đều trôi theo nó.
Chúng tôi đã sản xuất ống thép không gỉ trong hơn 16 năm tại Công ty TNHH Vật liệu Đặc biệt Xinhang Chi nhánh Hàng Châu và loại 18-8 vẫn là trụ cột cho hầu hết các đơn đặt hàng qua bàn của chúng tôi. Sau đây là bức tranh thực tế mà chúng tôi chia sẻ với khách hàng: những con số, lý do đằng sau chúng và những câu hỏi đáng đặt ra trước khi bạn đặt hàng.
Thép không gỉ 18-8 thực sự là gì
18-8 là mô tả họ chứ không phải là một thông số kỹ thuật đơn lẻ. Nó đề cập đến thép không gỉ austenit chứa khoảng 18% crom và 8% niken, một sự kết hợp đã trở nên khả thi về mặt thương mại vào những năm 1920 và đã thống trị đường ống chống ăn mòn kể từ đó. Trong dòng sản phẩm đó, bạn sẽ tìm thấy Loại 302, Loại 303, Loại 304, Loại 304L, Loại 305 và Loại 384, mỗi loại đều được điều chỉnh về khả năng gia công, khả năng tạo hình, hàm lượng carbon hoặc hiệu suất kéo sâu.
Loại 304 là công việc cần thiết. Hệ thống đánh số thống nhất của nó được chỉ định là S30400, và người anh em có hàm lượng carbon thấp 304L của nó là S30403. Crom cung cấp màng oxit thụ động chống ăn mòn, trong khi niken ổn định cấu trúc austenit lập phương tâm mặt giúp hợp kim có độ dẻo dai, khả năng định dạng sạch và đặc tính không từ tính trong điều kiện ủ. Cấu trúc austenite tương tự giải thích tại sao 18-8 không hoạt động giống như thép carbon trong thử nghiệm độ bền kéo và tại sao cường độ chảy của nó phải được xác định khá cẩn thận thay vì chỉ đơn giản là đọc đường cong.
Giá trị cường độ năng suất 18-8 điển hình
Bảng dưới đây tóm tắt các giá trị nhiệt độ phòng bạn sẽ thấy trên chứng chỉ nhà máy và trong mã thiết kế cho dòng 304. Số liệu tối thiểu tuân theo các thông số kỹ thuật chung của sản phẩm ASTM dành cho ống và ống dẫn. Các giá trị gia công nguội là các phạm vi điển hình thay vì mức tối thiểu được đảm bảo, bởi vì chúng phụ thuộc vào tỷ lệ giảm chính xác và cách thức ủ cuối cùng được thực hiện.
| Lớp và tình trạng | Cường độ năng suất, chênh lệch 0,2% (MPa) | Sức mạnh năng suất (ksi) | Độ bền kéo (MPa) |
|---|---|---|---|
| 304, ủ | tối thiểu 205 | 30 | tối thiểu 515 |
| 304L, ủ | tối thiểu 170 | 25 | tối thiểu 485 |
| 304, công việc nguội nhẹ | 310 đến 550 | 45 đến 80 | 620 đến 860 |
| 304, cứng một phần tư | khoảng 515 | 75 | khoảng 860 |
| 304, cứng hoàn toàn | 965 đến 1200 | 140 đến 175 | 1300 đến 1550 |
Hai quan sát quan trọng ở đây. Đầu tiên, mức tối thiểu được ủ đối với 304L thấp hơn so với 304 vì carbon được giới hạn ở mức 0,030% để bảo vệ các vùng hàn khỏi bị nhạy cảm và ít carbon hơn có nghĩa là độ bền của dung dịch rắn ít hơn một chút. Thứ hai, gia công nguội làm tăng cường độ năng suất nhiều hơn là tăng cường độ kéo. Điều đó thu hẹp khoảng cách giữa hai hình và thu hẹp dự trữ độ dẻo có sẵn để uốn, đốt và giãn nở.
Tại sao 18-8 không có điểm lợi nhuận rõ ràng
Sản lượng thép carbon đột ngột. Một mẫu kéo leo lên một đường thẳng đàn hồi và sau đó rơi xuống một điểm bằng phẳng khi các sai lệch thoát ra khỏi các nguyên tử xen kẽ, đó là lý do tại sao có thể trích dẫn một điểm chảy dẻo duy nhất. Thép không gỉ Austenitic như 18-8 không có tác dụng khóa kẽ như vậy. Đường cong chỉ đơn giản là uốn cong và điểm kết thúc hành vi đàn hồi trở thành một vấn đề được xác định.
Quy ước được áp dụng bởi ASTM A370 và theo hầu hết các tiêu chuẩn quốc tế là ứng suất bằng chứng bù 0,2%. Một đường thẳng song song với độ dốc đàn hồi được vẽ từ biến dạng 0,002 và ứng suất tại nơi nó cắt đường cong được ghi lại là cường độ chảy. Một số thông số kỹ thuật sử dụng mức chênh lệch 0,1% cho các bộ phận chặt chẽ hơn và một số tài liệu cũ trích dẫn mức chênh lệch 1,0%. Hậu quả thực tế rất đơn giản: nếu một bảng dữ liệu trích dẫn một con số sản lượng mà không nêu rõ mức chênh lệch thì con số đó không thể so sánh được với bất kỳ con số nào khác. Nó cũng giải thích sự đàn hồi rõ rệt làm cho ống 18-8 khó uốn cong hơn thép cacbon có độ dày thành bằng nhau.
Gia công nguội là đòn bẩy chính cho sức mạnh năng suất
Bởi vì 18-8 không thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt nên biến dạng cơ học sẽ hoạt động. Trong quá trình kéo nguội, cán nguội hoặc cán nguội, các sai lệch tăng lên nhiều lần và vướng víu, đồng thời vật liệu chống lại sự biến dạng mạnh hơn sau mỗi lần gia công. Việc giảm tường 15% có thể nâng cường độ chảy lên 350 MPa; mức giảm 50% có thể đẩy nó vượt quá 800 MPa. Mức giảm nhiều hơn tạo ra nhiệt độ cứng được sử dụng cho các thiết bị đo áp suất cao, đường thủy lực và các ứng dụng kết cấu nhất định.
Cung cấp ống áp lực bằng thép dày liền mạch Sch 160 cường độ cao Bình chịu áp lực dùng để chỉ các thiết bị khép kín có thể chịu được một áp suất nhất định và làm đầy hoặc lưu trữ khí, chất lỏng, hơi nước, khí hỗn hợp và các chất dễ cháy, nổ và ... Xem sản phẩm → Cần phải cân nhắc trước khi chỉ định một ống được gia công nguội ở cường độ cao. Độ dẻo và độ giãn dài giảm khi cường độ chảy tăng lên, ứng suất dư tăng trừ khi ống được giảm ứng suất và khả năng bị nứt do ăn mòn do ứng suất clorua có thể tăng lên do bề mặt gia công nguội dự trữ nhiều năng lượng biến dạng hơn. Gia công nguội cũng làm cho 18-8 có từ tính nhẹ, điều này quan trọng đối với các ứng dụng hệ thống điện và thiết bị không có từ tính. Khi không cần thêm sức mạnh, sản phẩm được ủ thường là lựa chọn kỹ thuật tốt hơn.
Sức mạnh năng suất ở nhiệt độ cao và thấp
Austenitic 18-8 giữ độ bền tốt hơn thép carbon khi nhiệt độ tăng, đó là lý do chính khiến nó chiếm ưu thế trong nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt và dịch vụ xử lý. Ở 400 độ C, 304 được ủ vẫn mang lại khả năng chịu tải hữu ích, mặc dù các quy tắc thiết kế yêu cầu giảm công suất xuống thấp hơn nhiều so với nhiệt độ phòng. Trên khoảng 540 độ C, hiện tượng đứt gãy từ biến và ứng suất thay vì cường độ chảy sẽ chi phối ứng suất cho phép và các nhà thiết kế phải làm việc dựa trên các giá trị phụ thuộc vào thời gian trong một mã như Mã nồi hơi và bình áp suất ASME Phần II Phần D.
Ống nồi hơi liền mạch bằng thép không gỉ Sch 40 áp suất cao dành cho công nghiệp Ống nồi hơi bằng thép không gỉ dùng để chỉ các ống làm bằng thép không gỉ được sử dụng để vận chuyển chất lỏng như nước nóng trong hệ thống đường ống nồi hơi. Thép không gỉ ... Xem sản phẩm → Ở phần cuối của thang đo lạnh, 18-8 cư xử duyên dáng. Độ bền năng suất tăng khi nhiệt độ giảm, độ bền kéo tăng và không giống như thép ferit, cấu trúc austenit giữ được độ dẻo dai ở nhiệt độ đông lạnh. Sự kết hợp giữa độ bền tăng và độ dẻo được giữ lại là lý do tại sao đường ống 18-8 lại phổ biến trong quá trình xử lý khí hóa lỏng và nhiệt độ thấp.
Sức mạnh năng suất phù hợp với thiết kế áp lực như thế nào
Đối với ống thành mỏng chịu áp lực bên trong, ứng suất cho phép được lấy trực tiếp từ cường độ chảy, với hệ số an toàn được áp dụng theo quy định quản lý. Một mối quan hệ Barlow đơn giản, áp suất bằng hai lần ứng suất cho phép nhân với độ dày thành chia cho đường kính ngoài, cho thấy đòn bẩy liên quan: tăng gấp đôi cường độ chảy của vật liệu có thể giảm một nửa độ dày thành cần thiết cho cùng một áp suất, với điều kiện là các yêu cầu cho phép ăn mòn, độ cứng và kết nối vẫn hoạt động.
Đó là lý do tại sao sự khác biệt giữa ống lịch 10 và ống lịch 160 không chỉ là vấn đề về chiều. Các số biểu mô tả độ dày của tường, nhưng áp suất mà một đường dây có thể mang theo một cách an toàn phụ thuộc vào cấp độ, nhiệt độ và ứng suất cho phép mà mã ấn định. Việc thực hiện tính toán đó một cách cẩn thận, bao gồm cả các yếu tố suy giảm áp dụng ở nhiệt độ thiết kế của bạn, luôn đáng nỗ lực trước khi bắt tay vào chế tạo.
Tiêu chuẩn và tài liệu cần yêu cầu
Ống 18-8 liền mạch dành cho dịch vụ công nghiệp thường được cung cấp theo tiêu chuẩn ASTM A312, A213, A269 hoặc A511, ống hàn theo tiêu chuẩn ASTM A249 hoặc A269 và các thông số kỹ thuật tương đương của Châu Âu hoặc Nhật Bản như EN 10216-5 và JIS G3459 xuất hiện thường xuyên trên các dự án quốc tế. Mỗi thông số kỹ thuật ấn định các giá trị độ bền kéo và năng suất tối thiểu, phạm vi hóa học cho phép và các phương pháp thử nghiệm được sử dụng để xác minh chúng.
Khi bạn yêu cầu báo giá, hãy yêu cầu chứng chỉ kiểm tra nhà máy có khả năng truy nguyên số nhiệt, thông số kỹ thuật mà vật liệu được sản xuất và điều kiện cung cấp, được ủ, ủ sáng hoặc gia công nguội. Xác nhận xem cường độ năng suất được trích dẫn là thông số kỹ thuật tối thiểu hay giá trị điển hình và xác nhận phần bù được sử dụng. Ba chi tiết này ngăn chặn hầu hết các tranh chấp phát sinh khi ống được giao không khớp với giả định đằng sau tính toán thiết kế.
Chọn ống 18-8 phù hợp cho dự án của bạn
- Sử dụng 304 hoặc 304L đã ủ cho dịch vụ chống ăn mòn nói chung trong đó khả năng định dạng và khả năng hàn là quan trọng nhất.
- Chỉ chỉ định ống gia công nguội khi cường độ chảy cao hơn thực sự làm giảm độ dày, trọng lượng hoặc chi phí của thành.
- Kiểm tra xem mã có yêu cầu các giá trị được chỉ định tối thiểu thay vì các thuộc tính thông thường hay không trước khi chấp nhận báo giá.
- Xác nhận định nghĩa bù đắp và tiêu chuẩn kiểm tra đằng sau bất kỳ số liệu năng suất nào bạn định sử dụng trong tính toán.
- Làm cho bề mặt hoàn thiện và xử lý nhiệt phù hợp với môi trường, đặc biệt là nơi có clorua hoặc nhiệt độ cao.
Phạm vi sản phẩm của chúng tôi bao gồm các loại ống liền mạch, hàn và sáng xuyên qua nồi hơi, bình chịu áp lực, bộ trao đổi nhiệt, hóa dầu, hàng hải, dụng cụ và vệ sinh, vì vậy câu trả lời cho câu hỏi về cường độ năng suất thường đi kèm với khuyến nghị về ống cụ thể. Nếu bạn đang cân một sản phẩm đã ủ với một sản phẩm được gia công nguội ở một áp suất và nhiệt độ cụ thể, hãy gửi cho chúng tôi các điều kiện thiết kế và chúng tôi sẽ cho bạn biết rõ ràng lộ trình mà chúng tôi sẽ thực hiện.
304 Thiết bị hóa học có độ ổn định cao Ống thép không gỉ liền mạch Máy móc và thiết bị hóa chất cần phải chịu được sự xói mòn hóa học nhất định cũng như môi trường nhiệt độ và áp suất cao, vì vậy chúng cần được sản xuất với tiêu chuẩn... Xem sản phẩm → Câu hỏi thường gặp
Thép không gỉ 18-8 có giống 304 không?
Thực tế là có đối với hầu hết các loại ống thương mại. Loại 304 hoàn toàn thuộc họ 18-8 và trong việc mua hàng ngày, hai tên này được sử dụng thay thế cho nhau. Nói đúng ra, 18-8 cũng bao gồm 302, 303, 304L, 305 và 384, vì vậy khi thông số kỹ thuật yêu cầu 18-8, bạn nên xác nhận loại và mức carbon mà người mua thực sự dự định.
Sức mạnh năng suất của thép không gỉ 18-8 trong psi là gì?
Ống loại 304 được ủ thường được chỉ định ở mức tối thiểu 30.000 psi, tức là 205 MPa. 304L được ủ được chỉ định ở mức 25.000 psi, hoặc 170 MPa. Vật liệu gia công nguội có thể dao động từ khoảng 45.000 psi ở nhiệt độ nhẹ đến hơn 140.000 psi ở điều kiện cứng hoàn toàn.
18-8 có mạnh hơn khi nó bị uốn cong hoặc tạo hình không?
Đúng. Bất kỳ biến dạng lạnh nào cũng làm tăng mật độ trật khớp và tăng cường độ chảy cục bộ. Điều đó rất hữu ích khi một khúc cua cần thêm độ cứng, nhưng nó cũng có nghĩa là khu vực uốn cong kém dẻo hơn và dễ bị nứt ăn mòn do ứng suất hơn, do đó quá trình ủ giảm ứng suất thường được chỉ định sau khi tạo hình tích cực.
Nhiệt độ có thay đổi cường độ năng suất 18-8 không?
Nó có. Cường độ năng suất giảm dần khi nhiệt độ sử dụng tăng lên và các mã thiết kế yêu cầu sử dụng các giá trị giảm. Ở nhiệt độ đông lạnh, cường độ năng suất tăng lên trong khi độ dẻo phần lớn được giữ lại, đây là một trong những ưu điểm chính của các loại austenit so với thép cacbon.
