Краткое описание применяемых сталей и влияние состава на их характеристики

Важно не только правильно спроектировать систему дымоотведения, но и выбрать оптимальный дымоход, соответствующий параметрам и характеристикам Вашего теплогенерирующего аппарата.

Разные виды топлива создают различные условия эксплуатации дымоходов: по уровню температуры выходных газов, физико-химическим процессам, происходящим внутри дымового канала, конденсатообразованию. Поэтому сталь, используемая в производстве систем дымоотведения, должна тщательно подбираться и соответствовать требованиям теплогенерирующего аппарата.

Основные «Дымоходные» стали

Сталь AISI316 (в том числе AISI316L и AISI316Ti) - аустенитная сталь, на сегодняшний день лучший и оптимальный материал для использования в производстве систем дымоотведения. Она пригодна для эксплуатации в широком температурном диапазоне, стойка к большому количеству концентрированных кислот. Это делает её универсаль­ной практически в любых системах отопления и для любого вида топлива. Эта сталь незаменима в дымоходах для конденсационных котлов, является оптимальным вариантом для дымоотведения дизельных и газовых аппаратов. Сталь AISI316 высокопрочная, устойчивая к коррозии, пластичная и жаростойкая. Достоинства стали заключаются в добавлении молибдена и большем содержании хрома и никеля. Она не коррозирует при воздействии агрессивного конденсата (в основном, водяные пары, соединенные с серой, содержащейся в топливе, с образованием серной кислоты) дымовых газов даже при высоких температурах. Выдерживает длительную тепловую нагрузку до 600°С, а краткосрочно до 900°С. Это позволяет давать на свои дымоходы гарантию до 15 лет. У AISI 316 отсутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI310 - аустенитная сталь, имеет в составе большое содержание хрома и никеля, придающих стали превосходное сопротивление окислению, относится к классу жаропрочных, жаростойких сталей. Такие стали способны довольно длительное время работать при температуре до 1000°С без изменения геометрии, прочностных характеристик и внешнего вида. Рациональнее всего ее использовать в дымоходах для отопительных аппаратов, работающих на дровах, угле, коксе и т.п. AISI310 незаменима для дымоотведения от высокотемпературных пиролизных агрегатов, газопоршневых, дизельгенераторных и т.п. установок. У AISI310 отсутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI304 - аустенитная сталь, обладающая хорошими кислотостойкими свойствами при использовании в сухом режиме на низкотемпературных (до 250°С) тепловых агрегатах и бытовых котлах, прекрасно справляется со слабо- и среднеагрессивными средами, активно используется при производстве вентиляционных каналов в медицинских и детских учреждениях, на пищевых и косметических производствах. Надежно работает при высоких температурах применения (до 600°С) в сухом режиме в агрегатах с малоагрессивными средами.

Незаменима при производстве гарантированно качественных видов крепежей, монтажных, несущих и декоративных изделий. У AISI304 отсутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI321 - аустенитная марка стали, содержащая хром и никель с добавлением титана. Обладает отличными показателями устойчивости к коррозии и высоким температурам, но недостаточно стойка к воздействию серосодержащих сред. Хорошо работает в длительном режиме при температурах в диапазоне 600-800°С, но в сваренном состоянии сталь не должна применяться в кислых агрессивных средах с высокими показателями. У AISI321 отсутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI444 - ферритная марка стали, благодаря легированию молибденом, стабилизацией титаном и ниобием и достаточно высоким (18%) содержанием хрома имеет отличные антикоррозионные свойства. Коррозионная стойкость для слабоагрессивных сред сопоставима с аустенитными сталями класса AISI316/316L. Эти свойства делают её идеальным бюджетным материалом дымоходов для низкотемпературных котлов, коаксиальных котлов для поквартирного отопления и т.п. Выраженная потеря прочности происходит после 450°С. Жаростойкость ниже, чем у AISI430 и AISI439. У AISI444 присутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI439 - ферритная сталь без содержания никеля, стабилизирована титаном. Обладает высокой общей коррозионной стойкостью. Общая коррозионная стойкость стали во многих средах сравнима со стойкостью аустенитных сталей AISI321, AISI304. Сталь устойчива против коррозии на воздухе, окислению при высоких температурах, в растворах многих щелочей и в большинстве органических кислот. Дополнительными преимуществами является то, что сталь AISI439 нечувствительна к коррозионному меж- кристаллическому разрушению в температурном интервале 500-800°С. У AISI439 присутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI430 - ферритная сталь, относится к нержавеющим жаростойким сталям общего применения с довольно низкими показателями. Они находят применение в областях с мягко коррозийной средой или там, где требуется жаростойкость в умеренных температурах (< 450С°). У AISI430 присутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI409 - стабилизированная титаном ферритная хромистая коррозионностойкая сталь общего применения. Сталь AISI409 применяется только в нейтральных средах. Свыше 500°С жаропрочные свойства быстро деградируют. У AISI409 присутствуют магнитные свойства.

Сталь AISI201 - сталь AISI201 (или j4), легирована хромом, никелем, марганцем, медью и азотом, обладает неплохой коррозионной стойкостью в органических, кислотных и других слабоагрессивных средах. Однако AISI201 (j4) не рекомендуется использовать для производства кислотостойких дымоходов, рассчитанных на сопротивление различным агрессивным факторам в течение длительного периода времени и при циклических воздействиях. Благодаря содержанию никеля в стали (1-2%) у AISI201 отсутствуют магнитные свойства. Применяется при производстве бюджетных видов наружного контура сэндвич труб, крепежа, монтажных, несущих и декоративных элементов.

Процентное содержание химических элементов в различных марках стали

AISI

ГОСТ

С

Мп

Si

Cr

Ni

Мо

Ti

201

12Х15Г9НД

0.15

5.5-7.5

1

16

1

--

430

12X17

0.12

0.8

0.8

16

---

439

08Х17Т

0.08

0.08

0.8

17

--

1

444

02Х18М2БТ

0.02

0.75

1

17

-

2

1

304

08Х18Н10

0.08

0.2

0.8

17

9

--

321

08Х18Н10Т

0.08

2

0.8

17

9

-

1

316L

03X16H15M3

0.03

0.8

0.6

17

14

2

-

310S

20Х23Н18

0.1

2

1.5

24

20

--

Влияние химических элементов в сплаве на характеристики стали

ХромХром - важный компонент во многих легированных сталях. Добавление хрома существенно повышает твердость и коррозийную стойкость сплавов. Высокохромистые стали, содержащие 20-25% Сr, обладают особой стойкостью к окислению при высокой температуре.

НикельНикелевые сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью не только в нормальных условиях эксплуатации, но и во многих агрессивных средах при высокой температуре применения.

МолибденМолибден используется для легирования сталей как компонент жаропрочных и коррозионностойких сплавов. Молибден - один из немногих легирующих элементов, способных одновременно повысить прочностные, вязкие свойства стали и коррозионную стойкость.

ТитанСтали, легированные титаном, устойчивы к межкристаллической коррозии. Отличаются эластичностью, повышенной прочностью и стойкостью к перепадам температур.

УглеродПовышенное содержание углерода в составе стали может являться причиной образования кристаллизационных трещин при сварке, а также малопластичных закалочных структур и трещин в околошовной зоне. Поэтому для повышения стойкости следует уменьшить содержание углерода в сплаве. Низкоуглеродистые стали (содержание углерода до 0,25%) отличаются пластичностью и повышенной коррозионной стойкостью. Это обеспечивает равномерное сварное соединение с основным металлом, получение сварных швов без дефектов, жаропрочность.

Процентное содержание химических соединении в продуктах горения

Вид топлива

NO2 (диоксид азота)

SO3 (оксид серы)

CO2 (диоксид углерода)

W (влажность)

Древесина

0.5%

 -

90%

6%

Природный газ

 - -

90%

10%

Дизельное топливо

 -

3%

90%

10%

Уголь

1%

3%

90%

6%

Кислоты, возникающие в результате горения топлива

Серная кислота образуется при взаимодействии серного ангидрида SO3, содержащегося в отходящих газах теплогенераторов, особенно, работающих на дизельном топливе, и паров воды:

SO3+ H2O <=> H2SO4

Азотная кислота. При взаимодействии диоксида азота, выделяемого в процессе горения и образующихся при этом паров воды, образуется азотная кислота:

2NO2+ H2O <=> HNO3+ HNO2

Угольная кислота образуется в результате взаимодействия растворимого в воде углекислого газа и водяного пара:

CO2 + H2O <=> H2COз

Коррозия металла

В серной кислоте: при повышении концентрации серной кислоты свыше 55% наблюдается коррозия железа. В 95-98 процентной серной кислоте при нормальной температуре хорошей устойчивостью обладают хромистые стали (с содержанием хрома около 17%) с небольшой добавкой молибдена.

В азотной кислоте: малоуглеродистые стали не обладают достаточной устойчивостью в растворах азотной кислоты. При повышении концентрации HNO3 до 35 - 40% коррозия малоуглеродистых сталей в азотной кислоте увеличивается. При концентрации азотной кислоты, близкой к 100%, она становится окислителем. При коррозии железа катодными деполяризаторами являются молекулы азотной кислоты и нитрат-ионы. Устойчивость в азотной кислоте хромистых сталей повышается, если в их состав вводить никель и молибден.

В угольной кислоте: интенсивность протекания электрохимической коррозии зависит от наличия кислорода, водородного показателя pH и присутствия угольной кислоты. Кислородная коррозия стали в присутствии угольной кислоты протекает практически без замедления: поступление кислорода к поверхности металла с течением времени не уменьшается и коррозия под действием его продолжается с неизменной скоростью. Несмотря на то, что коррозия с выделением водорода составляет всего лишь 2,5 - 4 % общей скорости разрушения, большинство случаев коррозии стального оборудования обусловлено ею, так как в присутствии угольной кислоты создаются условия, благоприятствующие протеканию кислородной коррозии.

Скорость коррозии металла в кислотах

 

AISI 430

AISI444

AISI 304

AISI316

Азотная кислота

• •

• •

Угольная кислота

• •

Серная кислота

• • •

• •

• -0,01-0,1 мм в год/ незначительное воздействие
•• -0,1-1,0 мм в год/ заметное воздействие
••• -1,0 мм в год/ сильное воздействие

Информация о скорости коррозии металла предоставлена компанией JFE Steel Corporation.