Сталь 08х18н10т: ГОСТ 5632-72 для высоколегированной коррозионностойкой нержавеющей стали
alexxlab | 07.02.2023 | 0 | Разное
Сталь 08Х18Н10Т
Химический состав в % стали 08Х18Н10Т
ГОСТ 5632 – 72
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | – |
до 0.08 | до 0.8 | до 2 | 9 – 11 | до 0.02 | до 0.035 | 17 – 19 | до 0.3 | (5 С – 0.8) Ti, остальное Fe |
Технологические свойства 08Х18Н10Т
За счет высокого содержания хрома сталь устойчива к коррозии, никель обеспечивает прочность и работоспособность при высоких температурах. Среди других нержавеющих сталей, 08Х18Н10Т отличается повышенной устойчивостью к межкристаллитной коррозии, что делает возможным ее применение в более агрессивных средах. Сталь 08Х18Н10Т почти немагнитна после термической обработки и слабомагнитна в обычном состоянии. Сплав 08Х18Н10Т поддается обработке, обладает хорошей свариваемостью. У нас так же можно купить сварную медную проволоку марки ММ, латунную проволоку, бронзовые прутки.
Механические свойства при 08Х18Н10Т при Т=20
oССортамент | Размер | Предел кратковременной прочности sв | Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации) sT | Относительное удлинение при разрыве d5 | Относительное сужение y | Термообработка |
мм | МПа | МПа | % | – | ||
Трубы холоднодеформированные, ГОСТ 9941-81 | 549 | 37 | ||||
Трубы, ГОСТ 10498-82 | 529 | 40 | ||||
Трубы, ГОСТ 11068-81 | 530 | 216 | 37 | |||
Трубы горячедеформированные, ГОСТ 9940-81 | 510 | 40 | ||||
Пруток, ГОСТ 5949-75 | Ø 60 | 490 | 196 | 40 | 55 | Закалка 1020 – 1100oC,Охлаждение воздух |
Пруток нагартован. , ГОСТ 18907-73 | 880-930 | |||||
Проволока отожженная | Ø 8 | 1400-1600 | 20 | |||
Поковки, ГОСТ 25054-81 | 490 | 196 | 35-38 | 40-52 | ||
Лист толстый, ГОСТ 7350-77 | 510 | 205 | 43 | Закалка 1030 – 1080oC,Охлаждение воздух | ||
Лист тонкий, ГОСТ 5582-75 | 530 | 205 | 40 | Закалка 1050 – 1080oC,Охлаждение вода |
Твердость 08Х18Н10Т , Поковки ГОСТ 25054-81 HB 10 -1 = 179 МПа
Физические свойства 08Х18Н10Т
T | Модуль упругости первого рода |
Коэффициент температурного (линейного) расширенияa 10 6 | Коэффициент теплопроводности (теплоемкость 08Х18Н10Т)l | Плотность 08Х18Н10Тr |
Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 |
20 | 1. 96 | 7900 | ||
100 | 16.1 | 16 | ||
200 | 18 | |||
300 | 17.4 | 19 | ||
400 | ||||
500 | 18.2 |
Применение стали 08Х18Н10Т
Сталь 08Х18Н10Т поставляется в виде стальных листов разной толщины, ленты, полос и труб, сортового и фасонного проката. Спросом пользуются пруток шлифованный, пруток калиброванный разного сечения, серебрянка, поковки. Из стали марки 08Х18Н10Т изготавливают сварную арматуру, электроды и свечи зажигания. Ее применяют в производстве нержавеющих труб, запорной арматуры, оборудования для химической промышленности, используемое в щелочных или кислотных средах. Сталь 08Х18Н10Т пригодна для изготовления деталей, работающих при высоких температурах до 800С. К ним относится печная арматура, элементы теплообменников, котлов. Нержавеющие стали, в частности сталь 08Х18Н10Т, применяются в нефтегазовой промышленности. Из нее делают резервуары для хранения и транспортировки топлива, так как эта сталь не чувствительна к агрессивной среде.
Сравнение марок сталей 12х18н10т и 08х18н10т
Сравнение сталей 12х18н10т и 08х18н10т
- /
- Главная //
При выборе марки стали для производства конструкций или деталей, необходимо учитывать их химический состав.
Химический состав сталей 08х18н10т и 12х18н10т
Различия в химическом составе двух сравниваемых сталей, на первый взгляд, незначительны. По своему химическому составу оба сплава относятся к классу нержавеющих легированных жаропрочных аустенитных сталей. Их химический состав отличается только процентным содержанием углерода. В стали 08х18н10т его до 0,08 %, а в стали 12х18н10т – только не более 0,12 %. Все остальные легирующие элементы введены в сплавы в одинаковом количестве. Однако такое отличие 08х18н10т от 12х18н10т несколько меняет свойства данных сталей, и, естественно, на сферу их применения. Хотя в остальном – стали являются взаимозаменяемыми.
Свойства 12х18н10т и 08х18н10т
Увеличение в стали 12х18н10т повышенное содержания углерода по сравнению с химическим составом стали 08х18н10т с 0,08 % до 0,12 % существенно повышает прочность и твердость, у 12х18н10т, но при этом снижает свариваемость, и негативно влияет на хрупкость стали. Кроме того, при повышенном содержании углерода может возникнуть явление хладноломкости и понизиться вязкость. Также высокое содержание в сплаве углерода снижает пластичность сплава.
Обе стали являются коррозионностойкими, хотя сталь 08х18н10т характеризуется большей сопротивляемостью к образованию межкристаллитной коррозии по сравнению со сталью 12х18н10т. Это различие 08х18н10т и 12х18н10т сказывается на том, что нержавеющую сталь 08х18н10т используют для изготовления сварных изделий, работающих в условиях сред с более высокой агрессивностью, чем сталь марки 12х18н10т.
Сталь 08х18н10т и 12х18н10т имеют такие одинаковые свойства , как высокая стойкость к повышенным температурным режимам, устойчивость к нагрузкам, свариваемость, твердость. Для изделий из обеих сталей допустима эксплуатация при температурных режимах в интервале от -269 до 600 °С, и без каких-либо ограничений показателей давления.
Сферы использования: 08х18н10т сравнение с 12х18н10т
Хромоникелевую нержавеющую сталь 12х18н10т целесообразно использовать для производства сварных конструкций в криогенных устройствах – при низких температурах, до -270˚С, из нее изготавливают детали и элементы для емкостного, теплообменного и реакционного оборудования, аппаратов, а также части для паро-, водонагревателей и трубопроводов высокого давления, с высокой температурой эксплуатации. Подходит данная сталь и для производства изделий печных устройств, аппаратуры, муфелей, коллекторов выхлопных систем. Это обусловлено тем, что даже при непрерывной эксплуатационной нагрузке сталь 12х18н10т сохраняет свои антикоррозионные свойства не только на воздухе, но и в среде продуктов сгорания топлива – температуры до 900˚С, а при условии теплосмен до 800˚С.
Нержавеющую сталь 08х18н10т рационально использовать для производства сварных изделий, эксплуатация которых предполагает условия большой агрессивности. Из нее производят аппаратуру и детали печных устройств, теплообменников, труб и трубопроводной арматуры коллекторов, выхлопных систем, электродные изделия, детали, части и узлы трубопроводов в области энергетики.
Испытания на рост усталостной трещины аустенитной нержавеющей стали типа 321 в агрессивной среде и при повышенных температурах Академическая исследовательская работа по теме «Материаловедение»
Доступно на сайте www. sciencedirect.com
ELSEVIER
Procedía Engineering 2 (2010) 1201-1210
www.elsevier.com/locate/procedia0003
Существуют различные документы и стандарты, содержащие предел распространения усталостной трещины или расчетные кривые и правила прогнозирования роста трещины. Предпосылки кривых и расчетов состоят из двух основных частей: статистического анализа многочисленных экспериментов по распространению усталостной трещины и закона распространения усталостной трещины. Исследовательская работа была направлена на измерение основных данных для предельных кривых на аустенитной нержавеющей стали (тип 321), в агрессивной среде и при повышенных температурах; и определить расчетные кривые на основе статистического анализа измеренных данных и закона Пэрис-Эрдогана.
Испытания на рост усталостной трещины проводились на модифицированных образцах CT в водном растворе (30 г CuSO4 *5h3 O + 10 г NaCl + 3 г NaOH в 1000 мл воды) при номинальных температурах испытаний 100°С и 300°С. Испытания проводились методом постоянной амплитуды нагрузки, коэффициент напряжения составлял R = 0,1, а частота f = 20 Гц использовалась в течение всех испытаний. Для изучения влияния времени выдержки испытания на рост усталостной трещины были прекращены и был применен период выдержки 3 часа. Были рассчитаны константы закона Пэрис-Эрдогана и сопоставлены эти значения с данными, которые можно найти в литературе. © 2010 Издательство Elsevier Ltd.
Ключевые слова: распространение усталостных трещин; аустенитная нержавеющая сталь; агрессивная среда; повышенная температура; период выдержки
1. Введение
Существуют различные документы и стандарты, содержащие предел распространения усталостной трещины или расчетные кривые и правила прогнозирования роста трещины. Основа кривых и расчеты состоят из двух основных частей: статистического анализа многочисленных экспериментов (т. е. испытаний на распространение усталостной трещины) и закона распространения усталостной трещины.
Исследовательская работа, направленная на
• измерение основных данных для предела распространения усталостной трещины или расчетных кривых на аустенитной нержавеющей стали (тип 321), в агрессивной среде и при повышенных температурах;
• для определения расчетных кривых на основе статистического анализа измеренных данных и закона распространения усталостной трещины (закона Пэрис-Эрдогана) [1].
* Автор, ответственный за переписку. Тел.: +36-46-565-111; факс: +36-46-563-501. Адрес электронной почты: [email protected].
János Lukács*
Факультет машиностроения, Университет Мишкольца, H-3515 Мишкольц-Егиетемварош, Венгрия Поступила в редакцию 23 февраля 2010 г.; пересмотрено 11 марта 2010 г.; Принято 15 марта 2010 г.
Аннотация
1877-7058 © 2010 Опубликовано Elsevier Ltd. DOI: 10.1016/J.Proeng.2010.03.130
Номенклатура
Длина трещины
DA/DN. частота тестирования
n показатель закона Парижа-Эрдогана
A5 относительное удлинение
C константа закона Пэрис-Эрдогана
COD раскрытие трещины
E Модуль Юнга (модуль упругости)
N количество циклов
R отношение напряжений
(i =предел текучести) ), предел прочности при растяжении (i = m)
T температура испытания или номинальная температура испытания
Диапазон коэффициента интенсивности напряжения AK
2. Условия испытаний
Для исследований использовалась аустенитная нержавеющая сталь типа 321. В таблице 1 показан химический состав материала из разных источников, а наиболее важные механические свойства исследованных материалов при различных температурах можно найти в таблице 2.
Таблица 1. Химический состав исследуемого материала (мас. %)
Материал Тип данных C Si Mn P S Cr Ni Ti N Источник
321 общий < 0,08 < 1 < 2 < 0,045 < 0,03 17 - 19 9 - 12 0,3 - 0,7 - [2], [3]
321 общее < 0,08 < 1 < 2 < 0,045 < 0,03 17 - 19 9 - 12 5*С - 0, 5 - [4]
321 типичная 0,06 0,5 1,2 0,02 0,02 17,5 9,4 0,48 0,1 [4]
Таблица 2. Механические свойства исследуемого материала
Материал Тип данных T (C) Ry (Н/мм2) Rm (Н/мм2) A5 Z (%) E (Н/мм2) HB HRB Источник
08х28Н10Т специфический 100 205 – – – 1
– – собственный
специфический 270 180 – – – 170000 – – собственный
специфический 300 180 – – – 170000 – – собственный
321 общий 23 > 205 > 515 > 40 – 193000 < 217 < 95 [2]
3 >21 общий 3 515 > 40 – – – – [4]
321 специфический 23 280 580 60 – – 163 – [4]
08Х18х20Т специфический 23 258 546 65 77 – – – [5]
специальный 275 202 385 42 76 – – –
Модифицированные образцы CT, образцы, содержащие пять или шесть глубоких (40 мм) параллельных отверстий малого диаметра (2,0 мм и 2,4 мм) в пять рядов, применялись для определения усталости испытания на распространение трещин (рис. 1).
——— 1 я [ | | m i|i 1 ¡НИМ ! 1 Ülll’il -и-
—: l+imilî 1=4-
——- i iii -H 30
Опыты проводили в водном растворе (30 г CuSO4 *5h3O + 10 г NaCl + 3 г NaOH в 1000 мл воды) при номинальных температурах испытаний 100°С и 300°С. Испытания на рост усталостной трещины проводились методом постоянной амплитуды нагрузки, отношение напряжений R = 0,1, частота f = 20 Гц в течение всех испытаний. Для изучения влияния времени выдержки испытания на рост усталостной трещины были прекращены и был применен период выдержки 3 часа. Длина трещины в начале периода выдержки была номинально 23 мм, а приложенная нагрузка была равна максимальной нагрузке испытания на рост усталостной трещины (номинально 28 кН).
Для испытаний использовалась электрогидравлическая испытательная система типа MTS, а для достижения повышенных температур применялся локальный нагрев. В ходе экспериментов использовались различные системы управления. В Таблице 3 обобщены наиболее важные детали программы тестирования.
Таблица 3. Наиболее важные детали программы испытаний
Образец Номинальная температура испытания (°С) Время выдержки Система управления МТС (программное обеспечение) ТестСсылка
FCG6_ 100 100 – TestLink
FCG7_ 100_ 3h 100 3 hours TestLink + MicroProfiler [7] + TestLink
FCG4_ 300 300 – TestLink
FCG5_ 290 290 – TestLink
FCG3_ 290 290 – TestLink
FCG8_ 290_ 3h 290 3 часа TestLink + MicroProfiler + TestLink
Шприц для подкожного введения применяли для введения агрессивной среды. На рис. 2 показаны передняя и задняя грани образца во время испытания, на рис. 3 представлена инжекция водного раствора.
Рис. 2. (а) Передняя грань и (б) обратная грань образца
Рис. 3. Введение агрессивной среды во время испытания
3. Результаты испытаний
Рис. 4 и рис. 5. показать кривые зависимости длины трещины от числа циклов при номинальных температурах испытаний 100°С и 300°С соответственно. С учетом изменения температуры при испытании образца FCG2 300 100 участок характеристической кривой можно найти на обеих диаграммах.
□ FCG1 .100 925 C
□ FCG4_300 A FCG2_300_100 O FCG5_290 O FCG3_290 ■ FCG8 290 3H
10000 20000 30000 40000 50000 60000 Номер циклов, N, цикл
70000 80000
Рис. Рис. Рис. Рис. Цикл. Цикл
70000 80000
Рис. Рис. Рис. Рис. Рисунок. номинально 300°C температура испытания
Значения скорости роста усталостной трещины были рассчитаны с использованием стандарта ASTM и метода секущих [8]. Согласно рис. 4 и рис. 5, рис. 6 и рис. 7 приведены кинетические диаграммы распространения усталостной трещины при номинальных температурах испытаний 100 и 300 °С соответственно.
1,0E-02
5 1,0E-03
1,0E-04
1,0E-05
Диапазон коэффициента интенсивности напряжений, ДЕЛЬТА К, МПам
Рис. 6. Кинетические диаграммы усталости
Рис. 7. Кинетические диаграммы развития усталостной трещины при номинальной температуре испытаний 300 С
Результаты испытаний на распространение усталостной трещины, константа (С) и показатель степени (n) -Закон Эрдогана, da
, и индексы корреляции приведены в Таблице 4. Таблица 4 наглядно показывает, что значения экспоненты Пэрис-Эрдогана (n) существенно различаются при разных температурах
Таблица 4. Результаты испытаний на распространение усталостной трещины
Образец С (MPam1/2, мм/цикл) n Коэффициент корреляции
FCG1_100 8,079E-09 3,022 0,8447
FCG2_304-020 2,5
FCG6_100 5,084E-10 3,812 0,8374
FCG7_100_3h 1,578E-09 3,488 0,9071
FCG4_300 1,617E-07 2,353 0,7899
FCG2_300_100 – – –
FCG5_290 2,705E-08 2,880 0,9433
FCG3_290 1,834E-08 2,984 0,9085
FCG8_290_3h 2,131E-09 3,555 0,9096
Для изучения влияния времени выдержки, распространения усталостной трещины испытания образцов FCG7_100_3h и FCG_290_3h были прекращены, и был применен период выдержки 3 часа. В течение периода выдержки измерялись нагрузка и раскрытие трещины (COD) на передней поверхности образцов. На рис. 8 показаны измеренные значения нагрузки.
-B- FCG7_ 100_ 3ч
—6- FCG8_ 290_ 3ч
2000 4000 6000 8000 10000
Время от начала выдержки, с
Рис. 8. Измеренные значения нагрузки за время выдержки при номинальной температуре испытаний 100 °С и 300 °С
Рис. 9. Измеренные значения ХПК в течение периода выдержки при номинальных температурах испытаний 100 C и 300 °C однако увеличивалась при номинальной температуре 300 °C в течение периода выдержки. Увеличение значения ХПК при номинальной температуре 300 °C составило 5,1 %.
На рис. 10. показана поверхность излома образца FCG_6_100, испытанного при номинальной температуре 100 °C, и образца FCG 4 300, испытанного при номинальной температуре 300 °C.
Рис. 10. Поверхность излома исследуемого образца (а) при номинальной температуре 100 °С; (b) при номинальных температурах испытаний 300 °C
На рис. 11 показаны поверхности излома двух образцов (FCG7_100_3h и FCG_290_3h), испытанных с периодом выдержки.
Рис. 11. Поверхность излома образцов, испытанных с выдержкой, (а) при номинальной температуре 100 °С; (b) при номинальной температуре испытаний 300 °C
Как на рис. 10., так и на рис. 11. показаны различия фронтов трещин между фазами предтрещины и фазы распространения трещины, а также различия между двумя температурами испытаний.
4. Выводы
В таблице 5 приведены результаты испытаний на рост усталостных трещин, выполненных на стали марки 08Х18х20Т (аналог стали марки 321) при различных условиях испытаний [5].
Таблица 5. Детали и результаты испытаний на распространение усталостной трещины [5].
t (C Окружающая среда R (-) f (Гц) Форма сигнала нагрузки C (МПам”2, н мм/цикл)
23 воздух лабораторный 0,5 1 синус 2,82Е-09 3,39
275 воздух лабораторный 0,5 1 синус 2,82Е-09 3,39
275 вода дистиллированная с кислородом 0,5 0,0166 синус 3,32Э-07 2,48
275 вода с пониженным содержанием кислорода и разным содержанием ионов 0,5 0,0166 синус 1,70Э-06 1,74
275 вода с пониженным содержанием кислорода и разным содержанием ионов 0,5 0 ,0166 sinus 4,29E-07 2,28
На основании данных таблицы 5 можно сделать следующие выводы:
• температура испытаний не оказала существенного влияния на рост усталостной трещины и на параметры закона Пэрис-Эрдогана, в лабораторном воздухе;
• содержание кислорода оказало значительное влияние на распространение усталостной трещины при повышенной температуре;
• Помимо содержания кислорода, различное содержание ионов не оказало дополнительного характерного влияния на рост усталостной трещины при повышенной температуре.
На основе собственных экспериментов по распространению усталостных трещин и сравнения результатов наших испытаний с результатами испытаний, которые можно найти в литературе, можно сделать следующие выводы.
• Константы закона Пэрис-Эрдогана (C и n) правильно описывают распространение усталостной трещины, измеренное на образцах CT с параллельными отверстиями.
• Характеристики распространения усталостной трещины были разными при разных температурах испытаний.
• Стабильное распространение трещины и/или затупление вершины трещины можно обнаружить во время выдержки при номинальной температуре испытания 300 °C.
• Следуя нашим предыдущим работам и методологии [9-11], определение предела распространения усталостной трещины или расчетных кривых требует дальнейших исследований.
Благодарности
Автор выражает благодарность Венгерскому агентству по управлению исследовательскими фондами и исследовательской эксплуатации (G0P-1.1.2-08/1-2008-0002) за поддержку исследования.
Ссылки
[1] Пэрис П., Эрдоган Ф. Критический анализ законов распространения трещин. Журнал базовой инженерии, пер. ASME; 1963 год; 528-534.
[2] http://www.azom.com. Атлас Стилз Австралия.
[3] http://www.assda.asn.au.
[4] http://www.askzn.co.za/tech/tech_grade_321.htm. Действие Нержавеющая Ква Зулу Натал.
[5] Маточа К., Сигл Дж. Влияние высокотемпературной водной среды на характер роста усталостной трещины стали 08X18N10T (AISI 321). В: Редактор Blom AF. Материалы восьмого Международного конгресса по усталости (FATIGUE 2 002), 3-7 июня 2002 г., Стокгольм, EMAS; 2002, Том. 4/5, с. 2541-2547.
[6] 759 TestWare, 759.40 Тест роста трещин. Версия ПО 1.02А. (Номер документа МТС: 115725-02A). Корпорация MTS Systems: Миннеаполис, Миннесота, 1988 г.
[7] MicroProfiler Modell 458.91. (115689-01CD). MTS Systems GmbH: Berlin, февраль 1989 г.
[8] Стандартный метод испытаний для измерения скорости роста усталостной трещины. ASTM E 647.
[9] Lukacs J. Предельные кривые распространения усталостной трещины для различных металлических и неметаллических материалов. Форум материаловедения 2003 г.; 414-415: 31-36.
[10] Лукач Дж. Два метода определения предельных кривых распространения усталостной трещины и их применение для различных материалов. Ключевые инженерные материалы 2007; 345-346: 395-398.
[11] Лукач Дж. Два метода определения предельных кривых распространения усталостной трещины и их применение для высокопрочных сталей. В: Pokluda J. et al. редакторы. 17-я Европейская конференция по переломам (ECF17), Брно, 2-5 сентября 2008 г. Материалы на CD-ROM, Брно: ВУТИМ, Брно; 2008, с. 2349-2356.
Испытания на рост усталостной трещины на аустенитной нержавеющей стали типа 321 в коррозионной среде и при высоких температурах
Procedia Engineering 00 (2009) 000–000
Procedia
Машиностроение
www. elsevier.com/locate/procedia
Усталость 2010
Испытания на рост усталостной трещины на аустенитной нержавеющей стали типа 321
в агрессивной среде и при повышенной температуре
Янош Лукач*
Кафедра машиностроения, Университет Мишкольца, H-3515 Мишкольц-Едьетемварош, Венгрия
Поступила в редакцию 23 февраля 2010 г.; пересмотрено 11 марта 2010 г.; принято 15 марта 2010 г.
Аннотация
Существуют различные документы и стандарты, содержащие предел распространения усталостной трещины или расчетные кривые и правила для
прогнозирования роста трещины. Основа кривых и расчеты состоят из двух основных частей: статистического анализа
многочисленные эксперименты по распространению усталостной трещины и закон распространения усталостной трещины. Научно-исследовательская работа направлена на измерение основных данных
для предельных кривых на аустенитной нержавеющей стали (тип 321), в агрессивной среде и при повышенных температурах; и
определить расчетные кривые на основе статистического анализа измеренных данных и закона Пэрис-Эрдогана.
Испытания на рост усталостной трещины проводились на модифицированных образцах КТ в водном растворе (
30 г CUSO
4
*5H
2
O+10 G NACL+3 G
NAOH
в
1000 мл
WATE
и
300
q
C
температуры испытаний. Исследования проводились методом постоянной амплитуды нагрузки
, отношение напряжений
R = 0,1
и
f = 20 Гц
частота использовалась во время всех тестов. Чтобы изучить
влияние времени выдержки, были прекращены испытания на рост усталостной трещины и был применен период выдержки
3 часа
.
Были рассчитаны константы закона Парижа-Эрдогана и проведено сравнение этих значений с данными, которые можно найти в литературе.
Ключевые слова:
распространение усталостной трещины; аустенитная нержавеющая сталь; агрессивная среда; повышенная температура; период удержания
1.
Введение
Существуют различные документы и стандарты, содержащие предел распространения усталостной трещины или расчетные кривые и правила
для прогнозирования роста трещины. Основа кривых и расчеты состоят из двух основных частей:
статистического анализа многочисленных экспериментов (т. е. испытаний на распространение усталостной трещины) и закона распространения усталостной трещины
.
Научно-исследовательская работа, направленная
х
для измерения исходных данных для предела распространения усталостной трещины или расчетных кривых на аустенитной нержавеющей стали (тип 321),
в агрессивной среде и при повышенных температурах;
x
для определения расчетных кривых на основе статистического анализа измеренных данных и закона распространения усталостной трещины
(закон Пэрис-Эрдоган) [1].