310S不锈钢
310S不锈钢(UNS S31008)是310牌号的低碳版本,碳含量最高为0.08%。它与标准310牌号一样,保持了较高的铬含量(24-26%)和镍含量(19-22%),使其在空气中连续使用至1050°C (2100°F) 时,具有优异的抗氧化和抗结垢性能。较低的碳含量降低了热影响区中碳化铬析出的风险,从而提高了焊接性能,使310S成为高温焊接部件的首选牌号。
1. 化学成分
下表列出了不锈钢 310S 的元素组成范围。其高铬和镍含量赋予了它耐热性能,而与标准 310(≤0.25%)相比,其较低的碳含量上限(≤0.08%)提高了焊接区的完整性,并降低了制造过程中的敏化风险。
| 材质 | UNS牌号 | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Other |
| TP310S | S31008 | ≤ 0.08 | ≤ 2.00 | ≤ 0.045 | ≤ 0.03 | ≤ 1.00 | 24.00-26.00 | 19.00-22.00 | ≤ 0.75 | / |
2. 机械性能
下表列出了退火状态下310S不锈钢的最低机械性能。这些性能适用于符合ASTM规范的无缝和焊接管材产品。高合金含量有助于在高温工作条件下保持强度,而低合金奥氏体不锈钢在高温下会失去承载能力。
| 材质 | 条件或尺寸 | 最小抗拉强度(兆帕) | 最小屈服强度(兆帕) | 最小伸长率% | 热处理温度(最低) | 硬度 |
| TP310S | 退火 | 515(75) | 205(30) | 35 | 最低温度 1040°C (1900°F) | HBW ≤ 217 HRB ≤ 95 |
3. 近似牌号
下表列出了 310S 等级的各种等效名称,包括 UNS、欧洲、日本、中国和俄罗斯的等效名称。
| 材质 | UNS牌号 | 国标 | JIS | ISO | DIN/EN | GOST | |
| ISC | NEW | ||||||
| 310S | S31008 | S31008 | 06Cr25Ni20 | SUS310S | X8CrNi25-21 | 1.4845 | - |
4. 主要技术优势
- 与标准310钢相比,310S钢的焊接性能更佳:其更低的碳含量上限(≤0.08% vs 310钢的≤0.25%)降低了焊接过程中可能析出的碳化铬的量。这意味着310S钢可以焊接更厚的截面,且热影响区发生敏化和晶间腐蚀的风险更低,大多数应用中无需强制性的焊后固溶退火处理。
- 耐高温氧化和抗结垢性能:310S 钢含 24-26% 的铬和 19-22% 的镍,可形成致密且附着力强的氧化铬膜,即使在反复热循环下也能抵抗剥落。其额定连续使用温度为空气中 1050°C (2100°F),间歇加热条件下最高可达 1035°C (1900°F)。
- 在渗碳和含硫气氛中的稳定性:较高的镍含量降低了碳和硫向合金基体中的扩散,使得 310S 适用于在中等渗碳、渗氮和轻微硫化气氛中运行的炉膛、辐射管和热处理设备。
- 热循环性能:310S 的全奥氏体组织在环境温度和工作温度之间反复加热和冷却循环过程中不会发生脆化。与许多铁素体耐热钢种不同,它在热循环后仍能保持韧性,这对于需要频繁停机的炉膛部件至关重要。
技术说明:310S 与标准 310 具有相同的 σ 相敏感性。在 650-900°C 温度范围内长时间暴露会导致 σ 相析出,从而降低室温下的冲击韧性。对于需要在该温度范围内持续使用的应用,热处理方案应考虑 σ 相的形成。310S 不适用于氯化物环境中的水性腐蚀;对于此类应用,应选用含钼钢种(316L、317L 或超级奥氏体钢种)。
5. 通用制造标准
ASTM A312:无缝、焊接和重冷加工奥氏体不锈钢管的标准规范 - TP310S 。
ASTM A213:无缝铁素体和奥氏体合金钢锅炉、过热器和换热器管的标准规范 - TP310S 。
ASTM A269:通用无缝和焊接奥氏体不锈钢管的标准规范 - 适用于 310S。
ASTM A249:焊接奥氏体钢锅炉、过热器、换热器和冷凝器管的标准规范。
ASTM A358:高温和一般腐蚀性工况下电熔焊接奥氏体铬镍不锈钢管的标准规范。
DIN EN 10216-5:压力用途无缝钢管 - 不锈钢 (1.4845)。
DIN EN 10217-7:用于压力用途的焊接钢管 - 不锈钢 (1.4845)。
DIN EN 10095:耐热钢和镍合金(1.4845)。
JIS G3459:不锈钢管(SUS310S)。
JIS G3463:不锈钢锅炉和换热器管(SUS310S)。
GB/T 14976:流体输送用无缝不锈钢管(06Cr25Ni20)。
GB/T 13296:锅炉和换热器用无缝不锈钢管(06Cr25Ni20)。
GOST 5632:高合金钢和合金(20Kh23N18)。
GOST 9941:耐腐蚀钢制无缝冷变形和热变形管。
6. 主要应用
- 热处理炉:在连续退火炉、渗碳炉和烧结炉中运行温度高于 900°C 的辐射管、马弗炉、回转炉衬里和传送带,其中同时存在热循环和渗碳气氛。
- 石油化工裂解和重整炉:乙烯裂解和蒸汽重整炉中的对流和辐射段管、管支架和导向吊架,其中高温表皮和渗碳或氧化性气体混合物是主要的劣化机制。
- 发电锅炉部件:燃煤和生物质锅炉中的过热器护罩、管架和耐火锚,在这些锅炉中,灰烬沉积物会造成腐蚀性的高温条件,并且由于负荷变化而发生的热循环是常态。
- 水泥和石灰窑内部构件:在高温氧化性窑炉气氛中,需要抗结垢性和结构保持性的耐热部件、进料壳体衬里、鼻环和熟料冷却器炉排支架。
- 热处理和钎焊设备:真空和可控气氛钎焊炉中的夹具、篮筐和釜,其中反复加热到 1000°C 以上并随后冷却,要求制造的组件既具有抗氧化性又具有焊接完整性。
