309 (UNS S30900) frente a 310S (UNS S31008): selección de aleaciones resistentes a la oxidación a altas-temperaturas

 

¿Cuáles son las composiciones químicas y las propiedades clave-de alta temperatura del 309 y el 310S?
El grado 309 normalmente contiene 22-24 % de cromo y 12-15 % de níquel. El grado 310S, una versión baja en carbono del 310, contiene entre un 24 y un 26 % de cromo y entre un 19 y un 22 % de níquel. El mayor contenido de aleación del 310S le otorga una clara ventaja. Ambos grados forman una incrustación de óxido de cromo protectora y estable.. 309 generalmente es adecuado para servicio continuo hasta aproximadamente 980 grados (1800 grados F), mientras que el 310S se puede usar continuamente hasta aproximadamente 1150 grados (2100 grados F) en atmósferas oxidantes.. 310S también ofrece una mejor resistencia al ciclo térmico y la carburación.

¿En qué atmósferas y aplicaciones de hornos específicas se prefiere claramente un grado?
Elija 309 para atmósferas moderadamente oxidantes a reductoras y para aplicaciones como tubos radiantes, rodillos de hornos y autoclaves donde las temperaturas son altas pero generalmente permanecen por debajo de los 1050 grados. También es una opción común para tiras de respaldo en soldadura. Especifique 310S para las condiciones de oxidación más severas, como en partes internas de calcinadores de alta-temperatura, boquillas de quemadores y tubos de quemadores radiantes donde las temperaturas superan los 1050 grados. . 310S también se prefiere donde se necesita resistencia a atmósferas carburantes o sulfurosas, gracias a su mayor contenido de níquel.

¿Cuáles son las diferencias de fabricación entre estas dos aleaciones similares de alta-temperatura?
Ambos tienen altas tasas de endurecimiento por trabajo-y requieren más potencia para conformado y mecanizado que las calidades estándar. La soldadura es sencilla utilizando metales de aportación coincidentes o sobrealeados (ER309 o ER310). Sin embargo, el mayor contenido de aleación del 310S puede hacer que su mecanizado sea un poco más difícil. Una consideración clave en la fabricación de ambos es que a menudo se utilizan en secciones delgadas; Controlar la distorsión durante la soldadura y el tratamiento térmico es crucial. Se recomienda el recocido con solución posterior a la soldadura para restaurar la resistencia óptima a la corrosión y al calor.

Desde una perspectiva de costos, ¿cuándo se vuelve obligatorio seleccionar el 310S más caro?
La selección de 310S se vuelve obligatoria cuando la temperatura de funcionamiento continuo excede el límite seguro para 309, o cuando la atmósfera es fuertemente carburante. Si un componente 309 ha fallado prematuramente debido a incrustaciones excesivas, oxidación o carburación, actualizar a 310S es el paso lógico. Para nuevos diseños basados ​​en las especificaciones del fabricante del horno o en las mejores prácticas de la industria para una temperatura determinada, la prima de costo inicial del material para 310S es una inversión necesaria para garantizar la confiabilidad del equipo a largo plazo-y evitar costosos tiempos de inactividad para los reemplazos.

¿Qué pauta final debe seguir un ingeniero al documentar una selección de materiales entre 309 y 310S?
La selección debe estar explícitamente vinculada a la temperatura máxima de funcionamiento definida y a la composición de la atmósfera del horno. La documentación debe indicar: "Se selecciona el grado 310S debido a una temperatura máxima de funcionamiento continuo de X grados, que excede el límite recomendado para el grado 309". Consulte siempre la especificación ASTM/EN completa (p. ej., ASTM A240, Grado 310S). Para los componentes críticos, también puede ser prudente exigir una certificación de fábrica que incluya datos reales de pruebas de oxidación a alta-temperatura o una garantía de los límites de composición química.