Фланцы из AISI 904L. Коррозионно-стойкая нержавеющая сталь

В новой статье базы знаний ОНИКС разберемся в тонкостях нержавеющей стали AISI 904L. Сталь получила свою популярность за счет высокого уровня коррозионной стойкости. AISI 904L широко применяется в химической (заводы по переработке уксусной, фосфорной и серной кислот; оборудование для хранения и транспортировки серной кислоты, например, теплообменники), нефтяной и газовой (например, для очистки газов) промышленности и судостроении (например, устройства для охлаждения морской воды, конденсаторы, компоненты морских нефтепроводов и пр.), где высокая коррозионная стойкость имеет решающее значение. Сталь 904L также применяют для изготовления наручных часов Rolex. 

Контроль качества стали

Сталь проходит проверку на анализаторе состава. Наши фланцы и соединительные элементы изготовлены из чистой стали, без примесей, влияющих на прочность и пластичность.

Основные свойства AISI 904L

Химический состав

Благодаря повышенному содержанию хрома 19-23% и никеля 23-28%, сплав устойчив к возникновению хлоридного растрескивания. Чаще всего этот вид коррозии встречается на внешних поверхностях трубопроводов при контакте с коррозионной внешней средой (например, с почвой). Хлоридное растрескивание типично для морской воды, солевых растворов и хлорсодержащих реагентов. При добавлении молибдена 4-5% и меди 1-2% у сплава повышается устойчивость к сильным восстановительным кислотам, таким как серная кислота. Имеется повышенная стойкость к воздействию фосфорной и соляной кислот. Рассмотрим подробнее стойкость сплава к некоторым кислотам. Сплав Fe - Cr - Ni показывает отличные механические свойства к муравьиной, соляной, плавиковой и щавелевой кислоте. Не боится воздействий серной кислоты в любой концентрации и может эксплуатироваться при ее постоянном воздействии. Сплав имеет высокие показатели стойкости к азотной кислоте. Обратите внимание, нельзя эксплуатировать при 55% уксусной и фосфорной кислот. Однако важно учитывать такие факторы, как температура, концентрация и наличие окислителей, которые могут повлиять на эффективность. Для конкретных применений рекомендуется проводить регулярные проверки и проверки совместимости материалов.

Механические и физические свойства стали 904L

• Наличие элементов более тяжелых, чем Fe (например, Ni и Mo) повышает плотность по сравнению с чистым железом. Процент никеля и молибдена в сплаве увеличивает плотность стали до показателя 8,06 г/см³. Плотность напрямую влияет на финальную массу будущих изделий. Нержавеющая сталь, как правило, имеет более высокую плотность, чем углеродистая сталь, а это значит, что фланец, изготовленный из нержавеющей стали, обычно будет весить больше, чем фланец, изготовленный из углеродистой стали, при одинаковых размерах. Сравним плоский фланец 600-10-01-1-B по ГОСТ 33259-15 из углеродистой ст.20 и фланец slip on по ASME B16.5 из AISI 904L. Первый фланец весит 39,4 кг, второй фланец с аналогичными размерами, но из нержавеющей стали будет весить ≤ 45 кг. 

• Для всех нержавеющих сталей показатель теплопроводности находится в среднем диапазоне. В нашем случае, сталь 904L имеет “умеренную” теплопроводность. Переход из твердого состояния в жидкое у сплава начинается 1350-1400°C. Температура плавления не то же самое, что допустимая температура эксплуатации. Сталь AISI 904L стабильно работает в промежутке от 196°С до 400°С. 

• На модуль упругости никак не влияют легирующие элементы, поэтому в 904L показатель близок к стандартным значениям железа. Модуль упругости напрямую влияет на жесткость фланцевого узла. Это проявляется при распределении давления уплотнительной поверхности на прокладку и последующей силе для затяжки крепежа. 

• Предел прочности указывает, максимальное напряжение, которое сталь может выдержать без разрушения. Именно от предела прочности зависит расчетное допускаемое напряжение при расчете на прочность фланца. Предельный ресурс детали из AISI 904L работает до 490-740 МПа. Чем выше этот показатель, тем более высокое давление может выдержать фланец из 904L. Стабильная работа фланцев из AISI 904L возможна при температуре среды до 400°С.

• Предел текучести - это важный критерий при расчетах работы фланцевого соединения и крутящего момента. Если выйти за рамки 205-220 МПа начнутся необратимые пластические деформации. Фланец работает как упругая пружина: болты создают осевое усилие, которое прижимает прокладку. Если показатель текучести низкий, во фланцевом соединении быстрее растет риск утечки при циклическом изменении температуры и падает герметичность. Фланец из AISI 904L может выдержать большие упругие деформации без разрушения, что является плюсом для многократной сборки-разборки. Однако, в таких случаях вам всегда важно заменять прокладки. 

• Фланцы работают в условиях чередующихся нагрузок: давление в трубопроводе растет/падает, может меняться температура или происходит усиление/ослабление болтового соединения. В таких ситуациях важно отслеживать показатель пластичности материала. AISI 904L обладает высокой пластичностью. Высокая пластичность позволяет фланцу микро деформироваться без утраты плотности контакта с прокладкой. К примеру, фланцы на насосных и компрессорных линиях испытывают вибрации и ударное давление. Благодаря высокой прочности AISI 904L материал нивелирует локальные напряжения и продлевает срок службы по сравнению с менее пластичными сталями (например, AISI 316L).

• Диапазон твердости 170-200 НВ говорит о том, что сталь достаточно прочна, чтобы выдерживать механическую нагрузку. Одновременно с этим, умеренная твердость позволяет прижимать прокладку между двумя уплотнительными поверхностями, создавая равномерный контакт. Фланцы из нержавеющей высокоаустенитной стали 904L долговечны. 

• Показатель ударной вязкости ≥ 100 Дж/см² выражает энергию, которую металл способен поглотить при ударе без разрушения. AISI 904L остается вязкой даже в криогенных условиях. 904L сохраняет аустенитную структуру без перехода в феррит или мартенсит, поэтому не теряет ударную вязкость ни при -196°C (жидкий азот), ни при -40°C (газовые магистрали).

Почему стали AISI 304, 316, 321 и AISI 904L чаще всего сравнивают?

Стали AISI 904L и AISI 304, 316 и 321 часто сравнивают из-за их схожих свойств и областей применения. Стали класса AISI 300 - это универсальные нержавеющие стали с высоким содержанием хрома, легированные никелем, молибденом и титаном. Они обладают хорошей коррозионной стойкостью и повышенным пределом прочности 515-580 МПа. Читайте более подробный разбор сталей класса AISI 300 в статье - перейти. На фоне этого, сталь AISI 904L обладает исключительной стойкостью к агрессивным кислотам и средам с высоким содержанием хлоридов при высоких температурах. Четыре сплава представляют собой восходящую цепочку: от универсального “рабочего” сплава до высокоспециализированного материала для агрессивных и высокотемпературных условий. Сравним содержание химических элементов, механические и физические свойства.

На чем остановить свой выбор? Наиболее универсальным решением станет AISI 304, эта сталь подходит для многих сред. Для работы в морской воде или коррозионных (особенно хлоридных) средах подойдет AISI 316. Если предстоит работать в высокотемпературных условиях, лучше всего подойдет AISI 321, поскольку эта сталь обеспечит необходимую стабильность. Сталь AISI 904L - оптимальный вариант для крайне агрессивных условий с высокой стойкостью к точечной и щелевой коррозии. Благодаря высокому содержанию никеля и молибдена этот сплав подходит для высоко коррозионных сред. Все четыре марки обладают хорошей прочностью и пластичностью, но их эксплуатационные характеристики различаются в зависимости от различных условий, таких как температура и нагрузка. 

Купить нержавеющие фланцы AISI 904L из наличия

Офис в Москве (499) 673-3838

Офис в Екатеринбурге (343) 384-3838

Офис в Санкт-Петербурге (812) 328-3838

Бесплатно по РФ 8 (800) 555-3883

Сайт onyxspb.ru

E-mail: info@onyxspb.ru