304Л коефицијент термичке експанзије од нерђајућег челика

Шта је коефицијент топлотне експанзије?

Коефицијент топлотног ширења (ЦТЕ) квантификује промену димензија материјала по степену промене температуре. За нерђајући челик се изражава у микрометрима по метру по степену Целзијуса (микрометар по метру по келвину, или 10-6 К-1). Компонента дуга 1 метар направљена од материјала са ЦТЕ од 16 к 10-6 К-1 расте 16 микрометара за сваки степен Целзијуса пораста температуре. ЦТЕ аустенитног нерђајућег челика није константан: повећава се са температуром, тако да пројектантски рад користи средњу вредност у релевантном температурном интервалу, на пример од 20 степени до 100 степени или од 20 до 400 степени.

Вредности термичке експанзије нерђајућег челика 304Л

У табели 1 су наведени средњи коефицијенти топлотног ширења за 304Л (ЕН 1.4307) између 20 степени и наведене горње температуре, према ЕН 10088-2. Исте вредности важе и за 304 (1,4301), јер садржај угљеника има занемарљив утицај на топлотну експанзију.

Објављене инжењерске референце често наводе један радни опсег од приближно 11,5-17,0 микрометара по метру по степену Целзијуса за 304Л који покрива температуре испод-од нуле до повишене; горе наведене табеларне вредности према ЕН 10088-2 дају податке о температури који се користе у прорачунима.

Поређење са другим инжењерским материјалима

Табела 2 упоређује топлотно ширење 304Л са уобичајеним структуралним материјалима и материјалима за{2}}пренос топлоте. Поређење објашњава зашто је аустенитним нерђајућим системима потребно више експанзије него системима од угљеничног челика.

316Л се шири нешто више од 304Л у истом температурном интервалу, што је један од разлога зашто се мешовити заварени склопови 304Л-316Л морају проверити на диференцијална термичка напрезања. Алуминијум се шири много више од било ког челика, што покреће дизајн биметалних спојева и електричних веза између алуминијумских и нерђајућих компоненти.

Зашто је топлотна експанзија важна у дизајну

Свака заварена нерђајућа конструкција под термичким циклусом мора да прихвати експанзију. У цевоводима, петље за проширење, мехови и клизни носачи апсорбују раст; без њих, оптерећење млазнице премашује називне вредности прирубнице и завари пуцају. У измењивачима топлоте -и-, разлика у експанзији између цеви и омотача, посебно када је омотач од угљеничног челика, а цеви су 304Л, ствара диференцијално топлотно напрезање које мора бити пројектовано помоћу плутајућих глава или експанзионих мехова. Код заптивних прирубница, већи ЦТЕ од нерђајућег челика у односу на материјал за завртње значи да термички циклус може да опусти предоптерећење завртња, тако да су распореди поновног{6}}затезања и опружне подлошке уобичајени. Пошто се 304Л шири око 30-40% више од угљеничног челика при истом порасту температуре, обложене или обложене посуде од угљеничног челика морају узети у обзир напон на смицање међу слојевима.

Зашто дизајн са ниским-угљеником подржава термалну услугу

Низак садржај угљеника од 304Л (0,030% максимум) спречава таложење хром карбида на границама зрна током заваривања и током-дуготрајног рада у опсегу осетљивости од 425-850 степени. Због тога материјал задржава своју отпорност на корозију и дуктилност под сталним загревањем и хлађењем, избегавајући интергрануларну корозију и микро-пукотине које се могу појавити у стандардним 304 завареним спојевима у агресивним медијима. У комбинацији са умереним и предвидљивим ЦТЕ, ово чини 304Л стандардним избором за заварену процесну опрему, измењиваче топлоте, резервоаре за складиштење и цевоводе који морају да преживе термичке циклусе у хемијској, прехрамбеној и фармацеутској служби.

Често постављана питања

П1: Који је коефицијент топлотног ширења нерђајућег челика 304Л?А1: Према ЕН 10088-2, средњи ЦТЕ од 304Л (1,4307) је 16,0 к 10-6 К-1 између 20 степени и 100 степени, повећавајући се на 18,0 к 10-6 К-1 између 20 степени и 500 степени. Инжењерске референце често сумирају укупан опсег као отприлике 11,5-17,0 микрометара по метру по степену Целзијуса.

П2: Да ли се 304Л шири више од угљеничног челика?А2: Да. 304Л се шири на отприлике 16 к 10-6 К-1 у односу на око 11-12 к 10-6 К-1 за угљенични челик, тако да потпуно нерђајући систем расте за око 30-40% више током истог пораста температуре.

П3: Зашто је ЦТЕ битан за измењиваче топлоте?О3: Цеви и шкољка се шире различитим брзинама, посебно у мешовитим-металним конструкцијама. Диференцијални раст ствара топлотно напрезање које може да извија цеви, преоптерећује цевне листове и напукне заварене спојеве осим ако дизајн не обезбеђује плутајуће главе, дилатационе спојеве или адекватне зазоре.

П4: Како се одређује ЦТЕ 304Л?А4: Табеларне средње вредности су дате у ЕН 10088-2 за оцену 1.4307. Тамо где се мора верификовати одређена партија, метода испитивања АСТМ Е228 мери линеарно топлотно ширење чврстих материјала.

П5: Да ли се ЦТЕ код 304Л разликује од оног код 304?А5: Практично не. Смањење угљеника са 0,08% на 0,03% има занемарљив утицај на термичко ширење; вредности објављене за 304 и 304Л су идентичне.

П6: Шта се дешава ако се топлотна експанзија не прилагоди?А6: Неограничено ширење узрокује извијање дугих водова, преоптерећење млазница и прирубница, цурење заптивки, пуцање од замора на завареним спојевима и неусклађеност опреме. Петље за проширење, мехови, клизни ослонци и пажљива пракса причвршћивања су стандардни лекови.