Když je normální provozní teplota výměníku tepla 1000 ° F (asi 283 ° C), šrouby z nerezové oceli jsou rezavé! Proč je to tak? Ukázalo se, že při vyšších teplotách může tepelný cyklus způsobit, že některé nerezové oceli se stanou nerezavějící ocelí. Proto je nutné zvolit materiál spojovacích prvků, aby se zabránilo nehodám.

Pozadí z nerezové oceli:
Podle definice by obsah chrómu v nerezové oceli neměl být menší než 10,5%, ale autor se domnívá, že obsah je stále nízký. Aby se zabránilo korozi nerezové oceli při pokojové teplotě, měl by obsah chrómu v substrátu z nerezavějící oceli činit přibližně 12%.
Na rozdíl od obecného názoru, nerez ocel nebude vždy z nerezové oceli. Tepelný cyklus snižuje obsah chrómu v některých nerezových ocelí na úroveň, která způsobuje jejich rez. Existuje však mnoho druhů nerezové oceli, takže je obvykle možné zvolit jednu z nerezavějící oceli pro speciální účely.
Nerezová ocel řady 300
Nerezová ocel řady 300 je také ocel 18-8, kterou známe, a je nejčastěji používaným materiálem pro spojovací prvky, spoje, trubky a trubky. Nerezová ocel 304 je nejběžnějším materiálem pro spojovací prvky z nerezavějící oceli. 18-8 ocel je nominální obsah 300 série nerezové oceli chrom a nikl. Tyto materiály vypadají dobře na povrchu, ale 304 nerez ocel je ohříván nad 850 ° F (asi 199 ° C), díky ukládání uhlíku. Obsah chrómu bude snížen. Při vysokých teplotách se chróm kombinuje s uhlíkem za vzniku karbidu chrómu, zatímco karbid chrómu není odolný proti korozi. Použití nerezové oceli 304L může tento problém zmírnit a obsah uhlíku v nerezové oceli 304L je 1/3 nerezové oceli 304. Tvorba karbidu chrómu může být eliminována použitím nerezové oceli 321 nebo nerezové oceli 347. 321 nerezová ocel a 347 nerezová ocel obsahují titan a niob a jejich vlastnosti jsou velmi stabilní. Vzhledem k tomu, že titan a antimon mají větší afinitu k uhlíku než chróm, vytvářejí karbid titanu a karbid niobu při vysokých teplotách s uhlíkem, takže chrom zůstává. Nerezová ocel řady 300 v ASTMAl93 se používá pro šrouby s nerezovými ocelí 304, 321 a 347.
Vzhledem k tomu, že pevnost nerezové oceli řady 300 je posílena pouze při tváření za studena, tepelný cyklus snižuje pevnost spojovacích prvků na žíhaný stav při teplotě 1000 °F (cca 283 °C). Stabilní materiál 321 nebo 347 není uspokojivý, pokud je pokles pevnosti nepřijatelný. Proto zvažte další materiály.
Řada 400 nerezových ocelí
Nerezová ocel řady 400 má nižší obsah chrómu než nerezová ocel řady 300, ale nemá problémy s ukládáním uhlíku jako řada 300 a může být tepelně zpracována pro pracovní prostředí s teplotou až 1200 ° F (přibližně 393 ° C). Nicméně, protože pouze 12% až 14% chrómu, bude korozováno v prostředí s těžkou chemickou atmosférou, zatímco série 300 obsahuje 16% až 20% chrómu bez korozi. Nerezová ocel řady 300 má stejnou pevnost jako nerezová ocel řady 400. Nerezová ocel řady 300 je nemagnetická, zatímco nerezová ocel řady 400 je magnetická. Řada 410, 416 a 430 z nerezové oceli řady 400 se používá pro spojovací prvky podle předpisů ASTMF593.
Materiály na bázi niklu, jako je řada lnconel (dodávaná společností lnconel International) nebo řada Haynes (Haynes International) jsou vynikajícími materiály pro vysokoteplotní aplikace. Většina těchto legovaných ocelí obsahuje nejméně 16% chrómu pro antikorozní účely. Mohou být také tepelně ošetřeny. Vysoká pevnost při vysokých teplotách, samozřejmě 718 legovaná ocel může být nejvíce používaným materiálem pro spojovací prvky a je standardním jemným upevňovacím prvkem v kosmické lodi. Pro spojovací prvky se používá také Monel (asi 65% niklu a 33% mědi), ale pevnost je velmi nízká. Haynes International jmenovala své materiály Haslloy nebo HaynesXX. Inconel i Haynes nabízejí některé ze stejných spojovacích materiálů, jako jsou 718 a X-750.
A-286 nerez ocel
Jedná se o nejrozšířenější nerezovou ocel v leteckém průmyslu. Je to nerezová ocel na bázi železa, která obsahuje 15% chrómu, může být tepelně zpracována a vytvrzena za studena. Pevnost v tahu je 140-180 ksi, když není vytvrzeno za studena. Tepelné zpracování a vytvrzování za studena mohou dosáhnout pevnosti v tahu 220 ksi, avšak prodloužení je v tomto okamžiku příliš nízké vzhledem k únavovému zatížení. Provozní teplota A-286 je -423 ° C-1200 ° C a téměř všichni dodavatelé spojovacích prostředků pro letecký průmysl mohou poskytnout spojovací prvky A-286.
MP35N and MPL59
Materiály MP35N a MPL59, které nabízí SPS Technology, jsou velmi dobré materiály pro aplikace ve vysokoteplotních a korozivních prostředích, 19% chrómu. Tyto materiály jsou drahé i v leteckém průmyslu. Waspalloy is another material in this set of materials for very high temperatures. Tyto materiály se používají pouze bez volby a tyto materiály jsou drahé a obtížně dostupné.
Shrnutí
Není rozumné používat nerezovou ocel 304 v pracovním prostředí 1000°F (283°C). Pokud je pevnost materiálu snížena v blízkosti žíhacího stavu, lze zvolit stabilní materiály jako je nerezová ocel 321 nebo 347: pokud je pevnost vysoká a koroze životního prostředí není příliš vážná, nerezová ocel řady 400 by měla splňovat požadavky. Jako série 300 a série 400 nerezová ocel nemůže vyřešit problém pomocí A-286. Inconel, Haynes, MP35N a MPL59 jsou dobré materiály, ale náklady jsou vysoké.A není snadné se dostat. Obecné konstrukční pravidlo je: v případě potřeby použijte drahé materiály pro dosažení uspokojivého výkonu.