304L nerūdijančio plieno šiluminio plėtimosi koeficientas

Kas yra šiluminio plėtimosi koeficientas?

Šiluminio plėtimosi koeficientas (CTE) kiekybiškai įvertina medžiagos matmenų pokytį vienam temperatūros pokyčio laipsniui. Nerūdijančio plieno atveju jis išreiškiamas mikrometrais metrui vienam Celsijaus laipsniui (mikrometru metrui kelvinui arba 10-6 K-1). 1 metro ilgio komponentas, pagamintas iš medžiagos, kurios CTE yra 16 x 10-6 K-1, užauga 16 mikrometrų kiekvienam temperatūros kilimo laipsniui Celsijaus. Austenitinio nerūdijančio plieno CTE nėra pastovus: jis didėja didėjant temperatūrai, todėl projektuojant naudojama vidutinė vertė per atitinkamą temperatūros intervalą, pavyzdžiui, nuo 20 laipsnių iki 100 laipsnių arba nuo 20 laipsnių iki 400 laipsnių.

304L nerūdijančio plieno šiluminio plėtimosi vertės

1 lentelėje pateikiami vidutiniai 304L (EN 1.4307) šiluminio plėtimosi koeficientai nuo 20 laipsnių iki nurodytos viršutinės temperatūros pagal EN 10088-2. Tos pačios vertės taikomos 304 (1,4301), nes anglies kiekis turi nežymų poveikį šiluminiam plėtimuisi.

Paskelbtose inžinerinėse nuorodose dažnai nurodomas vienas darbo diapazonas – maždaug 11,5-17,0 mikrometrų vienam metrui vienam Celsijaus laipsniui 304 litrų talpos, apimančios nuo nulio iki aukštesnės temperatūros; EN 10088-2 lentelėse pateiktos vertės pateikia skaičiavimuose naudojamus temperatūros skirtumo duomenis.

Palyginimas su kitomis inžinerinėmis medžiagomis

2 lentelėje palyginamas 304L šiluminis plėtimasis su įprastomis konstrukcinėmis ir šilumą perduodančiomis medžiagomis. Palyginimas paaiškina, kodėl austenitinėms nerūdijančio plieno sistemoms reikia daugiau išsiplėtimo nei anglinio plieno sistemoms.

316L išsiplečia šiek tiek daugiau nei 304L tuo pačiu temperatūrų intervalu, o tai yra viena iš priežasčių, kodėl reikia patikrinti mišrius 304L-316L suvirintus mazgus, ar nėra diferencinio šiluminio įtempio. Aliuminis plečiasi daug labiau nei bet kuris plienas, dėl kurio kuriamos bimetalinės jungtys ir elektros jungtys tarp aliuminio ir nerūdijančio plieno komponentų.

Kodėl šiluminė plėtra yra svarbi projektuojant

Kiekviena suvirinta nerūdijančio plieno konstrukcija šiluminio ciklo metu turi prisitaikyti prie plėtimosi. Vamzdynuose plėtimosi kilpos, silfonai ir stumdomos atramos sugeria augimą; be jų purkštukų apkrovos viršija flanšo nominalus ir suvirinimo siūlės įtrūksta. Korpuso{2}}ir Flanšuose su sandarikliais didesnis nerūdijančio plieno CTE, palyginti su varžtų medžiaga, reiškia, kad šiluminis ciklas gali sumažinti varžtų išankstinę apkrovą, todėl dažni yra priveržimo grafikai ir spyruoklinės poveržlės. Kadangi 304L plečiasi maždaug 30–40 % daugiau nei anglinis plienas, kai temperatūra pakils, plakiruoti arba iškloti anglinio plieno indai turi atsižvelgti į sąsajos šlyties įtempį tarp sluoksnių.

Kodėl mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantis dizainas palaiko šiluminę paslaugą

Mažas 304 l anglies kiekis (maksimaliai 0,030 %) apsaugo nuo chromo karbido nusodinimo ties grūdelių ribomis suvirinimo metu ir ilgai -naudojant 425-850 laipsnių jautrinimo diapazone. Todėl medžiaga išlaiko atsparumą korozijai ir lankstumą nuolat kaitinant ir vėsinant, išvengiant tarpkristalinės korozijos ir mikroįtrūkimų, kurie gali atsirasti standartinėse 304 siūlėse agresyvioje terpėje. Kartu su vidutiniu ir nuspėjamu CTE, todėl 304L yra standartinis pasirinkimas suvirintų procesų įrangai, šilumokaičiams, talpykloms ir vamzdynams, kurie turi atlaikyti terminį ciklą chemijos, maisto ir farmacijos paslaugų srityse.

Dažnai užduodami klausimai

1 klausimas: koks yra 304L nerūdijančio plieno šiluminio plėtimosi koeficientas?A1: pagal EN 10088-2 vidutinis CTE 304L (1,4307) yra 16,0 x 10-6 K-1 tarp 20 laipsnių ir 100 laipsnių, didėja iki 18,0 x 10-6 K-1 tarp 20 laipsnių ir 500 laipsnių. Inžinerinės nuorodos dažnai apibendrina bendrą diapazoną kaip maždaug 11,5–17,0 mikrometrų vienam metrui vienam Celsijaus laipsniui.

2 klausimas: ar 304L plečiasi labiau nei anglinis plienas?A2: Taip. 304L plečiasi maždaug 16 x 10-6 K-1, palyginti su maždaug 11-12 x 10-6 K-1 anglinio plieno atveju, todėl nerūdijančio plieno sistema išauga apie 30-40 % daugiau, padidėjus temperatūrai.

3 klausimas: kodėl CTE svarbi šilumokaičiams?A3: Vamzdžiai ir apvalkalas plečiasi skirtingais tempais, ypač naudojant mišrias{1}}metalines konstrukcijas. Dėl diferencialinio augimo susidaro šiluminis įtempis, dėl kurio vamzdžiai gali susegti, per-apkrauti vamzdžių lakštus ir įtrūkti suvirinimo siūlės, nebent konstrukcijoje numatytos plūduriuojančios galvutės, kompensacinės jungtys arba tinkami tarpai.

4 klausimas: kaip nustatomas 304L CTE?A4: 1.4307 klasės vidutinės vertės lentelėje pateiktos EN 10088-2. Kai reikia patikrinti konkrečią partiją, taikant ASTM E228 bandymo metodą matuojamas linijinis kietųjų medžiagų šiluminis plėtimasis.

5 klausimas: ar 304L CTE skiriasi nuo 304?A5: praktiškai ne. Anglies kiekio sumažinimas nuo 0,08 % iki 0,03 % turi nežymų poveikį šiluminiam plėtimuisi; paskelbtos 304 ir 304L reikšmės yra vienodos.

6 klausimas: kas atsitiks, jei šiluminis plėtimasis nebus pritaikytas?A6: Nevaržomas plėtimasis sukelia ilgų linijų sulinkimą, purkštukų ir flanšų perkrovą, tarpiklių nuotėkį, nuovargio įtrūkimus suvirinimo siūlėse ir įrangos nesuderinamumą. Išsiplėtimo kilpos, silfonai, stumdomos atramos ir kruopštus varžtų susukimas yra standartinės priemonės.