La polyvalence de l'acier inoxydable en fait l'un des matériaux les plus populaires aujourd'hui Sa durabilité, sa résistance à la corrosion et son applicabilité industrielle sont les principales raisons de sa popularité Parmi ses nombreuses qualités, l'acier inoxydable 310 est du côté supérieur en raison de ses remarquables propriétés à haute température et de son excellente résistance à l'oxydation Dans cet article, nous examinerons les caractéristiques et applications importantes de la tôle d'acier inoxydable 310 ainsi que les raisons de sa popularité croissante dans tous les secteurs. Que vous soyez un professionnel à la recherche d'une compréhension approfondie du sujet ou un décideur choisissant des matériaux pour votre prochain projet, cet article vise à vous équiper des informations appropriées pour mieux comprendre la tôle d'acier inoxydable 310.
Que signifie 310 Feuille d'acier inoxydable ?
Les tôles en acier inoxydable 310 sont classées comme acier inoxydable austénitique et se distinguent par leur teneur remarquablement élevée en chrome (24-261TP3 T) et en nickel (19-221TP3 T).Ces éléments confèrent à l'acier inoxydable 310 une résistance exceptionnelle à l'oxydation et à la corrosion, même à des températures élevées. L'acier inoxydable 310 conserve sa résistance ainsi que sa ténacité en service jusqu'à 2100 °F (1149 °C).Conséquent, il est utilisé pour les composants de four, les échangeurs de chaleur, et d'autres applications à haute température Sa composition garantit une excellente résistance à la sulfuration et à la carburation, support de ses performances dans des conditions industrielles extrêmes.
Propriétés et spécifications de l'acier inoxydable 310
Pourcentage de maquillage chimique :
Carbone (C) : 0,25 maximum
Manganèse (Mn) : 2,00 Max
Silicium (Si) : 1,50 Max
Chrome (Cr) : 24h00 26h00
Nickel (Ni) : 19h00 22h00
Phosphore (P) : 0,045 Max
Soufre(S): 0,030 Max
Fer (Fe) : Équilibre
Propriétés mécaniques :
Résistance à la traction (MPa) : 515
Résistance au rendement en acier inoxydable 0,2% Preuve (MPa) : 205
Allongement (% en 50 mm) : 40
Dureté (Brinell) : 225 Max
Groupe 5 : Propriétés thermiques
Plage du point de fusion : 1 354-1 400 °C (2 470-2 550 °F)
Coefficient d'expansion thermique (32-212 °F) : 8,0 µ in/in-°F
Résistance à la corrosion :
Contrôler l'oxydation jusqu'à 2000 °F (1093 °C) en continu pour le service et intermittent 2100 °F (1149 °C) pour le service partiel.
Excellente résistance à la sulfuration et à la carburation Ceci s'applique pour les milieux qui contiennent des atmosphères modérément agressives.
Cet ensemble de propriétés mécaniques et thermiques ainsi que son moyen de stabilité chimique 310 en acier inoxydable sont préférés pour une grande variété d'applications industrielles à haute température.
Utilisations de 310 tôles d'acier inoxydable
En raison de sa résistance à haute température et de sa résistance à l'oxydation, l'acier inoxydable 310 est idéal pour une utilisation dans les chaudières industrielles et les moteurs de fusée L'acier inoxydable 310 possède également des propriétés mécaniques telles qu'environ 75 ksi (515 MPa) de résistance à la traction et 30 ksi (205 MPa) de limite d'élasticité à température ambiante De plus, l'acier inoxydable 310 maintient une bonne ductilité avec un allongement de 401TP3 T dans 2 pouces Le matériau démontre également une stabilité thermique exceptionnelle en raison de sa plage de fusion de 2470 °F à 2550 °F (133 °C de durée de vie extrême).
La différence entre les années 310 et 310
Le Type 310 et le Type 310 S diffèrent par leur teneur en carbone, qui est le principal facteur de différenciation Le Type 310 a un pourcentage plus important de carbone, ce qui améliore la résistance et la dureté mais dans certains cas, il peut entraver la soudabilité et augmenter la susceptibilité à la corrosion Le Type 310 S, en revanche, a une teneur en carbone plus faible ce qui le rend plus résistant à la sensibilisation et à la corrosion intergranulaire, ce qui permet son utilisation dans des applications à haute température où le soudage est effectué Les deux alliages ont une résistance à l'oxydation et à la corrosion à haute température égale, une sensibilisation et une résistance intergranulaire.
Qu'est-ce qui rend l'acier inoxydable 310 adapté aux applications à haute température ?
Fonctions du Nickel et du Chrome en Acier Inoxydable 310
La valeur élevée du nickel (19% à 22%) et du chrome (24% à 26%) en acier inoxydable 310 impacte profondément ses performances dans les environnements à température élevée Le chrome offre une grande résistance à l'oxydation en formant une couche d'oxyde protectrice robuste qui protège l'acier des réactions nocives dans la région tempérée supérieure Le nickel améliore l'étabilité mécanique, la résistance à la fatigue thermique et la ténacité du matériau dans des conditions extrêmes Grâce à ces caractéristiques, l'acier inoxydable 310 possède une résistance mécanique et une résistance à l'échelle à des températures de 2100 °F (1150 °C), ce qui le rend adapté aux pièces de four, aux échangeurs de chaleur et à d'autres applications à haute chaleur.
Présentation de la résistance à l'oxydation et à la corrosion
L'acier inoxydable 310 présente une résistance à l'oxydation remarquable en raison de sa teneur en chrome, car il peut former une couche protectrice d'oxyde de chrome qui empêche toute oxydation ultérieure. Des tests en laboratoire démontrent que l'acier inoxydable 310 maintient son intégrité structurelle et résiste à l'entartrage après avoir subi une exposition à l'air à haute température pendant de longues périodes ; ceci est développé plus en détail dans les données fournies :
Température de service continu : jusqu'à 2 100 °F (1 150 °C)
Température de service intermittente : jusqu'à 1 900 °F (1 038 °C)
En termes de résistance à la corrosion, l'acier inoxydable 310 fonctionne relativement bien dans les solutions acides et basiques faibles En raison de la composition équilibrée de l'acier inoxydable 310, sa résistance à la corrosion aqueuse est similaire à celle de la plupart des aciers inoxydables fortement alliés Ses performances sont mises en évidence dans les spécifications suivantes :
Nombre équivalent de résistance aux piqûres (PREN) : env. 25
Taux de corrosion dans le 51TP3 T H2SO4 (à 77 °F/25 °C) : <0,05 mm/an
Ces caractéristiques ainsi qu'une résistance au fluage et des propriétés mécaniques supérieures permettent à l'acier inoxydable 310 de supporter des conditions de fonctionnement difficiles, du traitement chimique industriel aux réacteurs thermiques.
Performance des atmosphères carburantes
La résistance exceptionnelle de l'acier inoxydable 310 aux environnements de cémentation permet son utilisation dans des applications à haute atmosphère de potentiel carbone.
En ce qui concerne la protection contre la carburation et le tartre, la couche d'oxyde pour l'acier inoxydable 310, est formée de manière irréversible à cause des teneurs relatives élevées en chrome et nickel Ces aciers inoxydables démontrent également une stabilité contre le saupoudrage des métaux, et résistent à l'érosion causée par les températures élevées, tout en minimisant également la formation de carbures cassants Pour ces raisons, il est couramment utilisé pour des pièces telles que les échangeurs de chaleur, les composants de fours et les pièces réactives des convertisseurs catalytiques qui fonctionnent à des températures extrêmement élevées, et les produits chimiques.
Comment la norme ASTM A240 s'applique-t-elle à l'acier inoxydable 310 ?
Résumé des normes ASTM A240
La norme A240 prescrit les propriétés des tôles, tôles et bandes en acier inoxydable au chrome et au chrome-nickel utilisées pour les récipients sous pression et diverses autres applications Ci-dessous, les données de description pertinentes pour l'acier inoxydable 310.
Composition chimique (1TP3 T en poids)
Chrome (Cr) : 24,0 26,0
Nickel (Ni) : 19,0 22,0
Carbone (C): ≤0,25
Manganèse (Mn): ≤2,00
Silicium (Si): ≤1,50
Phosphore (P): ≤0,045
Soufre(S): ≤0,030
Propriétés mécaniques :
Résistance à la traction (min) : 75 ksi (515 MPa)
Résistance au rendement (décalage de 0,2%, min) : 30 ksi (205 MPa)
Allongement (en 2 pouces, min) : 40%
Propriétés physiques :
Densité : 7,9 g/cm³
Point de fusion : 2450 °F (1340 °C)
Conductivité thermique : 14,2 W/(m·K) à 212 °F (100 °C)
Chaleur spécifique : 500 J/(kg·K)
Résistance à la corrosion :
Une résistance supérieure à l’oxydation et à la carburation rend cet alliage utile pour les applications à haute température.
Échangeurs de chaleur : maintient l'efficacité opérationnelle à haute température en raison de la stabilité thermique élevée.
Composants de four : Haute température et haute résistance corrosive.
Convertisseurs catalytiques : conserve sa résistance dans des environnements fortement chargés de produits chimiques.
Les spécifications détaillées énumérées ci-dessus permettront à l'acier inoxydable 310 de répondre aux attentes des applications techniques et industrielles les plus exigeantes en termes de fiabilité et d'efficacité.
Spécifications de la plaque d'acier inoxydable 310
Les principaux avantages des plaques en acier inoxydable 310 sont notamment les suivants
Résistance aux hautes températures : se comporte bien dans des environnements thermiques supérieurs à 2 000 °F.
Résistance à la corrosion : Reste intact et durable dans les environnements oxydants et légèrement réducteurs.
Longévité : Intégrité structurelle soutenue en termes de stress et de conditions météorologiques difficiles.
Ces caractéristiques en font un matériau idéal pour être utilisé dans plusieurs industries à des fins d'ingénierie.
Procédures de conformité et de test
Afin d'atteindre des performances optimales et des normes industrielles, le le matériel est soumis à une conformité stricte et à des tests procédures. Cette documentation présente les aspects les plus importants des tests effectués ;
Résistance à la traction : prouvée jusqu'à 120 000 psi, confirmant l'intégrité sous un stress extrême.
Conductivité thermique : Une mesure effectuée à 1 000 °F (538 °C) a montré une valeur de conductivité de 25 W/mK.
Point de fusion : fonctionnalité confirmée à des températures ultra élevées à environ 2 600 °F (1 427 °C).
Taux de corrosion : soumis à des tests de 1 000 heures en milieu oxydant, perdant moins de 0,02 mm/an sur 1 000 heures.
Dureté : Le roulement 45 HRC rockwell le rend très résistant à la déformation.
Densité : 7,85 g/cm³, stabilité et consistance est indispensable lors de son application.
Limite de fatigue : prouvée à 60 000 psi lui conférant une longévité sous contraintes cycliques.
Ces mesures définissent ensemble la fiabilité et l'utilité du matériau dans des applications techniques et industrielles sophistiquées.
Pourquoi choisir une plaque d'acier inoxydable 310 à usage industriel ?
Avantages du fonctionnement à température élevée et résistance à la corrosion
Les plaques en acier inoxydable de qualité 310 sont spécialement conçues pour fonctionner correctement dans des environnements industriels rigoureux, offrant un contrôle systématique de l'oxydation et de la corrosion à haute température Cet alliage est bien adapté pour une utilisation dans des pièces telles que les échangeurs de chaleur, les fours et les équipements de traitement à haute température puisqu'il peut résister à une exposition constante à 2100 °F (1150 °C) pendant de longues périodes de plus, le alliage une teneur élevée en chrome (24-261TP3 T) et en nickel (19-221TP3 T) offre une supériorité en résistance corrosive contre les environnements oxydants et acides qui augmente la durabilité de l'alliage Ces caractéristiques rendent les plaques d'acier inoxydable 310 économiquement optimales et fiables pour les applications industrielles dans la conduite d'industries exigeantes en raison de son équilibre en termes de performances et de longévité.
Directives de fabrication et de soudage
Le soudage et la fabrication de plaques d'acier inoxydable 310 sont réalisés facilement grâce à des méthodes industrielles appropriées. La teneur élevée en alliage du matériau signifie que le préchauffage n'est pas nécessaire pour la majorité des applications et que des modifications post-soudage sont rarement nécessaires. Pour obtenir les meilleurs résultats, cependant, des efforts doivent être faits pour composer l'assemblage à partir de pièces soudées avec des critères de conformité appropriés pour les alliages à haute teneur en chrome et en nickel, TIG ou MIG par exemple. Une attention particulière à la chaleur de soudure, au métal d'apport et à l'apport de chaleur garantit qu'aucune fissure thermique et une structure solide ne sont obtenues.
Accès et alternatives pour le fournisseur
Un vaste réseau de fournisseurs traitant des alliages à haute performance s'approvisionnera facilement en matériau en question Les distributeurs primaires conservent habituellement un stock étendu et fournissent des tailles standard de qualité industrielle du matériau selon les besoins Pour les commandes en vrac ou toute autre demande spécifique, la plupart des fournisseurs offrent la fabrication et l'expédition accélérée Il est de bonne pratique de consulter ces fournisseurs ou fabricants réputés pour garantir l'accès à des matériaux vérifiés qui correspondent aux spécifications requises.
Comment l'acier inoxydable 310 S diffère-t-il de 310 H ?
Application de la teneur en carbone et de ses effets
Le tableau suivant illustre les différences et caractéristiques distinctives des aciers inoxydables 310 S et 310 H.
Composition chimique :
Carbone (C) : Max 0,08%
Chrome (Cr): 24-26%
Nickel (Ni): 19-22%
Divers autres éléments comme le manganèse, le silicium, le phosphore et le soufre sont présents en petites proportions.
Carbone (C) : Min 0,04% Max 0,10%
Chrome (Cr): 24-26%
Nickel (Ni): 19-22%
Autres éléments dans la même mesure que 310S.
Propriétés mécaniques :
Résistance à la traction (MPa) : ~ 515 MPa
Résistance au rendement (MPa) : ~205 MPa
Allongement (%) : ~40%
Résistance à la traction (MPa) : ~ 515 MPa
Résistance au rendement (MPa) : ~205 MPa
Allongement (%) : ~40%
Propriétés thermiques :
Les deux qualités fonctionnent remarquablement à des températures élevées, cependant, le 310 H est conçu pour résister à de longues périodes de températures accrues en raison de sa teneur en carbone raffiné.
Applications:
Approprié pour les conditions de haute température.
On le trouve couramment dans les fours industriels, les systèmes de traitement thermique et dans l'industrie des procédés chimiques.
Idéal pour une exposition soutenue à haute température pour la production d’électricité et le traitement chimique avancé.
Teneur en carbone et son impact :
L'acier inoxydable 310 S a une teneur en carbone plus faible, ce qui réduit le risque de précipitation du carbure, offrant une résistance améliorée à la corrosion.
La teneur en carbone plus élevée contrôlée en 310 H améliore la résistance et la stabilité de l'environnement à haute température.
Certifications et normes :
Les deux grades ont une certification reconnue, mais il est conseillé aux utilisateurs de vérifier les certifications pour leurs applications uniques.
Toutes les qualités sont sélectionnées en fonction de leurs conditions de fonctionnement, les 310 S étant plus performants dans les environnements où la corrosion est critique et les 310 H excellant dans les environnements à haute température.
Cas d'utilisation pour 310 S et 310H
L'acier inoxydable de type 310 S est parfaitement adapté pour une utilisation dans des environnements où une oxydation élevée, la corrosion et une oxydation physique agressive se produiraient thermiquement, comme dans le traitement chimique, ainsi que dans certaines parties des échangeurs de chaleur et des fours. De plus, il trouve une utilisation intensive dans le stockage des récipients où l'acide sulfurique, l'acide nitrique ou les chlorures sont conservés, car ces récipients nécessitent une résistance exceptionnelle à la corrosion environnementale.
Attendu que l'acier inoxydable de type 310 H excelle dans les applications structurelles à haute température telles que les composants des chaudières, les équipements de traitement thermique et les revêtements de four Sa teneur élevée en carbone offre une résistance mécanique et une résistance au fluage accrues requises pour la chaleur extrême soutenue rencontrée dans les industries de production d'électricité, pétrochimique et de traitement thermique La sélection des deux alliages dépend des contraintes opérationnelles primaires, qui comprennent généralement la température, l'environnement corrosif et les contraintes mécaniques.
Disponibilité du marché et considérations de prix
Voici un aperçu complet des caractéristiques et caractéristiques les plus utiles pour la sélection de matériaux pour les applications structurelles à haute température :
- Alliage Une limite supérieure opérationnelle (UOL) est : 1200 °F (649 °C)
- La limite supérieure opérationnelle (UOL) de l'alliage B est de : 1500 °F (815 °C)
- L'alliage A conserve l'intégrité structurelle à 1100 °F (593 °C) sous des fluages de contrainte constants soutenus pendant de longues périodes.
- L'alliage B est meilleur pour la résistance au fluage Il fournit une contrainte à 1400 °F (760 °C).
- Alliage Une résistance modérée à l'oxydation et à l'entartrage pour les environnements à forte humidité.
- L'alliage B est très résistant aux gaz corrosifs tels que l'hydrogène et les composés soufrés.
- La résistance à la traction de l'alliage A à température ambiante est de : 70 ksi (kilopounds par pouce carré).
- La résistance à la traction de l'alliage B à température ambiante est de : 85 ksi.
- La conductivité thermique de l'alliage A à 200 ºC est : 15 W/m·K.
- La conductivité thermique de l'alliage B à 200 ºC est : 12 W/m·K.
- La charge estimée de l'alliage A par unité de poids est : $7.50/lb.
- La charge estimée de l'alliage B par unité de poids est : $12.00/lb.
- Durée de vie du prix par défaut pour des domaines tels que l'ingénierie de construction.
- L'alliage A est facilement obtenu avec des formes standard, notamment des feuilles, des tuyaux et des tiges.
- L'alliage B peut être plus difficile à trouver auprès de fournisseurs spécialisés Les délais de livraison sont plus longs en raison de la demande plus élevée sur les marchés de niche.
La sélection des bons matériaux pour les applications à haute température peut être obtenue à partir de certains points de données. Il est essentiel d’équilibrer les aspects techniques avec les finances pour faire le bon choix.
Foire aux questions (FAQ)
Q : Qu'est-ce qu'une tôle d'acier inoxydable 310 ?
R : Une tôle d'acier inoxydable 310 est identifiée par UNS S31000. c'est un alliage de chrome et de nickel qui est très résistant à la chaleur et résilient à l'oxydation et corrosivement Ainsi, il peut travailler sous des températures extrêmes.
Q : Quelle est la principale préoccupation d’une plaque ASTM A240 Type 310 ?
R : Une plaque ASTM A240 Type 310 est une plaque en acier inoxydable austénitique et se caractérise par une teneur élevée en chrome et en nickel, une résistance exceptionnelle à la chaleur et à la corrosion, ainsi que pour une utilisation dans des environnements élevés soumis à des contraintes cycliques et thermiques.
Q : En quoi un alliage 310 diffère-t-il des autres qualités d'acier inoxydable ?
R : L'alliage 310, ou SS 310, se distingue des autres nuances d'acier car il contient plus de nickel et de chrome, contrairement à d'autres aciers inoxydables tels que l'acier inoxydable 304. cela rend l'alliage 310 idéal pour les environnements à haute température et oxydants.
Q : Quelles applications sont idéales pour les plaques des années 310 et 310 ?
R : Les plaques des années 310 et 310 sont bien adaptées aux zones impliquant une chaleur intense comme les fours, les échangeurs de chaleur et les fours Leur résistance à l'oxydation et à la corrosion dans des conditions aussi extrêmes les rend appropriées pour ces applications.
Q : Pourquoi une faible perméabilité magnétique est-elle importante dans les plaques SS 310 ?
R : La faible perméabilité magnétique des plaques SS 310 est essentielle car elle permet de faibles niveaux d'interférences magnétiques pour toute application impliquant un champ magnétique Ceci est particulièrement utile dans les industries électronique et aérospatiale.
Q : Quels sont les avantages de l'utilisation de feuilles 310 laminées à froid ?
R : Elles sont plus lisses et plus précises que les feuilles 310 laminées à chaud, ce qui les rend plus adaptées aux applications où l'attrait visuel et les mesures exactes sont critiques.
Q : L'acier inoxydable 310 peut-il être utilisé dans des conditions cryogéniques ?
A : L'acier inoxydable 310 convient pour une utilisation à froid en raison de sa ténacité et de sa capacité à conserver des propriétés mécaniques à basse température Son adaptabilité en fait un choix privilégié pour de telles applications.
Q : Qui sont les principaux fournisseurs de tôles en acier inoxydable 310 ?
R : Les fournisseurs qui vendent un catalogue complet, y compris 310 tôles, bobines et bandes, et suivent certains critères de qualité comme la plaque ASTM A240 Type 310 sont ceux reconnus comme les principaux fournisseurs de tôles en acier inoxydable 310 Vérifiez les fournisseurs réputés de tôles en acier inoxydable qui ont établi une solide histoire sur le marché.
Q : Comment le prix d'une plaque 310 se compare-t-il à celui d'autres matériaux ?
R : Les plaques 310 sont plus chères que les matériaux de qualité inférieure en raison du coût et de la valeur de leurs constituants d'alliage. Néanmoins, les économies à long terme associées au coût des plaques 310 dans les services à haute température compensent souvent le coût initial.
Q : Quels soins sont nécessaires pour l'entretien des plaques d'acier inoxydable 310 H ?
R : L'entretien des plaques en acier inoxydable 310 H est réduit au nettoyage en raison de leur résistance à la corrosion. Un environnement propre où ces plaques sont utilisées nécessite souvent un nettoyage pour éliminer la saleté de la surface. Ils doivent être vérifiés régulièrement dans un environnement difficile pour améliorer l’efficacité opérationnelle.
Sources de référence
1. Études expérimentales de formabilité et d'éléments finis sur l'acier inoxydable austénitique AISI310
- Auteurs : K. Praveen et coll.
- Publié dans: Web des conférences E3S
- Année de publication : 2023
- Jeton de citation : (K. Praveen et coll., 2023)
- Résumé:
- Cette étude étudie la formabilité de l'acier inoxydable austénitique AISI 310 sous différentes températures (623 K, 723 K et 823 K) en utilisant la méthode d'essai Nakazima dans le cadre de la procédure de formage par étirage.
- Principales conclusions :
- Les propriétés mécaniques de l'AISI 310 ont été évaluées au moyen d'essais de traction aux températures spécifiées, révélant divers modes de rupture et courbes contrainte-déformation.
- Des diagrammes limites de formage ont été construits à partir des résultats, fournissant une représentation visuelle de la formabilité du matériau dans les conditions étudiées.
- Des simulations utilisant le logiciel LS-DYNA ont été menées pour comparer avec les résultats expérimentaux, validant ainsi les résultats expérimentaux.
2. Études de traction et de formabilité sur l'acier inoxydable austénitique AISI310
- Auteurs : K. Satyanarayana et coll.
- Publié dans: Web des conférences E3S
- Année de publication : 2023
- Jeton de citation : (Satyanarayana et coll., 2023)
- Résumé:
- Cette recherche examine la formabilité de l'acier inoxydable AISI 310 à température ambiante avec différentes vitesses de déformation (0,1 et 0,01 mm/s) en utilisant le test de Nakazima lors du formage par étirage.
- Principales conclusions :
- L'étude a conduit des essais de traction pour évaluer les propriétés mécaniques de l'AISI 310 à température ambiante, en analysant les modes de rupture et les courbes contrainte-déformation.
- Les diagrammes de limites de formation ont été tracés sur la base des résultats et des simulations ont été effectuées dans le logiciel LS-DYNA pour les comparer aux résultats d'expériences pratiques.
- Les résultats indiquent la formabilité du matériau et son comportement sous différentes vitesses de déformation.
3. Optimisation des paramètres du processus de soudage TIG sur tôle d'acier inoxydable austénitique 304 à l'aide de la méthode Taguchi basée sur la logique floue
- Auteurs : Demeyesus Gizaw Abebe, T. Bogale
- Publié dans: Recherche en ingénierie Express
- Date de publication : 8 novembre 2023
- Jeton de citation : (Abebe et Bogale, 2023)
- Résumé:
- Cette étude porte sur l'optimisation des paramètres de soudage TIG pour l'acier inoxydable austénitique 304, qui est souvent comparé à l'acier inoxydable 310 en termes de caractéristiques de soudage.
- Principales conclusions :
- L'étude a utilisé le réseau orthogonal L9 de la conception Taguchi pour déterminer les paramètres de soudage optimaux, notamment le courant, la tension et le débit de gaz.
- Les résultats ont indiqué que le débit et le courant du gaz étaient des facteurs importants affectant la résistance à la traction et la dureté ultimes du joint soudé.
- Les paramètres optimaux ont été identifiés, contribuant à améliorer la qualité et les performances du soudage.
