SUS 310S対. AISI 314 ステンレス鋼

1. 導入

高温工学の領域で, 権利を選択します ステンレス鋼 合金は耐久性を確保するために重要です, 安全性, と効率.

この分野の2つの著名な候補者は次のとおりです その310代 そして AISI 314 ステンレス鋼, 極端な暑さと腐食性環境に対する抵抗のために祝われる.

この記事は詳細を伝えます, これらの合金のデータ駆動型比較, 化学組成を探る, 機械的特性, および実際のアプリケーション.

彼らの強みを分析することによって, 制限, と技術的なニュアンス, エンジニアと材料科学者は、石油化学から発電に至るまでの業界でのパフォーマンスを最適化するための情報に基づいた意思決定を行うことができます.

2. 指定と命名法

起源と標準

• その310代 に続きます 日本工業規格 (G4303だけ), ここで、「SUS」は構造用にステンレス鋼を示します.
  それは揃っています ASTM 310S (UNS S31008), の低炭素変異体 310 シリーズ, の最大炭素含有量 0.08% 溶接性を高めるため.
• AISI 314 順守します ASTM A240/A276 (US S31400), 重度の高温サービス向けに設計されたアメリカの仕様.
  その名前はから生じます アメリカン鉄鋼研究所 (AISI), そのシリコンが豊富な組成を強調します (1.5–2.5％) 優れた酸化抵抗のため.

グローバル同等物

3. 化学組成と合金哲学

主な違いと哲学的意味:

• その310代 強調します 低炭素 コンテンツ, アプリケーションのターゲティング 溶接性 そして 顆粒間腐食に対する耐性 優先事項です.
  サーマルシステムの構造コンポーネントのバランスパフォーマンスを提供します.
• AISI 314 シフトの焦点は強化に向けます 酸化とスケーリング抵抗, レバレッジ より高いシリコン そして 中程度の炭素,
  より適したものにします 周期的な熱負荷 そして 浸炭環境.

4. SUS 310S対AISIの物理的および熱特性 314 ステンレス鋼

両方の合金は、ほぼ同一の密度と融解範囲を共有しています, 同様の基本化学を反映しています.

しかし, クリープ破裂強度とサーマルサイクリングのAISI 314のわずかなエッジは、その高さのシリコン含有量に依存しています, より保護的なシリカが豊富な酸化物スケールを形成します.

逆に, SUS 310Sは、熱伝導率がわずかに高いことを提供します, 炉の備品での熱散逸を支援します.

5. SUS 310S対SUSの機械的特性. AISI 314 ステンレス鋼

SUS 310SおよびAISI 314 ステンレス鋼はどちらも熱ストレスの下で機械的完全性を維持するように設計された高温オーステナイトステンレス鋼です.

彼らのベースラインの室温 - 温度特性は似ています, シリコンや炭素含有量などの組成要因により、温度の上昇に長期にわたる曝露の下で主要な違いが現れます.

テーブル: 部屋での比較機械的特性と温度の上昇

6. 腐食と酸化抵抗

酸化挙動

• 310S までの連続酸化に抵抗します 1150℃ 空中, 薄いcr₂o₃スケールを形成します. 乾燥して優れています, 熱処理オーブンなどの非硫黄環境.
• 314 制限を押します 1200℃, サイクリック加熱における散発と肥厚に抵抗するsio₂-cr₂o₃スケールで (例えば, セメントキルンプレハーター).

過酷な環境

• 浸炭浸炭: 314シリコンは炭素拡散を阻害します, それを作る 30% 共同リッチの雰囲気の中で310秒よりも耐性があります (例えば, 石油化学改革者).
• 硫化: H₂S含有ガスで, 314のsio₂レイヤーは障壁として機能します, サービスの寿命を延ばします 25% 製油所の炉の310秒と比較してください.
• 窒化: 両方の合金はうまく機能します, しかし、314のニッケル含有量が高いほど、アンモニア合成反応器でわずかな優位性を提供します.

表面処理

• 不動態化: どちらも、遊離鉄を除去し、腐食抵抗を促進する硝酸の不動態化の恩恵を受ける.
• コーティング: 314 硫化環境で余分な保護のためにアルミニジングを受ける可能性があります, 310秒は、中程度の条件のために固有の酸化物層に依存することがよくあります.

7. SUS 310S対SUSの溶接性と製造. AISI 314 ステンレス鋼

SUS 310とAISIの溶接性と製造特性 314 ステンレス鋼の産業養子縁組において極めて重要な役割を果たす, 高温アプリケーションはしばしば複雑な形状が必要であるためです, 接合, そして機械加工.

溶接性: 課題とベストプラクティス

両方の合金は、オーステナイトステンレス鋼ファミリーに属します, 通常、単相微細構造のために良い溶接性を提供します.

しかし, それらの明確な化学組成 - 特に炭素 (C) とシリコン (そして) - 溶接挙動において顕著な格差を作成します.

その310代: 溶接性チャンピオン

• 低炭素の利点:
  の最大炭素含有量 0.08% (対. 0.25% aisiで 314), SUS 310は、炭化クロムの形成を最小限に抑えます (m₂₃c₆) 熱の影響を受けたゾーンで (危険有害性).
  これにより、のリスクが軽減されます 感作, クロムの枯渇により穀物の境界が腐食抵抗を失う現象.

• • 溶接プロセス: ガスタングステンアーク溶接 (GTAW/TIG) およびガスメタルアーク溶接 (Gmaw/Mig) が好まれます,
    と 310lファイラーメタル (US S31003, ≤0.03％c) 腐食抵抗に一致し、炭化物の降水を防ぐために使用されます.
  • 溶接後の治療: 必須の溶接後の熱処理はありません (PWHT) ほとんどのアプリケーションには必要です, 厚いセクションでも (10 mm以上),
    オンサイトの修理や炉チューブネットワークのような複雑なアセンブリに最適になります.

• 溶接ジョイントパフォーマンス:
  310Sの溶接接合部が保持されます ベースメタルの引張強度の90％以上 室温で 80% 800°Cで, 親素材に一致する伸長値があります (40％以上).
  この信頼性は、石油化学改革者のための溶接熱交換器での使用をサポートしています.

AISI 314: 炭化物の形成と熱い亀裂の管理

• より高い炭素とシリコンの課題:
  の 0.25% 最大炭素と1.5〜2.5％のシリコン 314 の可能性を高めます ハズカルバイド層 そして ホットクラッキング 溶接中.
  シリコン, 高温スケール形成にとって重要です, また、合金のLiquidus温度も低下します, 溶接プールで微小集中リスクを作成します.

• • 予熱要件: 予熱します 200–300°C 溶接前に熱応力を減らし、冷却速度を低下させる, シグマ相を最小化します (fe-cr) HAZの降水.
  • フィラー金属選択: 使用 314-特定のフィラー金属 (例えば, ER314) または310タイプのフィラー (ER310) ベースメタルのクロムとニッケルの含有量に合わせます, 一貫した高温強度を確保します.
  • 溶接後の熱処理 (PWHT): 厚いセクションには不可欠です (>15 mm),
    溶液アニーリングを含む 1050–1100°C 続いて、炭化物を再溶解して延性を回復するための迅速な冷却が続きます.
    これが追加されます 20–30％の製造時間 310代と比較.

• 溶接ジョイントパフォーマンス:
  適切に熱処理された溶接 314 成し遂げる 95% 900°Cでの卑金属のクリープ強度の, しかし、PWHTを無視すると、これを減らすことができます 70%,
  KILNサポートビームのような負荷含有コンポーネントの長期的な故障のリスクを高める.

製作: 形にする, 機械加工, 熱処理

冷間成形: 延性は使いやすさを決定します

• その310代:
  の伸びで 40％以上 アニール状態で, 310Sは、深い描画のような冷たい形成プロセスに優れています, スタンピング, ロール曲げ.
  炉のファンブレードや中間アニーリングなしの熱交換器フィンなどの複雑な形状を容易に形成します, 厚さであっても 5 mm.

• • 例: 厚さ1.5倍の90°の曲がり半径を持つ310S炉のバッフルが維持されます 95% その形式の延性の, 振動耐性アプリケーションにとって重要です.

• AISI 314:
  わずかに低い伸び (35％以上) そして、より高いシリコン誘発性固溶液硬化により、冷たい形成がより挑戦的になります.
  形成力が10〜15％高い, そして深刻な冷たい作業 (例えば, >20% 削減) ポストフォーミングアニーリングが必要になる場合があります 1050℃ 延性を回復するため, 部品生産に複雑さを追加します.

熱間加工: 温度とツールの考慮事項

• 鍛造とホットローリング:

• • 310S: フォージで 1100–1200°C, シグマ相の形成を避けるために狭い作業範囲で (950°C以上).
    バーやプレートなどのホットロール製品は、均一な粒度を示す (ASTM NO. 6–7), その後の機械加工に最適です.
  • 314: より高い鍛造温度が必要です (1150–1250°C) シリコンが強化した熱い硬度のため, エネルギー消費の増加 15% そして、ツールウェアによる 20%.
    焦点後, 急速冷却 (水または空気) Sigma相の降水を防ぐために重要です.

• 被削性:
  両方の合金は、機械加工中に硬化する傾向があります, しかし、314のより高いシリコンコンテンツは、ツールの摩耗を悪化させます.
  使用 コバルトベースの炭化物ツール 高いレーキ角度で (15–20°) 熱を管理するための豊富なクーラント:

• • 310S: の機械加工速度 50–70 m/me 操作を回すため, 適切な潤滑で達成可能なRA 1.6〜3.2μmの表面仕上げ付き.
  • 314: に縮小 40–60 m/me ツールの剥離を最小限に抑えるため, 機械加工時間の増加 25% 同等の機能用.

熱処理: アニーリングとストレスの緩和

• 溶体化焼鈍:

• • どちらの合金も加熱する必要があります 1050–1150°C 炭化物を溶解し、微細構造を均質化するための消光が続きます.
    310Sは完全な軟化を達成します (≤187HB) このプロセスで, その間 314 ≤201HBに達します, 硬度と延性のバランス.

• ストレス解消:
  溶接コンポーネント用, ストレスの緩和 850–900°C 1〜2時間、炭化物の降水を促進せずに残留応力を軽減します, 310Sボイラーヘッダーの一般的な慣行 314 キルンブラケット.

8. SUS 310S対SUSの典型的なアプリケーション. AISI 314 ステンレス鋼

高温環境で, 適切なステンレス鋼合金を選択することは、運用上の安全性に直接影響を与える可能性があります, メンテナンス間隔, 全体的なシステムの寿命.

SUS 310SおよびAISI 314 ステンレス鋼, どちらも優れた耐熱性を備えたオーステナイトステンレス鋼です, さまざまな業界で広く使用されています.

しかし, 各合金は、特定のアプリケーションにより適したユニークな強度を示しています.

SUS 310Sステンレス鋼のアプリケーション

業界セクター: 石油化学と精製

応用: SUS 310は、炉の改革に一般的に使用されています, 放射チューブ, エチレンクラッキングコイル.

高温強度と優れた溶接性の組み合わせにより、酸化条件で動作する静的成分と製造されたコンポーネントの両方に適しています。.

業界セクター: 発電

応用: この合金は、スーパーヒーターチューブで利用されています, 熱交換器, およびボイラーコンポーネント,

熱サイクリングとクリープ変形に対する耐性により、時間の経過とともに一貫したパフォーマンスが保証される場合.

業界セクター: 冶金と熱処理

応用: SUS 310Sは、炉のマフルに広く適用されています, レトルト, バーナーノズル.

連続加熱の下で構造の完全性を維持します, そして、その低炭素含有量は、溶接または拡張サービス中の感作のリスクを減らします.

業界セクター: セメントおよびセラミック製造

応用: ロータリーキルンとヒートシールドで, SUS 310Sは優れた酸化抵抗を提供します, 熱ショックと振動に耐えるのに十分な機械的柔軟性とともに.

業界セクター: 廃棄物の焼却

応用: 煙道ガスダクトや灰ハンドリングシステムなどのコンポーネントは、SUS 310Sの酸性ガスや高温燃焼残基からの腐食に抵抗する能力の恩恵を受けます.

業界セクター: 製造および溶接ツール

応用: 溶接性と反りに対する抵抗のため, SUS 310Sはジグに好まれています, 溶接器具, 熱応力にさらされる構造をサポートします.

AISIの応用例 314 ステンレス鋼

業界セクター: 工業用炉

応用: AISI 314 炉のドアで広く使用されています, 放射パネル, 加熱要素がサポートします,

と括弧. そのシリコン含有量が高いほど、温度を超える温度での酸化と金属ごとの粉塵に対する耐性が向上します 1100 ℃.

業界セクター: ガラスおよびセラミックの加工

応用: AISIから作られた熱電対保護チューブとバッチオーブンライニング 314 極端な熱と腐食性のオフゲスへの長時間の曝露に耐えます.

業界セクター: 鋼製造

応用: この合金は、高温炉レールで確実に機能します, スキッドビーム, そして、ピットが覆われています, スケール抵抗と機械的強度の両方が不可欠です.

業界セクター: 熱加工装置

応用: アニーリングボックスで, 放射サポート, そして浸炭チャンバー,

AISI 314の浸炭と窒化に対する優れた抵抗は、化学的に攻撃的な寿命をもたらします, 高熱環境.

業界セクター: 排気および排出制御

応用: AISI 314 触媒コンバーターシェルで使用されます, 煙道,

そして、熱い酸化と排気ガス腐食に耐える能力により、ディーゼルおよびガスタービン排気システム内の熱障壁.

業界セクター: 化学およびエネルギーセクター

応用: また、石炭ガス化システムおよびSyngasリアクターのコンポーネントにも選択されています, 高温での酸化抵抗と構造的信頼性が重要である場合.

9. SUS 310S対SUSの利点と短所. AISI 314 ステンレス鋼

その310代 (G4303だけ / UNS S31008)

SUS 310の利点

• 優れた溶接性: 低炭素 (≤0.08%) 炭化物の降水量を最小限に抑えます, 溶接後の熱処理を排除します (PWHT) ほとんどのアプリケーションで.
• 費用対効果が高い: 10–15％安い 314 Ni/Siコンテンツが低いため; 中程度の熱での大規模な使用に最適です (800–1100°C).
• 優れた冷たい形成性: 高い延性 (40％以上の伸び) アニーリングなしでスタンピング/ローリングを介して複雑な形状を有効にします.
• 耐酸化性: 乾燥した空気の安定したcr₂o₃スケール/CO₂まで1150°Cまで, 熱処理炉と溶接構造に適しています.

SUS 310の短所

• より低い高テンポの強度: クリープ破裂強度〜37.5％低い 314 900°Cで (25 MPA対. 40 MPa).
• 浸炭/硫化に対する脆弱性: 攻撃的な環境での炭素/硫黄の侵入に対する耐性が低い (例えば, 石炭ガス化剤, 製油所).
• 限られた環状耐熱性: 上部温度の制限で散発する傾向があります, 重度のサーマルサイクリングには適していません.

AISI 314 (ASTM A240 / US S31400)

AISIの利点 314

• 極度の耐熱性: Sio-cr₂o₃スケールで最大1200°Cで動作します, 50°Cは310秒よりも高くなっています; H₂S/COリッチ雰囲気における硫化/浸炭に対する優れた耐性.
• より高いクリープ強度: 85 MPAおよび800°C。 (310S: 60 MPa) そして 40 MPAおよび900°C, 負荷をかけるコンポーネントにとって重要です (例えば, キルンはサポートします, タービン部品).
• 積極的な環境耐性: シリコン強化スケールを介して、セメント/アンモニアアプリケーションでアルカリ/窒化に抵抗します.

AISIのデメリット 314

• 複雑な溶接: 予熱が必要です (200–300°C) 厚いセクションのPWHT, 製造コストの増加は20〜30％.
• 延性が低い: 伸びの減少 (35％以上) コールドフォーミングを制限します; ホットな鍛造/キャスティングにより適しています.
• プレミアムコスト: 10–15％Ni/Si含有量が多いため、15％高価です; カスタムシェイプの可用性は限られています.
• シグマ相リスク: 長期使用 >950°Cは、Sigma相の降水量を介して延性を低下させる可能性があります.

10. 概要比較テーブル: SUS 310S対. AISI 314 ステンレス鋼

11. 結論

高温サービスで, その310代 そして AISI 314 ステンレス鋼はどちらも信頼できるオーステナイトパ​​フォーマンスを提供します, しかし、彼らはさまざまな優先事項に応えています.

選ぶ 310S 製造が容易なとき, 低炭素感作制御, 中程度のクリープ抵抗で十分です.

選択してください 314 周期的な酸化抵抗の場合, シリコン強化スケール強度, クリープ持久力の高まりが設計基準を支配します.

合金選択を動作温度に合わせます, 雰囲気, および溶接戦略, コンポーネントの寿命を最大化します, メンテナンスを最小限に抑えます, 安全を確保します, 効率的なプラント操作.

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よくある質問

どちらが良いですか, SUS 310SまたはBEG 314 ステンレス鋼?

答えはアプリケーションに依存します. その310代 頻繁なサーマルサイクリングを含むアプリケーションに適しています, 溶接, と製造,

そのせいで 低炭素含有量, 溶接性を向上させ、粒状腐食のリスクを軽減します.

一方で, AISI 314 にさらされる静的成分により適しています 非常に高い温度 (まで 1150 ℃), そのおかげです より高いシリコンと炭素含有量, 優れた酸化とクリープ抵抗を提供します.

要約すれば:

• SUS 310を選択してください 汎用性のため, 溶接性, 周期的な熱条件.
• Aisiを選択してください 314 連続的な高温環境と酸化抵抗の強化.

長く続くもの: SUS 310SまたはBEG 314?

で 周期的な熱条件または溶接システム, その310代 通常、感作と熱疲労に対する耐性のために、より長いサービス寿命を示します.

しかし, で ドライ, 高温静的環境, AISI 314 シリコン含有量が高いため、優れた酸化抵抗とスケールの接着が得られるため、SUS 310を上回ることができます.

寿命は依存します:

• 温度範囲
• 環境条件 (酸化, 浸炭, 等)
• 機械的ストレスと製造方法

SUS 310SがAISIよりも好まれるのはなぜですか 314 溶接構造で?

その310代 含まれています ≤0.08％炭素, 溶接中の穀物境界での炭化クロムの形成を大幅に減少させる.

これにより、顆粒間腐食に対する耐性が向上します, 特に高温サービスで.

対照的に, AISI 314 より高い炭素含有量があります (まで 0.25%), につながる可能性があります 感作と熱い亀裂 適切な溶接後の熱処理で慎重に制御されない限り溶接中.

したがって, SUS 310は、多くの場合、選択の合金です 製造またはフィールド溶接アセンブリ.

なぜAisiなのか 314 非常に高い温度のためにSUS 310を介して選択されました?

AISI 314 含まれています 1.5–3.0％シリコン, SUS 310Sで1.5％以下と比較.

この高さのシリコンは強化されます 耐酸化性 Aisiを許可します 314 保護スケールの接着を維持するため までの気温 1150 ℃,

に最適です 工業用炉, ヒーター要素, および高テンプルエキゾースト.

さらに, その高い炭素含有量は改善に貢献します クリープ強度 長時間のストレスの下.

これはaisiになります 314 の強力な候補者 静的, 酸化または乾燥雰囲気における長期曝露.

SUS 310S対. AISI 314 互換的に使用される?

彼らは同様の基本化学を共有しており、どちらもオーステナイトステンレス鋼ファミリーに属します, 交換可能性は限られています.

溶接またはサーマルサイクリングを必要とするアプリケーションで, SUS 310はより信頼性が高くなります.

逆に, 高温酸化 - 批判的なアプリケーションで, AISI 314 優先順位を付ける必要があります. エンジニアは評価する必要があります:

• サービス温度
• 露出環境
• 機械的荷重
• 製造要件

常に関連するものを参照してください エンジニアリング基準と安全性要因 1つのグレードを他のグレードに置き換える前に.