ładowanie zawartości
EN

Zastosowanie stali typu 1.4828 i 1.4404 w instalacjach kominowych.

15-03-2007

Mam prośbę o wyjaśnienia zasadności stosowania stali żaroodpornej typu 1.4828. Rozumiem, że jest to również stal odporna na korozję?

Kilka lat temu zaczęto w Polsce produkcję systemów kominowych przeznaczonych do odprowadzania spalin z urządzeń grzewczych opalanych paliwami stałymi z wykorzystaniem, pod namową pewnego instytutu, stali żaroodpornej. W tym samym czasie w Europie zachodniej do tego typu instalacji stosowano i stosuje się dalej stal typu 1.4404. W Polsce uzasadnieniem była wyższa temperatura spalin, – choć zgodnie z normą, zarówno kominy do spalin gazowych jak i stałych bada się na tzw. pożar sadzy, tj. w temperaturze 1000 °C przez okres 30 minut.
Czy uzasadnione jest, więc takie rozdzielenie stosowanych materiałów, zwłaszcza, że zgodnie z tym, co przeczytałem na Waszej stronie, stal 1.4828 łatwiej może ulegać korozji (a trzeba zaznaczyć, że środowisko jest w tym przypadku bardziej agresywne, spaliny mogą zawierać związki siarki, fosforu i chloru), gdyż stal nie posiada dodatku molibdenu oraz ma zawartość węgla powyżej 0,03% więc może ulegać zjawisku sensybilizacji.”

Stale żaroodporne przeznaczone są do pracy w temperaturze powyżej 550°C. Od tego rodzaju stopów wymaga się wysokiej żaroodporności (odporności na oddziaływanie czynników agresywnych korozyjnie w wysokiej temperaturze) i żarowytrzymałości (odporności stopu na odkształcenia w wysokiej temperaturze uzależnionej od jego odporności na pełzanie). Żaroodporność stali jest ściśle uzależniona od skłonności do tworzenia warstwy pasywnej – zgorzeliny, która będzie ściśle przylegać do powierzchni uniemożliwiając utlenianie powierzchni i dyfuzję jonów metalu. Pierwiastkami wpływającymi na polepszenie żaroodporności są Cr oraz Si i Al, natomiast V i Mo wpływają niekorzystnie na żaroodporność, co jest związane z ich utlenianiem w wysokiej temperaturze oraz w przypadku Mo przyśpieszaniem procesów wydzieleniowych fazy sigma powodującej kruchość stali. Stale żaroodporne są zaprojektowane w celu uzyskania wysokiej odporności korozyjnej i wytrzymałości w wysokiej temperaturze pracy, więc ich odporność korozyjna w niższych temperaturach może być niższa. Podczas pracy w temperaturach niższych (standardowo do około 300°C) stosuje się klasyczne stale odporne na korozję, które zastosowane w temperaturach podwyższonych będą wykazywać znacznie niższe własności mechaniczne i korozyjne od gatunków żaroodpornych. 
Stal EN 1.4828 jest żaroodporna w powietrzu do temperatury 1000°C i jako stal o strukturze austenitycznej nadaje się do zastosowań na elementy pracujące w takiej temperaturze, lecz dodatkowo obciążone mechanicznie w porównaniu do innych gatunków żaroodpornych stali na przykład o strukturze ferrytycznej. Stale żaroodporne dzięki odpowiednim pierwiastkom stopowym (tab. 1) wykazują podwyższoną odporność na działanie gorących gazów i produktów spalania, ale ich odporność i związana z nią maksymalna temperatura pracy w dużym stopniu zależy od warunków oddziaływania środowiska. W atmosferach innych niż gorące powietrze wartość maksymalnej temperatury pracy może być znacznie niższa, co jest związane ze znacznie wyższą szybkością utleniania i w efekcie może obniżyć maksymalną temperaturę pracy aż o 200°C od podanej w powietrzu. Omawiany gatunek stali należy do grupy stopów chromowo-niklowych z dodatkiem krzemu, który zwiększa odporność na utlenianie i korozję, a także zmniejsza wrażliwość na kruchość. Stal EN 1.4828 należy do podstawowych gatunków stali żaroodpornych i w przypadku bardzo agresywnych środowisk korozyjnych zwłaszcza mokrych zastosowanie znajdują gatunki stali EN 1.4878 stabilizowanej tytanem, zalecana temperatura pracy tej stali wynosi natomiast 800°C. Gatunek stali EN 1.4828 jest przeznaczony do pracy w zakresie temperatury 950-1000°C w suchym powietrzu i dla spalin do temperatury ok 600°C, a stosowanie jej w zakresie wyższych temperatur ok. 600-900°C może prowadzić do kruchości – wydzielenia fazy sigma, która również obniża odporność korozyjną stali.

Tablica. 1.
Skład chemiczny stali: austenitycznej 1.4404 i żaroodpornej austenitycznej 1.4828

 

Oznaczenie wg PN-EN 10088
Oznaczenie wg AISI/ASTM
Skład chemiczny (średni), %
Znak stali
Numer stali
C max
Cr
Ni
Mo
Inne
Klasyczna stal austenityczna odporna na korozję
X2CrNi17-12-2
1.4404
316L
0,03
16,5
10
2
-
Stal żaroodporna – odporna na korozję
X15CrNiSi20-12
1.4828
-
0,2
19
11
-
1,5 Si

 

 

W instalacjach kominowych do produkcji elementów wewnętrznych kominów (mających kontakt ze spalinami) odprowadzających spaliny z kotłów opalanych gazem, olejem, a także do odprowadzania spalin z węglowych kotłów retortowych, w których maksymalna temperatura spalania nie przekracza 450°C stosuje się stal gatunku EN 1.4404 (316 L), natomiast w przypadku kominów wysokotemperaturowych, w których temperatura spalin nie przekracza 600°C (kotły na paliwa stałe – w tym kominki) stosuje się stale żaroodporne gatunku EN 1.4828.
Uogólniając można przyjąć, że w przypadku instalacji, w których dochodzi do skraplania kondensatu - komin mokry i temperatura spalania nie przekracza 450°C można na elementy wkładu kominowego stosować stal EN 1.4404. W przypadku, gdy temperatura spalania jest wyższa i nie występuje skraplanie kondensatu - komin suchy to stosuje się stal EN 1.4828.

Literatura
[1]. L. A. Dobrzański, Metalowe materiały inżynierskie, WNT, Warszawa 2004. 
[2]. P. Cembala, DOSTOSOWANIE WSPÓŁCZESNYCH SYSTEMÓW KOMINOWYCH DO WYMOGÓW UNII EUROPEJSKIEJ, Stowarzyszenie Kominy Polskie, http://www.kominypolskie.com.pl