Ruvzdorné oceli pro kotle

Nerovnoměrná roztažnost dílů, těžké obložení, vysoký tlak, nebezpečné teploty – to vše jsou podmínky, za kterých kotle fungují. Z toho vyplývá naléhavá potřeba vybrat vhodný materiál pro výrobu. Dále se podíváme na to, z čeho jsou odpadní kotle vyrobeny a proč se používají právě tyto slitiny.

Ocelový kotel

Ocel je hlavním materiálem pro výrobu instalací kotlů. Kromě tepelné odolnosti jsou na něj kladeny následující požadavky:

• svařitelnost (nutná pro bezpečný provoz);
• antivandalismus (odolnost proti mechanickému poškození);
• homogenita (jsou eliminovány trhliny a vady ve struktuře materiálu);
• odolnost proti opotřebení (ovlivňuje, jak dlouho si materiál zachovává své vlastnosti);
• viskozita (určuje, zda se vlastnosti budou měnit při konstantním zatížení).

Protože ocel ve své čisté formě nemá uvedené vlastnosti, jsou do ní přidávány prvky třetích stran. Tento proces se nazývá doping. Je to on, kdo určuje konečné vlastnosti materiálu a jakost kotlové oceli. Odrůda vám řekne, co přesně bylo přidáno a v jakém množství.

Druhy a vlastnosti žáruvzdorných ocelí

Pro výrobu kotlů se používají perlitické a austenitické oceli. Navenek se liší barvou. Perlitická třída má tmavý odstín a austenitická třída má světlý odstín.

Perlitická ocel se dělí na uhlíkovou a nízkolegovanou. Uhlíkatý je ve svém složení charakteristický křemíkem, manganem a uhlíkem. Je možné použít i malé množství fosforu (někdy se nahrazuje sírou). Prvky z uhlíkové oceli jsou určeny pro použití při teplotách do 450 °C. Nízkolegované oceli snesou vyšší teploty. Toho je dosaženo přidáním niklu, chrómu a molybdenu.

Austenitické kotlové oceli jsou nejdražší. Mají antikorozní vlastnosti, proto se jim často říká nerez. Austenitické oceli jsou také žáruvzdorné. Odolávají teplotám až 660 °C. Získání takových vlastností je dosaženo přidáním chrómu a niklu.

Samostatně si také můžete poznamenat značku obzvláště odolné kotlové oceli 09g2s.

Klíčové výhody kotlové oceli ve srovnání s litinou

Hlavní výhody jsou:

• Velké množství dostupných modelů. Vzhledem k vysoké poptávce vyrábějí výrobci mnoho topných kotlů. Určitě najdete vybavení, které vyhovuje vašim konkrétním potřebám.
• Relativně nízké náklady. Oproti litinovým výrobkům je cena ocelových kotlů přibližně 1,5x nižší. Na trhu jsou také ocelové modely, jejichž cena je 2krát nižší než u litiny.
• Velký objem nakládací komory. To zvyšuje pohodlí při provozu modelů na tuhá paliva. Obsluha se musí k zařízení přibližovat méně často, aby naložila novou část směsi páry a vody.
• Zvýšená tepelná vodivost. Kotle vyrobené z oceli se rychleji zahřejí na nastavenou teplotu. Také lépe udržují teplo a odolávají silným teplotním změnám.
• Snížená hmotnost. Nízká hmotnost zařízení umožňuje ušetřit na dopravě. Také s lehčími technickými jednotkami se při instalaci snadněji pracuje.
• Odolnost vůči nárazu. Třísky, škrábance, promáčkliny – to vše nezůstává na povrchu ocelových výrobků. Ani neopatrná obsluha nezkazí stav instalace kotle.
• Dobrá svařitelnost. Tato vlastnost zjednodušuje opravy v případě neočekávané poruchy. Opravy jsou navíc možné vícekrát.

Nevýhody kotlové oceli

Z mínusů jsou 2 body: relativně krátká životnost a náchylnost k vyhoření. Ocel kotle vydrží přibližně 15 let. U různých modelů se tento ukazatel může lišit o 2-3 roky. Vlivem hoření ztrácí materiál odolnost proti korozi. To může způsobit poškození zařízení.

Co je lepší ocel nebo litina

Na tuto otázku neexistuje jednoznačná odpověď, protože obě slitiny mají kladné i záporné stránky. Litina a ocel jsou podobné materiály, protože jsou vyrobeny ze železa. Jejich hlavním rozdílem je rozdílný obsah uhlíku ve složení. Ocel nemá více než 2,14 % uhlíku, zatímco u litiny toto číslo může být až 4,5 %. Vlastnosti materiálu přímo závisí na množství uhlíku. Čím vyšší je procento jeho obsahu, tím bude slitina křehčí. Proto není neobvyklé, že výrobky z litiny prasknou. Nejčastěji se tak děje v důsledku porušení přepravních nebo provozních pravidel. Také mezi nevýhody litinových kotlů patří litá konstrukce. To komplikuje práce na opravách, což je časově náročné a drahé.

Mezi pozitivní aspekty litiny však patří:

• Prodloužená životnost. Pohybuje se od 20 do 25 let. Konkrétní hodnoty se liší od jednoho modelu k druhému.
• Kompaktní velikost. To nejen zjednodušuje přepravu, ale také vyžaduje méně volného prostoru v pracovně.
• Menší citlivost na měřítko. Tato vlastnost zvyšuje praktičnost a spolehlivost litinových kotlů.

Jak uhlík ovlivňuje ocel

Se zvyšujícím se obsahem se slitina stává odolnější. Ale to má nevýhodu – slitina se stává méně tažnou. Rychleji se rozpadá a snadněji se deformuje. A to je pro parovodní zařízení nepřijatelné. Například při sevření spodní kamery na obrazovce je nevyhnutelné další namáhání. To vytváří tlak na sítové trubky, které nemusí vydržet zatížení. Pokud jsou vyrobeny z vysoce uhlíkové oceli, pak je deformace a rozbití této jednotky otázkou času. Také vysoký obsah uhlíku zhoršuje svařitelnost. To ztěžuje provádění oprav v případě poruchy.

Pro výrobu kotlových ploch, jejichž provozní teplota může dosahovat až 450 °C, se používá ocel třídy 20 Obsahuje nejvýše 0,25 % uhlíku. K výrobě rámu, který není vystaven vysokým teplotám, se používá ocel ST.3. A pro výrobu přehříváků páry používají značku 12Х1МФ. Patří do nízkolegované třídy a ve svém složení nemá více než 0,15 % uhlíku.

Jak mangan ovlivňuje ocel?

Manganové inkluze zvyšují pevnostní charakteristiky oceli, ale snižují její tažnost. V tom se neliší od karbonu. Mangan se používá k účinnému odstranění síry. Přidává se v malých množstvích (celkový obsah menší než 1 %) za vzniku strusky. Snadno se odstraňuje a dodává slitině potřebné výkonnostní vlastnosti. Například kotlová tělesa jsou vyrobena z oceli 22K. Má pouze od 0,75 do 1% manganu ve svém složení.

Jak křemík ovlivňuje ocel?

Křemík, stejně jako předchozí prvky, zvyšuje pevnost, ale snižuje tažnost oceli. Používá se k dezoxidaci. Během tohoto procesu se ze slitiny odstraní značné množství kyslíku. Je redukován na úroveň, při které jsou oxidační reakce nemožné. Díky tomu je kov kotle odolný vůči oxidaci při vysokých teplotách. Stejně jako mangan tvoří křemík strusky a vynáší je na povrch.

Jak chrom ovlivňuje ocel?

Neliší se od ostatních prvků, zvyšuje pevnostní charakteristiky, ale mírně snižuje tažnost. Pro zvýšení odolnosti proti korozi se používá chrom. Zabraňuje tvorbě oxidu a činí slitinu imunní vůči magnetickým silám. Chrom také zvyšuje tepelnou odolnost.

Jak chrom ovlivňuje ocel?

Aby se snížily náklady, výrobci používají při návrhu různé třídy kotlových ocelí. Nikdo nevyrábí kotle, jejichž všechny prvky jsou vyrobeny ze stejného materiálu. Kde je to možné, výrobci šetří peníze a používají levnější třídy oceli. V kritických místech, kde úspory mohou vést k nehodě, se používají drahé materiály. Například stupně 10, 15, 15K a 20K se používají v prvcích s kritickými ukazateli výkonu.

Mezi oblíbené typy žáruvzdorných ocelí pro výrobu kotlů patří:

• VSt3Gps se používá ve svařovaných konstrukcích, zejména jako nosné prvky. Takové konstrukce pracují při teplotách do 420 °C.
• VSt3kp se používají v kotlích vyznačujících se nízkým tlakem. Jejich provozní teplota by neměla přesáhnout 400 °C.
• 10 a 15 se používají ve vysokotlakých kotlích určených pro dlouhou životnost. Maximální teplota je 450 °C.
• 12K a 16K se používají jako malé díly, které se provozují při pokojové teplotě.
• 15K a 20K se používají ve skříních, bubnech, dnech potrubí, filtrech na úpravu vody a dalších prvcích pracujících pod tlakem.
• 35 se používá ve spojovacích prvcích, které zahrnují šrouby, svorníky, příruby atd.
• 25L a 45L se používají u dílů vyrobených litím.