AISI 409

AISI 409 - стабилизированная титаном ферритная хромистая коррозионностойкая сталь общего применения (в соответствии со стандартом ASTM A240), в которой сочетаются:

• высокие прочностные и механические свойства;
• коррозионная стойкость, в том числе атмосферная;
• обрабатываемость (хорошая пластическая деформируемость; применимость к процессам вытяжки, штамповки, перфорации в ней отверстий и т.п.).

Химический состав

* реально содержит сверхмалое количество углерода (< 0,03%).

Области промышленного применения стали AISI 409

Данная марка нержавеющей стали нашла применение в следующих областях промышленности:

• гражданское машиностроение;
• архитектура и дизайн;
• пищевая промышленность;
• автомобилестроение (системы выхлопа и т.п.);
• изготовление контейнеров;
• химическое и нефтехимическое производство (заменитель стали 08Х13);
• бумажное производство (размол бумажной массы);
• обработка бытовых и канализационных отходов, и т.д.
• горное дело (и все что с ним связано, включая шахтовые разработки и т.п.)
• прочие.

Стабилизированная титаном жаростойкая коррозионностойкая сталь марки AISI 409 является улучшенным аналогом стали 08Х13 . Она содержит сверхмалое количество углерода (<0,03%), хорошо сваривается, не склонна к межкристаллитной коррозии и, обладая улучшенными свойствами по сравнению со сталью 08Х13, может успешно ее заменять в применениях, регламентируемых для стали 08Х13 в соответствии с ГОСТ 5632-72 как: "Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода), а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре и др.), лопатки паровых турбин, клапаны, болты и трубы".

Сталь AISI 409 может быть использована для изготовления технологического оборудования, применяемого на различных этапах пищевого производства (мойка или гигиеническая обработка сырья, продуктов и оборудования, измельчение, разделение и сортировка продукции, смешивание, тепловая обработка, расфасовка и упаковка, транспортировка и т.д.). На данную марку стали имеется санитарно-эпидеомиологическое заключение Министерства здравоохранения о возможности ее использования в контакте с пищевыми продуктами.

В общем случае, применение экономнолегированных безникелевых нержавеющих сталей (аналогов стали 409) в пищевой и перерабатывающей отраслях промышленности регламентировано стандартами и другими нормативными документами. Например, ГОСТ 27002 "Посуда из коррозионно-стойкой стали" указывает на то, что "для изготовления корпусов и крышек посуды, должны применяться стали марок 08Х13, 12Х13 и др. ".

Стали серии AISI 400 (в том числе и сталь 409) не только могут быть использованы в качестве заменителей никельсодержащих марок, но и, превосходя последние по ряду свойств, часто оказываются незаменимыми при производстве оборудования пищевой промышленности. Например, по сравнению с никельсодержащими аустенитными сталями, хромистые стали обладают низким коэффициентом термического расширения (КТР) и повышенной теплопроводностью (таблица 3), что предопределяет их преимущественное использование (в том числе и трубного проката) в таких теплообменных конструкциях как охладительные градильни и т.п. Низкий КТР обеспечивает более надежное фиттинговое крепление и обеспечивает ускоренный теплообмен в системах охлаждения пищевых резервуаров (системы с охлаждением гликолем, водой и другими охлаждающими средами). Сварные конструкции и трубопроводы из хромистых сталей существенно меньше изменяют размеры при колебаниях температуры, что предопределяет снижение разрушающих усталостных нагрузок при перепадах температуры и предотвращает возможные утечки из гидравлических соединений.

Сталь AISI 409 может заменить сталь марки 08Х13, которая включена в перечень материалов, используемых для изготовления сосудов, работающих под давлением (Постановление Госгортехнадзора России № 20 от 18.04.95 г., ПБ 10-115-96, "ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ"). Может применяться для изготовления различных конструкций нефтегазового машиностроения (рамки для каплеулавливателей в нефтяных сепараторах, тарелки и насадки ректификационных колонн и т.д.).

Сталь AISI 409 прекрасно зарекомендовала себя как материал устойчивый в газовых средах, образующихся при сжигании различного топлива. Эти среды могут содержать продукты полного (двуокись углерода, водяной пар, азот и т.п.) и неполного (оксид углерода, углеводороды, окислы азота, двуокись серы, сероводород и т.д.) сгорания. Применяется для изготовления корпусов и труб систем нейтрализации, рециркуляции, улавливания и выхлопа отработавших газов. Сложные окислительно-восстановительные высокотемпературные каталитические реакции и наличие агрессивных газовых сред диктуют непременное использование экономнолегированной коррозионностойкой стали AISI 409 в качестве конструкционного материала для изготовления выхлопных систем, а также для печного и сопутствующего оборудования (вытяжные короба, дымоходы и т.п.).

Свойства при повышенных температурах

Сталь AISI 409 не упрочняется термообработкой и обладает хорошей стойкостью к образованию окалины вплоть до 7000, сохраняя свои полезные эксплуатационные механические свойства до высоких температур.

Данная сталь имеет хорошую стойкость к окислению при относительно высоких температурах и сохраняет высокие эксплуатационные характеристики в условиях, при которых углеродистые и марганцовистые стали не могут быть использованы.

Сталь 409 классифицируется как жароостойкая при периодической эксплуатации до 815°C и при непрерывной эксплуатации вплоть до 700°C. Однако, реальные температуры эксплуатации зависят от среды эксплуатации.

Сталь AISI 409 используется только в окислительных и нейтральных средах и не может быть использована в восстановительной среде. Вплоть до 5000 С не наблюдается явно выраженной ползучести, но свыше данной температуры механические свойства быстро деградируют. При температуре свыше 500 и при наличии высоких нагрузок следует использовать жаропрочные стали.

Физические свойства стали марки AISI 409

Сталь марки AISI 409 является ферромагнетиком (магнитится).

Обработка и некоторые технологические свойства стали AISI 409

Резка

Наиболее эффективными способами являются резка гильотиной или абразивом с использованием специально предназначенных бесприжоговых дисков на основе SiO2 или Al2O3, а также плазменная безкислородная азотная резка.

Пластическая деформация

Более высокий технический предел прочности подразумевает и более высокие усилия деформирования по сравнению с углеродистыми сталями. При изгибе данной стали важно поддерживать минимальный внутренний радиус изгиба равным двум толщинам материала. Последующий выгиб в обратную сторону не рекомендуется - зона изгиба в этом случае нуждается в подогреве до 1500 С. Можно избежать появления краевых трещин, если при резке изогнутого металла, резать его не с внутреннего радиуса, а с внешнего. Этот тип трещинообразования может быть исключен, если подшлифовать внешний радиус и снять таким образом концентратор напряжений.

Сварка

Эта сталь прекрасно сваривается любыми известными способами. При условии если предприняты послесварочные операции протравливания/очистки и пассивации, не будет иметь место потеря коррозионных свойств в месте сварки (включая зону термического влияния).

Оптимально использовать дуговую сварку в инертных газах при соблюдении минимального энерговклада в свариваемый шов. Рекомендуется сварка "сверху" (то есть, когда свариваемая поверхность расположена ниже сварочного инструмента). В качестве присадочного материала можно использовать аустенитную проволоку 309L, Cв-07Х25Н13, Св-08Х25Н13БТЮ и т.п.

Для того, чтобы гарантировать адекватную коррозионную стойкость необходимо убрать окалину и цвета побежалости травлением или механической обработкой щетками из нержавеющей стали и пропассивировать холодным 10-20% раствором азотной кислоты. Необходима последующая тщательная промывка холодной водой и сушка.

Механическая обработка

Уменьшенный деформационный наклеп, по сравнению с аустенитной сталью, предполагает необязательность использования специального инструмента и СОЖ. Низкие скорости обработки и небольшая подача резца, при достаточном количестве охлаждающей эмульсии, исключают любые проблемы при механической обработки стали.

Крепеж, сочленение

Если скрепленные болтами конструкции будут использованы во влажной атмосфере, настоятельно рекомендуется применять влагонепроницаемые прокладки (например, резина).

Недостатки

Повышенная хрупкость из-за крупнокристаллической структуры. Cклонна к межкристаллитной коррозии по границам зерен из-за обеднения хромом их границ. Межкристаллитная коррозия обусловлена тем, что часть хрома около границ зерна взаимодействует с углеродом и образует карбиды. Концентрация хрома в твердом растворе у границ становится меньше 13 % и сталь приобретает отрицательный потенциал. Из-за склонности к росту зерна ферритные стали требуют строгих режимов сварки и интенсивного охлаждения зоны сварного шва. Недостатком является и склонность к охрупчиванию при нагреве в интервале температур 450 - 500°С.