Stal żaroodporna

Stal żaroodporna jest jedną z dwóch odmian – obok stali żarowytrzymałej – tzw. stali żarowej. Wspólną cechą obu odmian jest możliwość wykorzystania ich w bardzo wysokich temperaturach. Przedział tych temperatur jest uzależniony od gatunku stali i wynosi:

• od 850 do 1100 st. C dla stali żaroodpornej ferrytycznej (np. H13JS, H18JS lub H24JS),
• od 1000 do 1150 st. C dla stali żarowytrzymałej austenitycznej (np. H23N13, H23N18, lub H25N20S2).

Różnice pomiędzy stalą ferrytyczną a austenityczną sprowadzają się do jej składu. W pierwszym przypadku odpowiednią strukturę uzyskuje się przez dodatek chromu, a także krzemu i aluminium, które podnoszą odporność na zgorzelinowanie. Natomiast stal austenityczną uzyskuje się dzięki wysokiej zawartości niklu, dzięki której zyskuje odporność na uderzenia dynamiczne.

Charakterystyka i właściwości stali żaroodpornej

Zarówno stal żaroodporna, jak i żarowytrzymała zawiera mniej niż 0,2% węgla oraz zazwyczaj również ponad 12% chromu (nawet do 30%). Stałym elementem jej stopu, który podnosi jego żaroodporność, są dodatki stopowe – nikiel (od 4 do 30%), wolfram (do 2%), molibden (od 0,5 do 1,0%), a także tytan, glin, krzem, wanad i kobalt. Wybór tych dodatków decyduje o właściwościach stopu oraz o jego żaroodporności lub żarowytrzymałości.
Chociaż stal żaroodporna jest podobna w składzie do stali żarowytrzymałej, ma nieco inne właściwości. Cechą stopów pierwszego typu jest odporność na działanie gazów utleniających, które są bezpośrednim inicjatorem korozji we warunkach wysokich temperatur. W przypadku stali żarowytrzymałej jej gatunki mają zdolność do przenoszenia naprężeń mechanicznych w takim środowisku.
Żaroodporność potwierdza się testem, który polega na pięciokrotnym 24-godzinnym nagrzewaniu materiału i studzeniu go do 20 st. C. Po tym czasie następuje usuwanie zgorzeliny i mierzenie strat materiałowych, które dla danej temperatury nie mogą wynosić więcej niż 1 g (m2xh). Pod względem składu chemicznego stale żaroodporne dzieli się na chromowe lub chromowo-niklowe. Górna granica żaroodporności zależy od składu. Stal żaroodporną (żarową) dzieli się na:

• ferrytyczną
• austenityczną
• ferrytyczno-austenityczną

Zastosowanie stali żaroodpornej

Ze względu na konkretne właściwości stal żaroodporna znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie wykonana z niej konstrukcja musi sprostać wysokim temperaturom środowiska pracy. Stosuje się ją między innymi do budowy rurociągów przesyłowych, instalacji technologicznych czy zbiorników, które mają stały kontakt z gorącym medium. Stal żaroodporną wykorzystuje się też do budowy:

• pieców przemysłowych,
• kotłów parowych,
• sprzętu chemicznego i petrochemicznego,
• wentylatorów,
• szyn,
• elementów systemów transportowych narażonych na kontakt z wysokimi temperaturami.

Ze stali żarowytrzymałej produkuje się turbiny gazowe, instalacje ciśnieniowe, zawory tłokowe silników spalinowych.

Cechą stali żaroodpornej ferrytycznej często jest jej spora kruchość w temperaturze pokojowej. Ma to znaczenie przy wykonywaniu napraw serwisowych, podczas których należy unikać uderzeń dynamicznych.