Stal Nierdzewna Żaroodporna (Dla Zaawansowanych)
Niektóre urządzenia i instalacje przemysłowe wykonane ze stali odpornych na korozję nagrzewają się w czasie pracy do wysokich temperatur, przekraczających nieraz nawet 1000oC. W przemyśle chemicznym i petrochemicznym, gdzie część procesów produkcyjnych prowadzona jest w wysokich temperaturach, nadal występuje tendencja do dalszego podnoszenia temperatur procesów technologicznych, gdyż przyspiesza to przebieg reakcji chemicznych a tym samym zwiększa wydajność technologiczną urządzeń. Do wyrobu urządzeń przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach stosowane są stale i stopy których podstawowym składnikiem chemicznym jest żelazo lub nikiel. Tworzywa na osnowie żelaza nazywamy stalami żaroodpornymi, zaś tworzywa oparte na niklu mają ogólną nazwę żaroodpornych stopów niklu. Podstawowym warunkiem, jaki muszą spełniać stale i stopy żaroodporne jest ich bardzo dobra odporność na działanie gorących gazów i spalin w temperaturach powyżej 550oC, przy równoczesnym zachowaniu dobrych własności mechanicznych w temperaturach pracy. 26 Pod względem przeznaczenia stale żaroodporne dzielą się na następujące grupy: stale żaroodporne ogólnego przeznaczenia, stosowane m.in. do budowy pieców, palenisk, kotłów i aparatury chemicznej, stale zaworowe, stosowane na zawory silników spalinowych, stale oporowe ( na elementy oporowo-grzewcze), stale żarowytrzymałe, które obok żaroodporności posiadają dobre własności mechaniczne w wysokich temperaturach, stosowane m.in. do budowy części do turbin gazowych i do silników odrzutowych. Pod względem składu chemicznego stale żaroodporne różnią się od stali nierdzewnych głównie wyższą zawartością chromu i krzemu oraz dodatkiem glinu (aluminium). Te trzy pierwiastki zwiększają odporność stali na korozję gazową. Stale żaroodporne mają mikrostrukturę ferrytyczną, austenityczną, ferrytycznoaustenityczną lub nawet martenzytyczną. Przykłady składów chemicznych i dopuszczalnej temperatury pracy różnych rodzajów stali żaroodpornych podano w tablicy 9. Różnice w dopuszczalnych temperaturach stosowania tych samych gatunków stali, występujące między normami europejskimi EN a normami polskimi wynikają z różnych metod określania żaroodporności. Podane temperatury uwzględniają głównie odporność na działanie gorących gazów i spalin. Jeżeli równocześnie występują inne czynniki eksploatacyjne obniżające żaroodporność stali, konieczne jest obniżenie podanych dopuszczalnych temperatur pracy. W odróżnieniu od stali nierdzewnych, posiadających na swej powierzchni w warunkach pracy (temperatura pokojowa) bardzo cienką, niewidoczną gołym okiem warstwę tlenków, stale żaroodporne wykazują wymaganą odporność na utlenienie wtedy, gdy ich powierzchnia pokryta jest grubą, dobrze widoczną i zwartą warstwą tlenków, zwaną zgorzeliną. Z tego względu gdy zezwalają na to warunki dalszego przerobu wyrobów hutniczych ze stali żaroodpornych, stale te należy zamawiać w stanie nietrawionym, gdyż pierwotna zgorzelina powstała podczas procesów hutniczych stanowi dobrą warstwę zaporową zmniejszającą szybkość dalszego narastania zgorzeliny w warunkach eksploatacji urządzeń ze stali żaroodpornych. Przy doborze gatunku stali żaroodpornej należy uwzględnić również wpływ zmian strukturalnych, zachodzących w wysokich temperaturach, na własności mechaniczne. Ferrytyczne stale żaroodporne mają dużą skłonność do rozrostu ziaren w wysokich temperaturach, co prowadzi do kruchości tych stali. Kruchość spowodowana innymi czynnikami może wystąpić również w austenitycznych stalach żaroodpornych. W stalach tych, w określonych zakresach temperatur, powstają liczne wydzielenia wielkości mikroskopowej. Gdy jest ich dużo i przekroczą wielkość krytyczną, zwłaszcza zaś gdy wydzielenia rozmieszczone są na granicach ziaren, to również stale austenityczne stają się kruche. Podwyższanie parametrów pracy urządzeń ze stali żaroodpornych pracujących w wysokich temperaturach powoduje, że w niektórych przypadkach stale te nie są już w stanie spełniać zaostrzonych wymagań i wtedy konieczne staje się zastępowanie stali żaroodpornych kilkakrotnie droższymi stopami żaroodpornymi na osnowie niklu.
