Das Prinzip und die Einflussfaktoren der Hochtemperaturfarbänderung auf der Oberfläche von Edelstahl

Die Oberflächenoxidschicht von rostfreien Stahlschweißrohren ist tatsächlich ein fünffarbiges transparentes Film. Seine Farbvariation wird vom Prinzip der Lichtinterferenz beeinflusst. Bei der Lichtinterferenz hängt es hauptsächlich von der Änderung der Dicke der Oberflächenoxidschicht ab, welche Farbe tatsächlich angezeigt wird. Daher ist die Oxidationsbeständigkeit von 304-Rostfreistahlrohren eine wirksame Methode, um ihre Farbänderung bei hohen Temperaturen zu lösen. 

Die Faktoren, die die Oxidationsbeständigkeit beeinflussen, umfassen hauptsächlich den Einfluss chemischer Elemente, den Einfluss der Oxidschicht und den Einfluss der Oberflächenrauhigkeit. 

1. Chemisches Element 

Der Kohlenstoffgehalt in 304-Rohren ist relativ niedrig. In Hochtemperaturumgebungen neigen Kohlenstoffatome dazu, sich während des Oxidationsprozesses in die Grundstruktur des rostfreien Stahls zu diffundieren. Daher umfasst der Oxidationsprozess des Rohrs auch den Kohlenstoffdiffusionsprozess. 

Daher kann der Test an Stählen mit unterschiedlichem Gehalt an Chrom, Silizium und Nickel für Hochtemperaturzyklusexperimente durchgeführt werden. Nach dem Test wird das Anstiegsverhältnis des Kohlenstoffgehalts in verschiedenen Stahltypen gemessen, und der Oxidationsgrad der Materialien wird anhand der Karbonisierungsmenge beurteilt. 

Um den Einfluss des Siliciumelements auf die karbonisierungsbeständige Leistung von Edelstahlproduktenröhren tiefgreifend zu überprüfen, wurde nur der Anteil des Siliciumelements in 310S eingestellt, und dann wurde ein Hochtemperaturzyklustest durchgeführt. Die endgültigen Testergebnisse zeigten, dass, wenn der Massenanteil des Chromelements auf über 22 % erhöht wurde oder der Massenanteil des Siliciumelements um mehr als 2 % erhöht wurde, die Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit der Stahlröhren deutlich verbessert wurde. 

2. Einfluss des Oxidfilms 

Der oberflächliche, widerstandsfähige Oxidfilm kann verhindern, dass das Oxidationsmittel in die Edelstahlmatrix eindringt, d. h., er kann die Fortsetzung der Oxidation verhindern. Allerdings wird der lockere Oxidfilm dazu führen, dass der Oxidfilm weiter an Dicke zunimmt. In einer kontinuierlichen Produktionslinie wird eine Zwangsoxidationsoperation an Edelstahlrohren unter Verwendung des kontinuierlichen Beizverfahrens durchgeführt, um die Dichte des Oxidfilms zu erhöhen. 

3. Einfluss der Oberflächenrauhigkeit 

In einer Hochtemperaturumgebung wird die Oxidation von 304 Edelstahlrohren die Oberflächenoxidationsschicht verdicken. Diese Situation hängt direkt mit der eigenen Oxidationsbeständigkeit des Materials und seiner Wärmeabsorptionsfähigkeit zusammen. Die Oberflächenrauhigkeit, die Oberflächenreflektivität usw. beeinflussen die Wärmeabsorption pro Flächeneinheit des Rohrs und somit den Grad der Farbänderung. 

Die Praxis hat gezeigt, dass wenn die Oberflächenrauhigkeit des dünnwandigen Edelstahlrohrs niedriger als 0,022 μm ist, seine Wärmeabsorptionsfähigkeit deutlich abnimmt. Das Rohr oxidiert nicht weiter, und die Dicke der Oxidationsschicht in einer Hochtemperaturumgebung bleibt im Wesentlichen unverändert, mit einer sehr leichten Farbänderung.