Vai nerūsējošais tērauds ir vadošs?

Ievads

Jā, nerūsējošais tērauds vada gan elektrību, gan siltumu, taču tas ir daudz sliktāks vadītājs nekā varš vai alumīnijs.Tā precīza elektriskā un siltumvadītspēja ir atkarīga no nerūsējošā tērauda markas, mikrostruktūras, temperatūras, aukstumdeformācijas un izstrādājuma stāvokļa.

Tipiskas austenīta markas, piemēram, 304 un 316, pietiekami labi vada elektrību, lai caur tām varētu plūst strāva, taču to relatīvi augstā elektriskā pretestība padara tās nepiemērotas lielākajai daļai strāvas kabeļu, kopņu un augstas efektivitātes elektrisko kontaktu. Nerūsējošais tērauds tiek izvēlēts, ja vadītspēja ir jāapvieno ar izturību pret koroziju, mehānisko izturību, tīrāmību vai veiktspēju paaugstinātā temperatūrā.

Tas pats princips attiecas uz siltuma pārnesi. Nerūsējošais tērauds vada siltumu, bet daudz lēnāk nekā varš, alumīnijs vai oglekļa tērauds. Tas ir svarīgi virtuves piederumos, izplūdes sistēmās, siltummaiņos, elektriskajās skapjos, sildelementos un konstrukcijas elementos, kas pakļauti temperatūras izmaiņām.

Ko nozīmē vadītspēja?

Vadītspēja raksturo to, cik viegli enerģija pārvietojas caur materiālu. Nerūsējošā tērauda izvēlē īpaši svarīgas ir divas formas: elektrovadītspēja un siltumvadītspēja.

Elektriskā vadītspēja

Elektrovadītspēja mēra, cik viegli elektriskā strāva iziet cauri materiālam. To parasti izsaka sīmensos uz metru, saīsināti S/m vai MS/m.

Elektriskā pretestība apraksta pretēju īpašību: cik spēcīgi materiāls pretojas strāvas plūsmai. Materiālam ar augstu vadītspēju ir zema pretestība. Vara vadītspēja ir ļoti augsta un pretestība zema, savukārt nerūsējošajam tēraudam ir daudz zemāka vadītspēja un augstāka pretestība.

Siltumvadītspēja

Siltumvadītspēja mēra, cik viegli siltums iziet cauri materiālam. To parasti izsaka vatos uz metru kelvinu, saīsināti W/m·K.

Materiāls ar augstu siltumvadītspēju ātri pārnes un izplata siltumu. Materiāls ar zemāku siltumvadītspēju rada lielākas temperatūras atšķirības, ja viena zona tiek uzkarsēta vai atdzesēta ātrāk nekā cita.

Vai nerūsējošais tērauds ir elektriski vadošs?

Nerūsējošais tērauds ir elektriski vadošs, jo tas ir metāla dzelzs sakausējums, kas satur kustīgus elektronus. Tomēr hroms, niķelis, molibdēns un citi leģējošie elementi traucē elektronu kustību metāla režģī un palielina elektrisko pretestību.

Tā rezultātā nerūsējošais tērauds parasti pārvada strāvu mazāk efektīvi nekā varš, alumīnijs, misiņš un parastais oglekļa tērauds. Atšķirība ir tik liela, ka nerūsējošais tērauds reti tiek izvēlēts par galveno vadītāju barošanas kabelī vai elektriskajā kopnē.

Iepriekš minētās vērtības ir reprezentatīvi istabas temperatūras diapazoni, nevis iegādes specifikācijas. Precīzas vērtības jāņem no attiecīgās markas datu lapas un mērījumu apstākļiem, ja vadītspēja ir projektēšanas ziņā kritisks parametrs.

Vai nerūsējošais tērauds ir siltumvadošs?

Arī nerūsējošais tērauds vada siltumu, taču tā siltumvadītspēja ir zemāka nekā varam, alumīnijam un oglekļa tēraudam. Austenīta nerūsējošie tēraudi, piemēram, 304 un 316, ir īpaši lēni siltuma vadītāji, salīdzinot ar parastajiem strukturālajiem un vadošajiem metāliem.

Zema siltumvadītspēja ne vienmēr novērš karstos punktus. Nerūsējošā tērauda detaļā siltums var koncentrēties siltuma avota tuvumā, jo tas izplatās lēnāk. Tas var radīt stāvākus lokālus temperatūras gradientus, termisku deformāciju vai nevienmērīgu uzsilšanu.

Šī iemesla dēļ nerūsējošā tērauda virtuves piederumos bieži tiek izmantots alumīnija vai vara kodols, kas savienots starp nerūsējošā tērauda slāņiem. Nerūsējošais tērauds nodrošina izturību pret koroziju, ilgmūžību un virsmu, kas saskaras ar pārtiku, savukārt vadošais kodols vienmērīgāk sadala siltumu.

Vadītspēja no nerūsējošā tērauda saimes

Faktori, kas ietekmē nerūsējošā tērauda vadītspēju

Sakausējuma sastāvs

Hroms, niķelis, molibdēns, mangāns, silīcijs un citas piedevas traucē elektronu un siltuma pārnesi. Palielinoties sakausējuma saturam, vadītspēja bieži samazinās, lai gan galīgā vērtība ir atkarīga no visas sakausējuma sistēmas, nevis no viena elementa atsevišķi.

Mikrostruktūra

Austenīta, ferīta, martensīta un dupleksa nerūsējošajiem tēraudiem ir atšķirīgas kristāla struktūras un fāžu kombinācijas. Šīs atšķirības ietekmē elektrisko pretestību, siltumvadītspēju, magnētisko reakciju un termisko izplešanos.

Temperatūra

Nerūsējošā tērauda elektriskā pretestība parasti palielinās, palielinoties temperatūrai, kas nozīmē, ka samazinās elektrovadītspēja. Siltumvadītspēja var mainīties atšķirīgi atkarībā no temperatūras, un, projektējot karstas iekārtas, tā jāņem no temperatūrai specifiskiem materiāla datiem.

Aukstā apstrāde un termiskā apstrāde

Aukstā stiepšana, velmēšana, rūdīšana, novecošana un atkvēlināšana maina dislokāciju blīvumu un mikrostruktūru. Šie procesi var mainīt gan vadītspēju, gan mehāniskās īpašības. Tāpēc atsperes stieple, atkvēlināta stieple un rūdīts martensītiskais tērauds var radīt atšķirīgas vērtības pat tad, ja to nominālā klase ir līdzīga.

Virsmas un saskares stāvoklis

Komponenta tilpuma vadītspēja nav tāda pati kā pretestība skrūvētā, skavainā vai bīdāmā savienojumā. Nerūsējošais tērauds veido plānu pasīvā oksīda plēvi, kas to aizsargā no korozijas, bet var palielināt kontakta pretestību.

Virsmas raupjums, piesārņojums, kontakta spiediens, oksīda stāvoklis, savienojuma laukums un stiprinājuma konstrukcija ietekmē mezgla elektrisko veiktspēju. Tāpēc elektriskā kontakta projektēšanā jāizmanto izmērītā savienojuma pretestība, nevis tikai nerūsējošā tērauda tilpuma vadītspēja.

Kur elektrovadītspējai ir nozīme

Zemējuma un savienojuma komponenti

Nerūsējošo tēraudu var izmantot zemējuma, savienojuma un statiskās elektrības izkliedes komponentos, kur svarīga ir izturība pret koroziju. Tomēr ir jāpārbauda nepieciešamā šķērsgriezuma laukums, savienojuma pretestība, īsslēguma strāvas izturība un atbilstība elektronormatīviem.

Nerūsējošā tērauda siksnu nevar uzskatīt par līdzvērtīgu vara vadītājam ar tādiem pašiem izmēriem. Tā kā nerūsējošajam tēraudam ir lielāka elektriskā pretestība, var būt nepieciešams atšķirīgs šķērsgriezums vai savienojuma dizains.

Pretestības sildīšana

Augstāka elektriskā pretestība var būt noderīga, ja komponentam ir paredzēts radīt siltumu, strāvai plūstot caur to. Izvēlētus nerūsējošā tērauda un karstumizturīgus sakausējumus var izmantot sildelementos, ierīču sastāvdaļās un rūpnieciskajās siltumsistēmās.

Izvēlētajam materiālam jāatbilst arī oksidēšanās, temperatūras, šļūdes un cikliskuma prasībām. Vispārējas nozīmes 304 vai 316 sakausējums nav automātiski jāuzskata par īpašu pretestības sildīšanas sakausējumu.

Sensori un elektrodi

Nerūsējošo tēraudu izmanto sensoru korpusos, zondēs un atsevišķos elektrodos, kur ir nepieciešama vadītspēja, izturība pret koroziju un mehāniskā izturība. Virsmas stāvoklis, pasivācija, polarizācijas uzvedība un kontakta dizains var būt svarīgāki par tilpuma vadītspēju vien.

Zibens aizsardzība

Nerūsējošā tērauda komponenti var būt daļa no inženiertehniskajām zibensaizsardzības sistēmām, īpaši korozīvās vai atklātās vidēs. Materiālam, šķērsgriezumam, savienojumu izvietojumam un uzstādīšanai jāatbilst piemērojamajam zibensaizsardzības standartam.

Nevajadzētu pieņemt, ka strukturālais nerūsējošā tērauda komponents nodrošina atbilstošu zibens strāvas ceļu, ja vien tas nav novērtēts kā daļa no visas sistēmas.

Kur siltumvadītspējai ir nozīme

Siltummaiņi

Lai gan nerūsējošais tērauds vada siltumu mazāk efektīvi nekā varš vai alumīnijs, to plaši izmanto siltummaiņos, jo izturība pret koroziju, spiediena izturība, tīrāmība un izgatavošana var būt svarīgāka par maksimālo vadītspēju.

Konstruktori to kompensē, izmantojot plānākas cauruļu sienas, palielinātu virsmas laukumu, gofrētas plāksnes, optimizētu plūsmu un atbilstošu markas izvēli. Pilns siltuma pārneses koeficients ir atkarīgs ne tikai no metāla siltumvadītspējas, bet arī no sienas biezuma, šķidruma plēvēm, piesārņojuma un plūsmas apstākļiem.

Virtuves piederumi

Nerūsējošais tērauds nodrošina izturīgu, korozijizturīgu un tīrāmu gatavošanas virsmu, taču tas neizdala degļa siltumu tik vienmērīgi kā alumīnijs vai varš. Daudzslāņu virtuves traukos starp nerūsējošā tērauda slāņiem parasti ir vadošs alumīnija vai vara serde.

Metināšana un griešana

Austenīta nerūsējošā tērauda relatīvi zemā siltumvadītspēja koncentrē siltumu metināšanas vai griešanas zonas tuvumā. Apvienojumā ar tā relatīvi augsto termisko izplešanos tas palielina nepieciešamību kontrolēt siltuma ievadi, secību, ierobežojumus un deformāciju.

Izplūdes un augstas temperatūras komponenti

Ferīta un austenīta nerūsējošie tēraudi tiek izmantoti izplūdes sistēmās, krāsnīs un siltumiekārtās. Siltumvadītspēja ietekmē temperatūras sadalījumu, savukārt oksidēšanās izturība, termiskā izplešanās, nogurums un šļūde bieži vien nosaka galīgo markas izvēli.

Nerūsējošais tērauds salīdzinājumā ar citiem metāliem

Kā noteikt nerūsējošā tērauda specifikāciju vadošām lietojumprogrammām

• Nerūsējošā tērauda klase un UNS vai EN apzīmējums
• Loksnes, plāksnes, sloksnes, stieņa, caurules, caurulītes vai stieples veidā
• Piemērojamā ASTM, EN vai projekta specifikācija
• Atkvēlināts, auksti apstrādāts, rūdīts vai novecots stāvoklis
• Darba un testa temperatūra
• Nepieciešamā elektriskā vadītspēja vai maksimālā pretestība
• Nepieciešamā siltumvadītspēja, ja konstrukcija ir kritiski svarīga
• Komponentu izmēri un strāvu nesošais šķērsgriezums
• Virsmas apdare, pārklājums un kontakta sagatavošana
• Zemējuma, savienojuma vai elektroinstalācijas prasības
• Korozijas vide un tīrīšanas ķimikālijas
• MTC, izmēru ziņojums un papildu testēšanas prasības

Saistītie nerūsējošā tērauda izstrādājumi

SAKY STEEL piegādā nerūsējošā tērauda izstrādājumus dažādās pakāpēs, formās un stāvokļos korozijizturīgiem elektriskiem, termiskiem un rūpnieciskiem pielietojumiem:

• Nerūsējošā tērauda izstrādājumu klāstscaurulēm, caurulītēm, loksnēm, plāksnēm, ruļļiem, sloksnēm, stieņiem un stieplēm.
• Nerūsējošā tērauda plāksnestrukturālām, termiski un korozijizturīgām iekārtām.
• Nerūsējošā tērauda stiepleatsperu, metināšanas, aušanas, formēšanas un specializētiem pielietojumiem.
• Nerūsējošā tērauda caurules un caurulītesprocesa cauruļvadiem, siltummaiņiem un rūpnieciskajām šķidrumu sistēmām.

Bieži uzdotie jautājumi

Vai nerūsējošais tērauds vada elektrību?

Jā. Nerūsējošais tērauds ir metāla vadītājs, taču tam ir daudz augstāka elektriskā pretestība nekā varam vai alumīnijam. Tāpēc to parasti neizvēlas augstas efektivitātes enerģijas pārvadei.

Vai 304 nerūsējošais tērauds ir elektriski vadošs?

Jā. 304. tipa metāls vada elektrību, taču tā vadītspēja ir tikai neliela daļa no vara vadītspējas. Tās precīza vērtība ir atkarīga no temperatūras, sastāva un materiāla stāvokļa.

Vai 316 nerūsējošais tērauds ir vadošāks par 304?

To vadītspējas vērtības ir kopumā līdzīgas, taču 316. tipa nerūsējošajam tēraudam var būt nedaudz augstāka elektriskā pretestība un zemāka vadītspēja papildu leģējošo vielu satura dēļ. Markas izvēlei parasti jābalstās uz koroziju un ekspluatācijas prasībām, nevis uz šo nelielo atšķirību.

Kuram nerūsējošajam tēraudam ir visaugstākā vadītspēja?

Zemāk leģētās ferīta un martensīta markas parasti vada siltumu un elektrību labāk nekā parastās austenīta markas. Precīza klasifikācija ir atkarīga no konkrētās markas, apstākļiem un temperatūras.

Vai nerūsējošo tēraudu var izmantot kā zemējuma vadītāju?

To var izmantot dažās inženierizētās zemējuma un savienojuma sistēmās, īpaši tur, kur svarīga ir izturība pret koroziju. Jāpārbauda šķērsgriezums, savienojuma pretestība, īsslēguma strāvas izturība un piemērojamais elektrības standarts.

Kāpēc siltummaiņos izmanto nerūsējošo tēraudu, ja tam ir zema siltumvadītspēja?

Siltummaiņiem ir nepieciešams vairāk nekā tikai augsts vadītspējas līmenis. Nerūsējošais tērauds var nodrošināt labāku izturību pret koroziju, spiedienizturību, tīrību un ražošanas veiktspēju. Plānas sienas un palielināta virsmas platība var kompensēt zemāku materiāla vadītspēju.

Vai magnētisms norāda uz vadītspēju?

Nē. Magnētiskā reakcija un elektrovadītspēja ir atšķirīgas materiāla īpašības. Austenīta 304 pēc aukstās apstrādes var būt vāji magnētisks, savukārt ferīta 430 ir magnētisks, taču abi saglabā elektrovadītspēju.

Pieprasīt nerūsējošā tērauda materiāla pārskatu