Как прогорает печь

https://www.forumhouse.ru/posts/4928701/
"К сожалению топок печей из кислотостойких аустенитных сталей не сделать /слишком уж покоробятся они из-за очень больших коэффициентов термического расширения аустенита/. Но вот трубы из аустенитных сталей делают /и это правильно/, хотя и удлиняются они ужасно сильно."
=
https://www.forumhouse.ru/posts/25290162/
Чем ниже коэффициент линейного термического расширения, тем меньше коробление:
12Х13 - 10,2 (AISI 409)
12Х17 - 10,4 (AISI 430)
Ст20 - 12,3
08Х18Н10Т - 16,1 (AISI 304)

Жесткость конструкции. Модуль упругости:
Ст20 - 212 ГПа
12Х13 - 217 ГПа
08Х18Н10 - 196 ГПа.
http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/

Вот трещина из-за коробления топки.
https://www.forumhouse.ru/posts/25295090/

 

Надо что-то решать в части коробления топок.
Ведь свойства стали не решат проблему. Требуется спецформа конструкции.

Я только у А. П. Ферингера видел целевые рифленые стенки топки.
Да еще у К. Е. Бессонова, но за счет декоративно-фигуристого корпуса.

 

Всем привет! отапливаю небольшую дачу дровяной печкой термофор авоська инокс.
дровами топить надоело, стал топить кам. углем., за раз кладу 1-2 кг.
Так как читал руководство, что топить таким топливом запрещено, экранировал боковые стенки печной камеры решеткой металлической, а на колосники положил колосники из арматуры 13мм.
Непосредственно соприкосновения угля с печью нет, и докрасна не довожу.
Мне нужно опасаться за печь?

 

Ссылки привел когда-то, а таблицу по маркам стали для финских и шведских банных печей не перенес. Что и исправляю (для напоминаний, в первую очередь, для себя ).
Не хотят финские печники до сих пор переходить на хромистые стали (нержавеющие).
Предпочитают работать с марганцевыми (наши аналоги марки с буквой Г).
То есть делают топки и каменки из марганцевой стали. А внешние кожухи из обычной черной.
*Дело, видимо, в том, что банные печи могут сильно ржаветь именно из-за воды.
Но если печь эксплуатировать аккуратно и не допускать сохранения воды в каменке, то марганцевые стали не хуже хромистых.
Во всяком случае, марки типа 09Г2С и у нас любимы машиностроителями из-за термостойкости, коррозионной стойкости, технологичности в переработке, свариваемости.

 

А зачем им переходить, если у них на банные есть паспорт с прописанным количеством сжигаемых дров. https://www.forumhouse.ru/threads/567818/

 

Основной коррозионный агент для железа- вода, вернее ее пары. Особенно совместно с кислотными оксидами, которых хотя и не много, но они есть всегда.

 

Пиролизная печь, срок жизни металла в 15 мм -3 месяца.

 

Я не обладаю информацией о коррозии стали в печных газообразных - в парах воды и в пирогазах.
Если есть конкретные данные по этим видам коррозии, то целесообразно привести их в этой теме.
=
В этой теме я, как обыватель, порассуждал, не углубляясь, о том, что бытовое понятие "печь прогорела" бывает связано не только с термическими прогарами (когда окалина с виду похожа на металл, но стукнешь молотком, и в стенке дырка), но и с банальным ржавлением в воде и в кислой среде (в водных конденсатах, особенно в оголовках дымовых труб), а также с термическими деформациями, приводящими к сминанию стенок и разрыву сварных швов.
В последнем же сообщении я привел (для общего сведения для ориентировки) труднодоступную для покупателей информацию о марках сталей, используемых в производстве скандинавских печей для саун.
=
Вопросы материалов, мне кажется, весьма запутаны для покупателей.
Действительно, наши банные производители порой закупают хромистую сталь в ЮАР (поскольку китайская и вьетнамская не проходят по качеству, а российская 439 вообще не производится).
И в то же время, финны, заказывая у наших производителей сварку топок, категорически отказываются от хромистых сталей, предпочитая марганцевые типа ЛАЗЕР.
Специалисты по сталям могли бы пояснить ситуацию с учетом того, что множество наших производителей "буржуек" использует для печей совершенно "обычную" черную конструкционную сталь.

 

@Юрий Хошев, Если конкретно, то доступный металл не живет более 750 градусов и более 5 лет в изделии.
ПС. Марганцевые стали имеют мартенситную структуру, которая подобна аустенитной, но имеют другой тип решетки. Не понятно, как удается сохранять мартенситную структуру стали в условиях эксплуатации печей, но возможно ее и не сохраняют или не греют сталь до фазового перехода решетки. Мартенситная сталь весьма хорошо противостоит трещинообразованию при механической и термической обработки. Марганец способствует образованию мелкокристаллической структуры и удаляет ряд примесей из железа, которые, оставаясь в стали выходят в пространство между кристаллами и способствуют питтинговой коррозии. и все топу же трещинообразованию.
ППС По существу можно было бы разобрать тему по оксидным пленкам на металле, механизму высокотемпературного окисления металла и т д. Однако особого смысла в этом не вижу. Металл в рабочей зоне печи инородный элемент. Разумеется речь идет о доступных, бытовых сталях идо печь из гафния и тантала вряд ли будут рассматриваться. Так, что сталь 3 только для буржуек и мангалов, а нержавейка для туристических походов и рыбаков. Но мангал все же лучше титановый. Очень легко чистить и таскать.

 

Рядовой обыватель несомненно заинтересуется этим перед покупкой печи.
Но по-житейски говоря, достаточно знать, что марганец вводится при плавке стали для удаления кислорода (окислов железа). Поэтому и на поверхности раскаленного листа стали в дровяной печи марганец будет в какой-то степени уничтожать окислы железа (окалину, ржавчину), то есть предохранять сталь от прогара и ржавления. Поэтому марганцевые стали относятся к котельным сталям.
https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/007/064/64147.htm#:~:text=Марганцевая сталь&text=— Для устранения окислов железа, которые,виде зеркального чугуна или ферромангана.

Достаточно знать, что сталь ржавеет тогда, когда на ее поверхности есть окислы железа.
Таков механизм. Такова жизнь.
Так, если покрасить ржавую сталь корабля, то сталь продолжит ржаветь.
А если днище корабля отпескоструить, то ржавление сильно замедлится.
В нержавейках же хром и никель преобразуют (связывают) окислы железа в совместные окислы, которые дают плотную защитную пленку (антикоррозионный слой) на поверхности стали. Но если нержавейку привести в контакт с другим металлом, то состав защитной пленки может измениться за счет взаимной диффузии окислов. Так если болт нержавеющий, а гайка из черной стали, то пленка на нержавейке обогатится окисью железа и перестанет выполнять защитную функцию.
*Например, у М. М. Куткина печи изготовляются из качественной хромистой стали с качественной сваркой.
Контейнеры для камней, скажем так, никогда не прогорали.
Но стоило только вместо камней загрузить стальные чушки, то на дне появились следы ржавчины.
И в контейнере случились "прогары" по сварным швам. Такова мать природа...

 

@Юрий Хошев, Наверное все же не так. Окисные пленки как раз предохраняют металл от окисления. Просто железу не повезло с его оксидами, кроме пожалуй Fe2O4, который правильнее было бы записать FeO x Fe2O3. Железо при окислении на воздухе как правило дает основной оксид, который легко гидратируется в кислой среде с сильным изменением объема. К тому же второе железо легко окисляется до железа три при низких температурах и восстанавливается обратно при высоких. И все это сопровождается изменением объема, занимаемого оксидом. Поэтому защитная оксидная пленка у железа весьма рыхлая и является плохой защитой от коррозии.
ПС Железо в виде чугуна от коррозии защищает цементит, которого в заэвтектоидном "железе" достаточно, чтобы образовать карбидную поверхность, уменьшающую активную поверхность железа.

 

Спасибо за уточнение.
Конечно, на поверхности стали всегда есть защитная пленка закиси железа FeO.
Именно закись придает стали "стальной" (сталистый) цвет. Именно из нее состоит твердая пластинчатая окалина, образующаяся при высокотемпературном окислении стали, особенно при прокатке металла.
Я имел в виду окислы: окись Fe2O3 и окись-закись Fe3O4 = FeO x Fe2O3.
И особенно ржавчину - гидроокись Fe (OH) 3. Она выполняет роль "катализатора" (образования самой себя).
Я не специалист по металлам. Углубляться не вправе. Я лишь отметил известное.
=
*Конечно, в идеале было бы замечательно, если бы производители указывали марку материалов.
Но на практике это случается редко. Остается доверять редким авторитетным экспертам.
https://www.forumhouse.ru/threads/150501/
https://www.forumhouse.ru/posts/25248764/
https://www.forumhouse.ru/posts/25310201/

 

@Юрий Хошев, Вот теперь можно рассмотреть т. н окись-закись Fe3O4 = FeO x Fe2O3. На самом деле это самый термодинамически устойчивый оксид. В его контексте следует рассмотреть еще несколько подобных оксидов. FeOxCr2O3, MgOxCr2O3, MgOxFe3O3, MgOxAl2O3, FeOxAl2O3. Такие оксиды называют шпинелидами. А конкретно эти шпинелиды образуют известный природный минерал -"Хромит", их которого собственно и добывают хром. А еще эти оксиды составляют основу одних из самых ходовых огнеупорных материалов. Собственно при легировании железа хромом и получается такая хромитовая оксидная пленка. Легируют железо и алюминием и тоже получается жаростойкий сплав. Как видим, для полного ажура в оксидах не хватает магния. Но им железо не легируют, за исключением чугуна. Но, наверное можно было бы обработать саму оксидную пленку какой либо растворимой солью магния, чтобы он вошел в кристаллическую решетку шпинелидов. Правда как это будет выглядеть практически, не совсем понятно.
Вторым "легирующим" элементом оксидного слоя является фосфор, в виде солей орто, мета и пирофосфорных кислот. Фосфаты тугоплавки, имеют низкий КТР и очень малую газопроницаемость. К тому же фосфаты имеют аморфную стекловидную фазу. Онин и способов защиты железа - фосфотация. В этом случае как раз и образуется защитная малопроницаемая фосфатная пленка...
Но, Разные КТР оксидных пленок и металлов нарушают газоплотность толстых пленок, а тонкие пленки не обладают достаточной защитной функцией из-за увеличенной газовой диффузии.
Отсюда и предел применимости легированного "железа" -750 градусов...

 

Спасибо за информацию.
Алюминий (как и марганец) при плавке тоже выполняет роль поглотителя кислорода в стали.
Надеемся, что это поможет покупателю сделать правильный выбор печи в магазине.
Если найдет соответствующие предложения.
=
На практике мне (как рядовому потребителю стальных изделий, и не только печей) достаточно знать маркировку https://tdag.ru/article/rossiyskaya-sistema-markirovki-staley/ и основные особенности лишь нескольких распространенных групп марок сталей, общественный интерес к которым иллюстрируется сравнительной таблицей (чем больше число, тем больше рейтинг по популярности) https://www.stresscalc.ru/rating.php?page=alp
По росту термостойкости на воздухе:
- углеродистые Ст3 (или более качественная Ст20), ржавеют в воде,
- марганцевые с буквой Г, водоустойчивые,
- хромистые с буквой Х или Cr (то есть AISI 4-), не ржавеют в воде,
- хромо-никелевые с буквами Х и Н или Cr и Ni (то есть AISI 3-), не ржавеют в кислой воде.
Во избежание короблений печей предпочтительны стали с наименьшими коэффициентами линейного термического расширения КЛТР https://extxe.com/20929/kojefficient-linejnogo-rasshirenija-dlja-razlichnyh-marok-stali/?ysclid=lttq3urpsm370107715

 

Инвар. Очень низкий КТЛР. Но не жаростойкий и наверное дорогой, хотя просто никель с железом.