Удельное сопротивление нержавеющей стали
Удельное сопротивление нержавеющей стали
- Свойства
- Таблица технических характеристик
- Преимущества
- Виды
В современном мире нержавейка является незаменимым материалом при производстве разных разновидностей изделий. Она применяется в пищевой, медицинской, металлургической и военной промышленности.
Свойства нержавейки
Сегодня такой материала, как нержавейка является достаточно популярным при производстве многих изделий промышленного и бытового назначения. Нержавеющая сталь представляет собой материал, который производится из стали с добавлением отдельных примесей, которые замедляют или делают процесс образования коррозии на металле невозможным.
Основным достоинством нержавеющей стали является то, что она обладает высоким уровнем устойчивости к появлению ржавчины.
В зависимости от добавленных к стали элементов нержавейка может обладать разными внешними качествами и свойствами. Если каких-либо примесей будет больше или меньше, то процесс коррозии либо будет вообще невозможен, либо он появится спустя длительное время использования предметов, созданных из данного материала.
Нержавеющая сталь применяется для производства промышленного и бытового оборудования, посуды и многих других вещей, которые сталкиваются с влиянием агрессивной среды.На промышленных предприятиях нержавейку получают путем добавления к стали таких элементов, как:
- медь,
- никель,
- хром,
- марганец.
В зависимости от того, какие виды стали производятся, определяется количество тех или иных элементов в нержавейке. Благодаря данным веществам сталь меняет свои физические и химические свойства, что позволяет использовать этот, материал для изготовления разного рода продукции.
Все добавляемые к стали элементы влияют на ее качества. Для того чтобы получить материал, устойчивый к появлению коррозии и обладающий высоким уровнем прочности, добавляется:
- молибден,
- марганец,
- титан,
- никель.
В стали также не обойтись и без таких элементов, как
- марганец,
- фосфор,
- сера,
- кремний,
которые являются частью железной руды. Они являются верными спутниками этого материала для производства нержавейки. На ее качества они практически не влияют.
Нержавейка сама по себе является уникальным материалом. Она не только обладает рядом преимуществ, но и отличными внешними качествами. Ее сияющая поверхность позволяет использовать этот материал в качестве декоративной отделки зданий и ограждений. Нержавеющая сталь чаще всего становится основной для создания перил для лестниц.
Таблица. Технические характеристики нержавейки
| Тип ASTM (AISI) | 304 | 304L | 321 | 316 | 316L | 316 Ti | 310S | 430 | ||
| Удельный вес (гр/см) | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,7 | ||
| Структура | Аустенитная | Ферритная | ||||||||
| Способность электрического сопротивления при 20 | 0,72 | 0,72 | 0,72 | 0,74 | 0,74 | 0,75 | 0,79 | 0,60 | ||
| Твердость по Бринеллю — НВ | отжиг НВ | 130-150 | 125-145 | 130-185 | 130-185 | 120-170 | 130-190 | 145-210 | 135-180 | |
| с деформацией в холодном состоянии НВ | 180-330 | 180-230 | ||||||||
| Твердость По Роквеллу — HRB / HRC | Отжиг НRВ | 70-88 | 70-85 | 70-88 | 70-85 | 70-85 | 70-85 | 70-85 | 75-88 | |
| с деформацией в холодном состоянии HRC | 10-35 | |||||||||
| Rm(N/mm2) — Сопротивление рястяжению c деформацией (Предел прочности) | Отжиг | 500-700 | 500-680 | 520-700 | 540-690 | 520-670 | 540-690 | 520-670 | 440-590 | |
| в холодном состоянии | 700-1180 | 610-900 | ||||||||
| Rp(0,2) (N/mm2) — Предел упругости | Отжиг | 195-340 | 175-300 | 205-340 | 205-410 | 195-370 | 215-380 | 205-370 | 250-400 | |
| с деформацией в холодном состоянии | 340-900 | 400-860 | ||||||||
| Отжиг Rp(1) (N/mm2) минимальный | 235 | 215 | 245 | 245 | 235 | 255 | 255 | 275 | ||
| Удлинение 50мм А(%) | 65-50 50-10 | 65-50 | 60-40 | 60-40 | 60-40 | 60-40 | 60-40 | 30-22 20-2 | ||
| Сжатие отжиг Z(%) | 75-60 | 75-60 | 65-50 | 75-60 | 75-65 | 75-60 | 70-55 | 70-60 | ||
| Ударная Вязкость | KCUL (Дж/см2) | 160 | 160 | 120 | 160 | 160 | 120 | 160 | 50 | |
| KVL (Дж/см2) | 180 | 180 | 130 | 180 | 180 | 130 | 180 | 65 | ||
| Упругость при различных температурах | Rp(0,2) (N/mm2) | при 300 С | 125 | 115 | 150 | 140 | 138 | 145 | 165 | 245 |
| при 400 С | 97 | 98 | 135 | 125 | 115 | 135 | 156 | 215 | ||
| при 500 С | 93 | 88 | 120 | 105 | 95 | 125 | 147 | 155 | ||
| Rp(1) (N/mm2) | при 300 С | 147 | 137 | 186 | 166 | 161 | 176 | 181 | ||
| при 400 С | 127 | 117 | 161 | 147 | 137 | 166 | 171 | |||
| при 500 С | 107 | 108 | 152 | 127 | 117 | 156 | 137 | |||
| температура образование окалины | непрерывное обслуживание | 925 | 925 | 900 | 925 | 925 | 925 | 1120 | 840 | |
| прерывистое обслуживание | 840 | 840 | 810 | 840 | 840 | 840 | 1030 | 890 | ||
| Свариваемость | очень хорошая | очень хорошая | хорошая | очень хорошая | очень хорошая | хорошая | хорошая | достат. хорошее хрупкое соед. | ||
| Вытяжка | очень хорошая | очень хорошая | хорошая | хорошая | хорошая | хорошая | хорошая | достаточно хорошая |
Углеродистые стали
Углеродистые стали при комнатной температуре, как уже было сказано, имеют низкое удельное электросопротивление за счет высокого содержания железа. При 20°С значение их удельного сопротивления находится в диапазоне от 13·10-8 (для стали 08КП) до 20·10-8 Ом·м (для У12).
При нагревании до температур более 1000°С способность углеродистых сталей проводить электрический ток сильно снижается. Величина сопротивления возрастает на порядок и может достигать значения 130·10-8 Ом·м.
| 12 | 13,2 | 15,9 | 16 | 17 | 18,4 | |
| 20 | 13 | 14,2 | 16,9 | 17,1 | 18 | 19,6 |
| 50 | 14,7 | 15,9 | 18,7 | 18,9 | 19,8 | 21,6 |
| 100 | 17,8 | 19 | 21,9 | 22,1 | 23,2 | 25,2 |
| 150 | 21,3 | 22,4 | 25,4 | 25,7 | 26,8 | 29 |
| 200 | 25,2 | 26,3 | 29,2 | 29,6 | 30,8 | 33,3 |
| 250 | 29,5 | 30,5 | 33,4 | 33,9 | 35,1 | 37,9 |
| 300 | 34,1 | 35,2 | 38,1 | 38,7 | 39,8 | 43 |
| 350 | 39,3 | 40,2 | 43,2 | 43,8 | 45 | 48,3 |
| 400 | 44,8 | 45,8 | 48,7 | 49,3 | 50,5 | 54 |
| 450 | 50,9 | 51,8 | 54,6 | 55,3 | 56,5 | 60 |
| 500 | 57,5 | 58,4 | 60,1 | 61,9 | 62,8 | 66,5 |
| 550 | 64,8 | 65,7 | 68,2 | 68,9 | 69,9 | 73,4 |
| 600 | 72,5 | 73,4 | 75,8 | 76,6 | 77,2 | 80,2 |
| 650 | 80,7 | 81,6 | 83,7 | 84,4 | 85,2 | 87,8 |
| 700 | 89,8 | 90,5 | 92,5 | 93,2 | 93,5 | 96,4 |
| 750 | 100,3 | 101,1 | 105 | 107,9 | 110,5 | 113 |
| 800 | 107,3 | 108,1 | 109,4 | 111,1 | 112,9 | 115 |
| 850 | 110,4 | 111,1 | 111,8 | 113,1 | 114,8 | 117,6 |
| 900 | 112,4 | 113 | 113,6 | 114,9 | 116,4 | 119,6 |
| 950 | 114,2 | 114,8 | 115,2 | 116,6 | 117,8 | 121,2 |
| 1000 | 116 | 116,5 | 116,7 | 117,9 | 119,1 | 122,6 |
| 1050 | 117,5 | 117,9 | 118,1 | 119,3 | 120,4 | 123,8 |
| 1100 | 118,9 | 119,3 | 119,4 | 120,7 | 121,4 | 124,9 |
| 1150 | 120,3 | 120,7 | 120,7 | 122 | 122,3 | 126 |
| 1200 | 121,7 | 122 | 121,9 | 123 | 123,1 | 127,1 |
| 1250 | 123 | 123,3 | 122,9 | 124 | 123,8 | 128,2 |
| 1300 | 124,1 | 124,4 | 123,9 | — | 124,6 | 128,7 |
| 1350 | 125,2 | 125,3 | 125,1 | — | 125 | 129,5 |
Низколегированные стали
Низколегированные стали способны чуть более сильно сопротивляться прохождению электричества, чем углеродистые. Их удельное электросопротивление составляет (20…43)·10-8 Ом·м при комнатной температуре.
Следует отметить марки стали этого типа, которые наиболее плохо проводят электрический ток — это 18Х2Н4ВА и 50С2Г. Однако при высоких температурах, способность проводить электрический ток у сталей, приведенных в таблице, практически не различается.
| 15ХФ | — | 28,1 | 42,1 | 60,6 | 83,3 | — | — | — |
| 30Х | 21 | 25,9 | 41,7 | 63,6 | 93,4 | 114,5 | 120,5 | 125,1 |
| 12ХН2 | 33 | 36 | 52 | 67 | — | 112 | — | — |
| 12ХН3 | 29,6 | — | — | 67 | — | 116 | — | — |
| 20ХН3 | 24 | 29 | 46 | 66 | — | 123 | — | — |
| 30ХН3 | 26,8 | 31,7 | 46,9 | 68,1 | 98,1 | 114,8 | 120,1 | 124,6 |
| 20ХН4Ф | 36 | 41 | 56 | 72 | 102 | 118 | — | — |
| 18Х2Н4ВА | 41 | 44 | 58 | 73 | 97 | 115 | — | — |
| 30Г2 | 20,8 | 25,9 | 42,1 | 64,5 | 94,6 | 114,3 | 120,2 | 125 |
| 12МХ | 24,6 | 27,4 | 40,6 | 59,8 | — | — | — | — |
| 40Х3М | — | 33,1 | 48,2 | 69,5 | 96,2 | — | — | — |
| 20Х3ФВМ | — | 39,8 | 54,4 | 74,3 | 98,2 | — | — | — |
| 50С2Г | 42,9 | 47 | 60,1 | 78,8 | 105,7 | 119,7 | 124,9 | 128,9 |
| 30Н3 | 27,1 | 32 | 47 | 67,9 | 99,2 | 114,9 | 120,4 | 124,8 |
Высоколегированные стали
Высоколегированные стали имеют удельное электрическое сопротивление в несколько раз выше чем углеродистые и низколегированные. По данным таблицы видно, что при температуре 20°С его величина составляет (30…86)·10-8 Ом·м.
При температуре 1300°С сопротивление высоко- и низко- легированных сталей становится почти одинаковым и не превышает 131·10-8 Ом·м.
| Г13 | 68,3 | 75,6 | 93,1 | 95,2 | 114,7 | 123,8 | 127 | 130,8 |
| Г20Х12Ф | 72,3 | 79,2 | 91,2 | 101,5 | 109,2 | — | — | — |
| Г21Х15Т | — | 82,4 | 95,6 | 104,5 | 112 | 119,2 | — | — |
| Х13Н13К10 | — | 90 | 100,8 | 109,6 | 115,4 | 119,6 | — | — |
| Х19Н10К47 | — | 90,5 | 98,6 | 105,2 | 110,8 | — | — | — |
| Р18 | 41,9 | 47,2 | 62,7 | 81,5 | 103,7 | 117,3 | 123,6 | 128,1 |
| ЭХ12 | 31 | 36 | 53 | 75 | 97 | 119 | — | — |
| 40Х10С2М (ЭИ107) | 86 | 91 | 101 | 112 | 122 | — | — | — |
Хромистые нержавеющие стали
Хромистые нержавеющие стали имеют высокую концентрацию атомов хрома, что увеличивает их удельное сопротивление — электропроводность такой нержавеющей стали не высока. При обычных температурах ее сопротивление составляет (50…60)·10-8 Ом·м.
| Х13 | 50,6 | 58,4 | 76,9 | 93,8 | 110,3 | 115 | 119 | 125,3 |
| 2Х13 | 58,8 | 65,3 | 80 | 95,2 | 110,2 | — | — | — |
| 3Х13 | 52,2 | 59,5 | 76,9 | 93,5 | 109,9 | 114,6 | 120,9 | 125 |
| 4Х13 | 59,1 | 64,6 | 78,8 | 94 | 108 | — | — | — |
Хромоникелевые аустенитные стали
Хромоникелевые аустенитные стали также являются нержавеющими, но за счет добавки никеля имеют удельное сопротивление почти в полтора раза выше, чем у хромистых — оно достигает величины (70…90)·10-8 Ом·м.
| 12Х18Н9 | — | 74,3 | 89,1 | 100,1 | 109,4 | 114 | — |
| 12Х18Н9Т | 72,3 | 79,2 | 91,2 | 101,5 | 109,2 | — | — |
| 17Х18Н9 | 72 | 73,5 | 92,5 | 103 | 111,5 | 118,5 | — |
| Х18Н11Б | — | 84,6 | 97,6 | 107,8 | 115 | — | — |
| Х18Н9В | 71 | 77,6 | 91,6 | 102,6 | 111,1 | 117,1 | 122 |
| 4Х14НВ2М (ЭИ69) | 81,5 | 87,5 | 100 | 110 | 117,5 | — | — |
| 1Х14Н14В2М (ЭИ257) | — | 82,4 | 95,6 | 104,5 | 112 | 119,2 | — |
| 1х14Н18М3Т | — | 89 | 100 | 107,5 | 115 | — | — |
| 36Х18Н25С2 (ЭЯ3С) | — | 98,5 | 105,5 | 110 | 117,5 | — | — |
| Х13Н25М2В2 | — | 103 | 112,1 | 118,1 | 121 | — | — |
| Х7Н25 (ЭИ25) | — | — | 109 | 115 | 121 | 127 | — |
| Х2Н35 (ЭИ36) | 87,5 | 92,5 | 103 | 110 | 116 | 120,5 | — |
| Н28 | 84,2 | 89,1 | 99,6 | 107,7 | 114,2 | 118,4 | 122,5 |
Жаропрочные и жаростойкие стали
По своим электропроводящим свойствам жаропрочные и жаростойкие стали близки к хромоникелевым. Высокое содержание в этих сплавах хрома и никеля не позволяет им проводить электрический ток, подобно обычным углеродистым с высокой концентрацией железа.
Значительное удельное электросопротивление и высокая рабочая температура таких сталей делают возможным их применение в качестве рабочих элементов электрических нагревателей. В частности, сталь 20Х23Н18 по своему сопротивлению и жаростойкости в некоторых случаях способна заменить такой популярный сплав для нагревателей, как нихром Х20Н80.
| — | — | — | — | — | 106 | |
| 20 | — | — | 75 | 80 | — | — |
| 100 | — | — | — | — | 97 | — |
| 200 | — | — | — | — | 98 | 113 |
| 400 | 102 | — | — | — | 105 | 120 |
| 600 | 113 | — | — | — | 115 | 124 |
| 800 | — | 122 | — | — | 121 | 128 |
| 900 | — | — | — | — | 123 | — |
| 1000 | — | 127 | — | — | — | 132 |
AISI 304
| Обозначение марки | AISI 304 | 1.4301 | 08Х18Н10 |
| 12Х18Н9 |
AMS 5513 ASTM A 240
ASTM A 666
Классификация
сталь коррозионно-стойкая жаропрочная
Применение
- Предметы домашнего обихода
- Раковины
- Каркасы для металлоконструкций в строительной промышленности
- Кухонная утварь и оборудование для общепита
- Молочное оборудование, пивоварение
- Сварные конструкции
- Резервуары судовые и наземные танкеры для продовольствия, напитков и некоторых химических веществ
Обычно производители стали разделяют марку на три основных класса (сорта) по способности к волочению:
- AISI 304 — Основной сорт
- AISI 304 DDQ (Normal and deep drawing) — Сорт глубокой вытяжки
- AISI 304 DDS (Extra deep drawing) — Сорт особо глубокой вытяжки
Основные характеристики
- хорошее общее сопротивление коррозии
- хорошая пластичность
- превосходная свариваемость
Химический состав (% к массе)
| ASTM A240 | AISI 304 | ≤0.080 | ≤0.75 | ≤2.0 | ≤0.045 | ≤0.030 | 18.00 — 20.00 | 8.00 — 10.50 |
Механические свойства
| В соответствии с EN 10088-2 | ≥520 | ≥210 | ≥250 | ≥45 | — | — |
| В соответствии с ASTM A 240 | ≥515 | ≥205 | — | ≥40 | 202 | 85 |
Механические свойства при высоких температурах
Все эти значения относятся к только AISI 304.
Физические свойства
| Плотность | d | — | 4°C | 7.93 |
| Температура плавления | °C | 1450 | ||
| Удельная теплоемкость | c | J/kg.K | 20°C | 500 |
| Тепловое расширение | k | W/m.K | 20°C | 15 |
| Средний коэффициент теплового расширения | α | 10-6.K-1 | 0-100°C 0-200°C | 17.5 18 |
| Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm2/m | 20°C | 0.80 |
| Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m DC или в/ч AC | 20°C μ μ разряж.возд. | 1.02 |
| Модуль упругости | E | MPa x 103 | 20°C | 200 |
Сопротивление коррозии
304-е стали имеют хорошее сопротивление к общим коррозийным средам, но не рекомендованы там, где есть риск межкристаллитной коррозии. Они хорошо приспособлены для эксплуатации в пресной воде и городской и сельской среде. Во всех случаях необходима регулярная очистка внешних поверхностей для сохранения их первоначального состояния.
304-е стали имеют хорошее сопротивление различным кислотам:
- фосфорной кислоте во всех концентрациях при температуре окружающей среды,
- азотной кислоте до 65 % при температуре 20°C — 50°C,
- муравьиной и молочной кислоте при комнатной температуре,
- уксусной кислоте при температуре 20°C — 50°C.
Их рекомендуют для производства оборудования, контактирующего с холодными или горячими пищевыми продуктами: вино, пиво, молоко (кисломолочные продукты), спирт, натуральные плодовые соки, сиропы, патока, и т.д.
Кислотные среды
| Концентрация, % к массе | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Серная кислота | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 0 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Азотная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Фосфорная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Муравьиная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 2 | 1 | 0 |
Код: 0 = высокая степень защиты — Скорость коррозии менее чем 100мкм/год 1 = частичная защита — Скорость коррозии от 100 до 1000мкм/год
2 = нет защиты — Скорость коррозии более чем 1000мкм/год
Атмосферные воздействия
Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем воздействии).
| Сельская | 0.0025 | 0.025 | 5.8 |
| Морская | 0.0076 | 0.432 | 34.0 |
| Индустриальная Морская | 0.0076 | 0.686 | 46.2 |
Устойчивость к коррозии в кипящих химикалиях
| 20%-ая уксусная кислота | Обычный металл Сваренный |
Удельное сопротивление меди
> Теория > Удельное сопротивление меди
Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов (серебра и золота) и зависит от разных факторов.
Формула вычисления сопротивления проводника
Что такое электрический ток
На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах – свободные электроны.
Определение. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.
Удельное сопротивление
Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква “р”. Формула для расчета:
p=(R*S)/l.
Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.
Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:
- Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
- Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
- Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.
На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.
Удельное сопротивление металлов
Интересно. Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.
Проводимость и электросопротивление
Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:
R=(p*l)/S.
Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие “проводимость”. Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она “g” и рассчитывается по формуле:
g=1/R.
Проводимость жидкостей
Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.
Интересно. Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.
Электросопротивление проводов
Самые распространенные металлы для изготовления проводов – медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода.
В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах. Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора.
Выбор сечения кабеля
Сопротивление медного провода
Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.
Выбор по допустимому нагреву
При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:
P=I²*R.
В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.
Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.
Таблица выбора сечения провода по допустимому нагреву
Допустимые потери напряжения
Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:
U=I*R.
Справка. По нормам ПУЭ оно должно составлять не более 5% или в сети 220В – не больше 11В.
Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.
В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.
Максимально допустимая длина кабеля данного сечения
Электросопротивление других металлов
Сопротивление тока: формула
Кроме меди и алюминия, в электротехнике используются другие металлы и сплавы:
- Железо. Удельное сопротивление стали выше, но она прочнее, чем медь и алюминий. Стальные жилы вплетаются в кабеля, предназначенные для прокладки по воздуху. Сопротивление железа слишком велико для передачи электроэнергии, поэтому при расчёте сечения жилы не учитываются. Кроме того, оно более тугоплавкое, и из него изготавливаются вывода для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
- Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой проводимостью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливаются проволочные резисторы и нагреватели;
- Вольфрам. Его электросопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422 °C). Из него изготавливаются нити накала в электролампах и электроды для аргонно-дуговой сварки;
- Константан и манганин (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменениях температуры. Применяются в претензионных приборах для изготовления резисторов;
- Драгоценные металлы – золото и серебро. Обладают самой высокой удельной проводимостью, но из-за большой цены их применение ограничено.
Индуктивное сопротивление
Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте.
В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода.
Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат.
Справка. Литцендрат – это многожильный провод, каждая жила в котором изолирована от остальных. Это делается для увеличения поверхности и проводимости в сетях высокой частоты.
Удельное сопротивление меди, гибкость, относительно невысокая цена и механическая прочность делают этот металл, вместе с алюминием, самым распространенным материалом для изготовления проводов.
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т характеризуется долговечностью, экологичностью и безопасностью. Она имеет сертификаты, подтверждающие технические показатели в соответствии с российскими и иностранными нормами.
Популярность во многих отраслях деятельности обусловлена высокими рабочими качествами, большим количеством достоинств, а также невысокой стоимостью. Простота мехобработки и разнообразие методов сваривания обеспечивают возможность создавать конструкции различного назначения, а также использовать материал практически повсеместно.
Конструкционная криогенная сталь 12Х18Н10Т является аустенитом, ее получают посредством плавления в дуговых электрических печах.
Такой метод изготовления обеспечивает стойкость к корродированию благодаря уникальной кристаллической решетке, а также способность сохранять свои характеристики при повышении температуры до 800 градусов Цельсия. Материал подвергается холодному прокату, а также температурной обработке.
Вернуться
Расшифровка и состав
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т в своем наименовании содержит данные относительно содержания главных составляющих:
- 12 – 0,12% углерода;
- Х18 – 18% хрома;
- Н10 – 10% никеля;
- Т – титан.
Остальными компонентами являются:
- 67% — Fe;
- 2% — Mg;
- 1% — Ti;
- 0,8% — Si.
В качестве дополнительных элементов могут присутствовать S, Cu, P. Каждый компонент состава имеет свое назначение:
- хром – коррозионная стойкость;
- никель – аустенит, улучшение рабочих показателей, технологичность, стойкость к действию активных химических соединений;
- титан и кремний – феррит, исключение межкристаллической коррозии, замедление образования зерен при повышении температуры, повышение удельного веса.
Вернуться
Особенности и преимущества металла
В качестве составляющих используется большое число легирующих веществ, которые обуславливают ее свойства. Главными компонентами выступают хром и никель.
Хром дает возможность к пассивации и исключает корродирование на поверхности материала. Его процентное содержание – 17-19%.
Проволока
Благодаря никелю нержавеющая сталь 12Х18Н10Т относится к аустенитам, она приобретает такие особенности, как технологичность и высокие эксплуатационные характеристики.
Прокат ее осуществляется без нагрева или с повышением температуры, при этом конструкция будет характеризоваться коррозионной стойкостью в агрессивной среде, чего нельзя сказать о ферритных материалах.
Концентрация компонента составляет 9-11%.
За счет использования Ni и Cr обеспечивается стабильность материала при охлаждении. Для получения аустенита при t=900 С требуется всего 0,1% углерода, что обусловлено его воздействием на металл. Также в состав изделия входят Ti, Al и Si, которые обеспечивают ферритные качества.
Титан используется в качестве сильного карбидообразующего компонента, что исключает образование коррозии в кристаллической решетке. При реакции с углеродом образуется тугоплавкий карбид, что приводит к снижению в составе свободного хрома за счет взаимодействия его с углеродом.
Кремний предназначен для увеличения поровой плотности материала путем выведения газа из структуры. Это положительно сказывается на повышении прочностных характеристик, предела текучести, но снижает пластичность, что негативно сказывается на качестве холодной прокатки. – 0,8%.
Входящий в состав стали 12Х18Н10Т марганец снижает скорость образования зерна, что улучшает структуру.
| Среда | Воздух | Воздух |
| Температура, °С | 750 | 650 |
| Группа стойкости или балл | 4-5 | 2-3 |
Небольшое количество фосфора в составе (0,035%) обусловлено его свойствами. Он негативно сказывается на механических качествах состава, что нежелательно для металла, используемого в криогенной технике. При понижении температуры он способен снизить пластичность материала.
Металл является пластичным и вязким при ударах, что является преимуществом. Недостатками считаются малая коррозионная стойкость к хлорсодержащим веществам, серной и соляной кислоте.
Вернуться
Область применения
Использоваться данный материал может практически повсеместно, что говорит о его универсальности. Высокие эксплуатационные качества позволяют использовать его в промышленности и на производстве. Наиболее популярно применение стали 12Х18Н10Т:
- в машиностроительной отрасли;
- при работе с химическими веществами;
- при работе с горючими составами;
- при производстве продуктов питания.
В химической сфере металл используют для изготовления сосудов, эксплуатируемых в условиях повышенного давления, а также используемых для производства жидкого кислорода.
В пищепроме он предназначен для нескольких секторов – алкогольного, мясного, молочного. К области пользования относится также изготовление сварных устройств, которые будут использоваться с окислителями, растворителями, кислотами.
Из нержавейки создают трубы для прокачки агрессивных жидкостей.
Состав предназначен для применения в криогенной отрасли, изготовления реакционного оборудования, теплообменников, емкостей, паронагревателей при температуре эксплуатации -269/+600 градусов.
Свойства стали 12Х18Н10Т позволяют применять ее для изготовления трубопроводов выхлопных систем, печных агрегатов и муфелей. Обработка позволяет получить листовой прокат, трубопрокат, проволоку.Также можно создать канаты, тросы, пружины, сетки из нитей материала. Полученные изделия характеризуются долговечностью.
Вернуться
Технические характеристики
Основные характеристики стали 12Х18Н10Т:
| магнитная проницаемость | 1,01 в 0,8 kA/m; |
| температурное расширение | 15 15 W/m*K; |
| предел прочности | 279 МПа; |
| твердость | 179 МПа; |
| удельное электрическое сопротивление | 0,75 * 106 Ом*м; |
| температура плавления стали 12Х18Н10Т | 1420 градусов Цельсия; |
| плотность | 7900 кг/м3. |
Сварка осуществляется способами РДС, КТС, ЭШС, при этом специалисты рекомендуют проводить термическую обработку после окончания работ. У материала отсутствует флокеночувствительность.
Вернуться
Стоимость проката и поковок
Цена продуктов определяется на основании:
- актуальных ценников на современном рынке материалов;
- расходов на хранение и транспортировку;
- качества поверхностной обработки;
- свойств и состава стали;
- сложности изготовления;
- объема заказа;
- варианта доставки.
Реализуется товар на вес, в среднем цена стали 12Х18Н10Т миллиметрового листового проката с матовой поверхностью равна 260 руб. за кг, шлифованный металл стоит в 2-3 раза дороже.
Вернуться
Зарубежные аналоги
По содержанию и составу компонентов аналогами стали 12Х18Н10Т являются:
- европейские X10CrNiTi18-10, 1.4878, 1.4541;
- шведская 2337;
- южнокорейская STS321;
- китайские 1Cr18Ni11Ti, 0Cr18Ni11Ti, 0Cr18NiTi18-11;
- японская SUS321,
- американские S32100, 321Н, 321.
В каждой стране ЕС имеется собственное наименование данного материала, общий стандарт еще не разработан.
Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!
Таблица удельного сопротивления металлов
· 09.09.2019
Удельное сопротивление — прикладное понятие в электротехнике. Оно обозначает то, какое сопротивление на единицу длины оказывает материал единичного сечения протекающему через него току — другими словами, каким сопротивлением обладает провод миллиметрового сечения длиной один метр. Это понятие используется в различных электротехнических расчетах.
Важно понимать различия между удельным электрическим сопротивлением постоянному току и удельным электросопротивлением переменному току.
В первом случае сопротивление вызывается исключительно действием постоянного тока на проводник.
Во втором случае переменный ток (он может быть любой формы: синусоидальной, прямоугольной, треугольной или произвольной) вызывает в проводнике дополнительно действующее вихревое поле, которому также создается сопротивление.
Физическое представление
В технических расчетах, предполагающих прокладку кабелей различных диаметров, используются параметры, позволяющие рассчитать необходимую длину кабеля и его электрические характеристики. Одним из основных параметров является удельное сопротивление. Формула удельного электрического сопротивления:
- ρ — это удельное сопротивление материала;
- R — омическое электросопротивление конкретного проводника;
- S — поперечное сечение;
- l — длина.
Размерность ρ измеряется в Ом•мм 2 /м, или, сократив формулу — Ом•м.
Значение ρ для одного и того же вещества всегда одинаковое. Следовательно, это константа, характеризующая материал проводника. Обычно она указывается в справочниках. Исходя из этого уже можно проводить расчет технических величин.
Важно сказать и об удельной электрической проводимости. Эта величина является обратной удельному сопротивлению материала, и используется наравне с ним. Ее также называют электропроводностью.
Чем выше эта величина, тем лучше металл проводит ток. Например, удельная проводимость меди равна 58,14 м/(Ом•мм 2 ). Или, в единицах, принятых в системе СИ: 58 140 000 См/м.
(Сименс на метр — единица электропроводности в СИ).
Удельное сопротивление различных материалов
Говорить об удельном сопротивлении можно только при наличии элементов, проводящих ток, так как диэлектрики обладают бесконечным или близким к нему электросопротивлением. В отличие от них, металлы — очень хорошие проводники тока.
Измерить электросопротивление металлического проводника можно с помощью прибора миллиомметра, или еще более точного — микроомметра. Значение измеряется между их щупами, приложенными к участку проводника.
Они позволяют проверить цепи, проводку, обмотки двигателей и генераторов.
Металлы разнятся между собой по способности проводить ток. Удельное сопротивление различных металлов — параметр, характеризующий это отличие. Данные приведены при температуре материала 20 градусов по шкале Цельсия:
- Серебро (ρ = 0,01498 Ом•мм 2 /м);
- Алюминий (ρ = 0,027);
- Медь (ρ = 0,01721);
- Ртуть (ρ = 0,94);
- Золото (ρ = 0,023);
- Железо (ρ = 0,1);
- Вольфрам (ρ = 0,0551);
- Латунь (ρ = 0,026…0,109);
- Бронза (ρ = 0,095);
- Сталь (ρ = 0,103…0,14);
- Сплав никеля, марганца, железа и хрома — нихром (ρ = 1,051…1,398).
Параметр ρ показывает, каким сопротивлением будет обладать метровый проводник с сечением 1 мм 2 . Чем больше это значение, тем больше электросопротивление будет у нужного провода определенной длины.
Наименьшее ρ, как видно из списка, у серебра, сопротивление одного метра из этого материала будет равно всего 0,015 Ом, но это слишком дорогой металл для использования его в промышленных масштабах.
Следующим идет медь, которая в природе встречается гораздо чаще (не драгоценный, а цветной металл). Поэтому медная проводка очень распространена.
Применение медных проводников
Медь является не только хорошим проводником электрического тока, но и очень пластичным материалом. Благодаря этому свойству медная проводка лучше укладывается, она устойчива к изгибам и растяжению.
Медь очень востребована на рынке. Из этого материала производят множество различных изделий:
- Огромное многообразие проводников;
- Автозапчасти (например, радиаторы);
- Часовые механизмы;
- Компьютерные составляющие;
- Детали электрических и электронных приборов.
Удельное электрическое сопротивление меди является одним из лучших среди проводящих ток материалов, поэтому на ее основе создается множество товаров электроиндустрии. К тому же медь легко поддается пайке, поэтому очень распространена в радиолюбительстве.
Высокая теплопроводность меди позволяет использовать ее в охлаждающих и обогревающих устройствах, а пластичность дает возможность создавать мельчайшие детали и тончайшие проводники.
Зависимость электропроводности от температуры
Проводники электрического тока бывают первого и второго рода. Проводники первого рода — это металлы. Проводники второго рода- это проводящие растворы жидкостей. Ток в первых переносят электроны, а переносчики тока в проводниках второго рода —ионы, заряженные частицы электролитической жидкости.
Говорить о проводимости материалов можно только в контексте температуры окружающей среды. При более высокой температуре проводники первого рода увеличивают свое электросопротивление, а второго, напротив, уменьшают.
Соответственно, существует температурный коэффициент сопротивления материалов. Удельное сопротивление меди Ом м возрастает при увеличении нагрева.
Температурный коэффициент α тоже зависит только от материала, эта величина не имеет размерности и для разных металлов и сплавов равна следующим показателям:
- Серебро — 0,0035;
- Железо — 0,0066;
- Платина — 0,0032;
- Медь — 0,0040;
- Вольфрам — 0,0045;
- Ртуть — 0,0090;
- Константан — 0,000005;
- Никелин — 0,0003;
- Нихром — 0,00016.