254SMO vs 316L nerūdijantis plienas: super austenitinis našumas jūros vandens ir chlorido aplinkoje

Kas yra 254SMO ir 316L nerūdijantis plienas?

254SMO (UNS S31254) yra super-austenitinis nerūdijantis plienas, pagamintas iš 6 % molibdeno, didelio-azoto cheminės paskirties-sukurtas jūros vandeniui ir kitoms agresyvioms chlorido aplinkoms;316L (UNS S31603)yra mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantis, bendrosios paskirties

Abi rūšys turi austenitinę (-centruota-kubinę) kristalinę struktūrą, atkaitintos yra ne-magnetinės ir yra lengvai suvirinamos. Skirtumas yra lydinio turinys: 254SMO turi maždaug 2,5 karto daugiau molibdeno, beveik dvigubai daugiau nikelio ir maždaug keturis kartus daugiau azoto nei 316L. Šie papildymai padidina medžiagos kainą ir atsparumo korozijai{8}}lubas, todėl 254SMO klasifikuojamas kaip „super austenitinis“, o ne kaip standartinis 300 serijos nerūdijantis plienas.

Šaltiniai: ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A182/A182M standartinės specifikacijos.

Kaip 254SMO ir 316L cheminės sudėties palyginimas?

254SMO yra daug daugiau chromo, nikelio, molibdeno ir azoto nei 316 l, ir būtent šių keturių elementų svoris -, o ne vienas - yra didesnis atsparumas chlorido poveikiui.

Toliau esančioje lentelėje pateikiamos ASTM A240/A240M plokštės ir lakšto sudėtinės ribos. Tikrasis malūno-sertifikuotas įkaitimas paprastai patenka į šiuos diapazonus, o EETA abiem rūšims pateikia visas malūno bandymų ataskaitas (MTR), kurias galima atsekti pagal šilumos skaičių.

Šaltinis: ASTM A240/A240M sudėtiniai reikalavimai UNS S31254 ir UNS S31603.

Trys iš šių skirtumų yra svarbiausi naudojant chloridą: molibdenas ir azotas tiesiogiai padidina atsparumą įdubimams, o didesnis nikelio kiekis stabilizuoja austenito fazę prieš trapias tarpmetalines fazes (sigma, chi), kurios kitu atveju gali susidaryti aukšti -molibdeno lydiniai suvirinant ar dirbant aukštoje{1}}temperatūros sąlygomis.

Kas yra PREN ir kodėl jis numato atsparumą chlorido korozijai?

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) yra vienas indeksas, apskaičiuotas pagal lydinio chromo, molibdeno ir azoto kiekį, o 254SMO PREN, esantis maždaug 43–45, yra beveik dvigubai didesnis nei 316L PREN, kuris yra maždaug 24-26 -, o tai reiškia, kad 254SMO inicijuotų chloridų koncentracija yra žymiai didesnė, kol toleruoja chloridai.

Standartinė formulė yra tokia:

PREN=%Cr + (3,3 x %Mo) + (16 x %N)

Taikant šią formulę anksčiau pateiktoms vidutinio{0}}diapazono kompozicijoms:

*316 l azoto nėra nurodytas minimumas pagal ASTM A240; 0,05 % yra tipinė malūno vertė, naudojama iliustraciniam PREN skaičiavimui. Pagal bendrąją pramonės nykščio taisyklę PREN, viršijantis apytiksliai 40, rodo, kad jis yra tinkamas visiškai panardinti jūros vandenyje, o PREN nuo žemo-ar -20 s vidurio paprastai apsiriboja sūroku arba mažai{8}}chloro turinčiu vandeniu.

PREN yra atrankos įrankis, o ne garantija: jis numato santykinį atsparumą įdubimams esant panašioms paviršiaus apdailos, temperatūros ir sąstingio sąlygoms, tačiau neatsižvelgia į plyšių geometriją, biologinį užsiteršimą ar su gamyba susijusią -jautrinimą. Galutiniam medžiagos pasirinkimui PREN turėtų būti naudojamas kartu su faktiniais kritinės duobės temperatūros (CPT) bandymo duomenimis, kurie bus aptarti toliau.

Kaip 254SMO ir 316L veikia jūros vandens ir chlorido duobių bandymuose?

254SMO atlaiko viso-stiprumo jūros vandenį esant aplinkos ir vidutiniškai aukštai temperatūrai be duobių, o 316L yra linkęs į duobių ir plyšių koroziją stovinčiame arba mažo srauto jūros vandenyje, kurio temperatūra yra apytiksliai 15–25 laipsniai.

Standartinis laboratorinis šio skirtumo matas yra kritinė duobių susidarymo temperatūra (CPT), nustatyta pagal ASTM G48 A metodą (geležies chlorido panardinimas). CPT yra žemiausia temperatūra, kuriai esant tam tikroje paviršiaus apdailoje per bandymo laikotarpį prasideda duobės; didesnis CPT reiškia, kad lydinys toleruoja karštesnį, agresyvesnį chlorido poveikį, kol jis neišnyksta.

Šaltiniai: ASTM G48 metodo A/B bandymo metodika; paskelbti CPT / CCT diapazonai atspindi frezavimo ir lydinio{1}}gamintojo bandymų duomenis ir skiriasi priklausomai nuo paviršiaus apdailos ir šilumos.

Štai kodėl 254SMO yra pramonės-standartinė medžiaga, skirta jūros vandens atvirkštinio -osmoso (SWRO) aukšto-slėgio komponentams, jūros vandens paėmimo ir aušinimo vamzdynams, atviroje jūroje įrengtoms gaisrinio vandens sistemoms ir dūmų-dujų nusierinimo skruberiams, o 316 l gėlo vandens, chloridų, srove paprastai ribojama {6 pertraukiamas, gerai{7}}vėdinamas jūros poveikis, kur chloridai nesikoncentruoja.

Kaip palyginamos 254SMO ir 316L mechaninės savybės?

254SMO siūlo maždaug 1,7–2 kartus didesnę nei 316 l takumo ribą, esant panašiam arba šiek tiek mažesniam minimaliam pailgėjimui, o tai leidžia plonesnes sieneles ir mažesnį medžiagos svorį esant lygiaverčiam slėgiui.

Šaltinis: ASTM A240/A240M minimalūs UNS S31254 ir UNS S31603 mechaninių savybių reikalavimai, kambario temperatūra, atkaitinta būklė.

Didesnis 254SMO stiprumas yra antrinė nauda, ​​o ne pagrindinė priežastis, kodėl ją reikia nurodyti: projektuotojai turėtų vertinti korozijai skirtą pašalpą ir PREN/CPT kaip kontroliuojančius chlorido aptarnavimo atrankos kriterijus, o stiprumo pranašumą laikyti galimybe optimizuoti sienos storį, kai jau bus pasirinkta korozijai atspari klasė.

Kiek daugiau kainuoja 254SMO nei 316L?

Įprastai 254SMO žaliavų{1}}kaštų priemoka yra maždaug 3–5 kartus didesnė nei 316 litrų, skaičiuojant pagal panašų-už -panašų svorį, beveik vien dėl didesnio nikelio ir molibdeno kiekio, kurių abiejų kaina vertinama kaip nepastovi pasaulinė žaliava.

Ši priemoka dažnai klaidingai suprantama kaip paprasta bauda. Tais atvejais, kai 316L reikia dažnai tikrinti, taisyti lopą arba per anksti pakeisti dėl duobių ir plyšių korozijos, bendrosios nuosavybės sąnaudos (TCO) -, atsižvelgiant į prastovą, patikrinimą ir pakeitimo darbą per kelių-dešimties metų turto tarnavimo laiką -, dažnai yra palankesni 254SMO, nepaisant didesnės pirkimo kainos. Pagrindinis TCO palyginimas turėtų įvertinti:

1. Pradinė medžiagų ir gamybos kaina (254SMO paprastai 3-5x 316L vienam svorio vienetui)
2. Numatomas eksploatavimo laikas prieš{0}}susijusį gedimą dėl faktinio chlorido poveikio
3. Tikrinimo dažnumas ir prieigos kaina (povandeninis, užkastas arba izoliuotas vamzdynas tai labai padidina)
4. Prastovos išlaidos dėl neplanuoto nuotėkio, palyginti su planuojamu pakeitimo ciklu
5. Sienelės{0}}storis sumažinamas dėl 254SMO didesnio leistino konstrukcijos įtempio
6. Komponentams su pertraukiamu arba sūroku chlorido poveikiu ir lengva prieiga patikrinti, 316L dažnai išlieka ekonomiškai teisingas pasirinkimas. Nepertraukiamo viso-jūros vandens, povandeninio ar neprieinamo vamzdyno atveju 254SMO TCO atvejis paprastai yra tvirtas.

Kurios pramonės šakos ir taikomosios programos yra palankios kiekvienai klasei?

254SMO pirmenybė teikiama visur, kur chloridai yra nuolatinės ir koncentruotos - jūros vandens gėlinimo, atviroje jūroje ir jūrinėse aušinimo sistemose -, o 316L išlieka tinkamas bendriems procesų, maisto-kontaktams ir architektūros darbams, kai chlorido poveikis yra pertraukiamas arba atskiestas.

Kokie suvirinimo aspektai taikomi 254SMO ir 316L?

254SMO reikalauja griežtesnio šilumos-įėjimo valdymo ir per-legiruoto užpildo metalo, kad būtų išvengta suvirinimo-metalo mikro-atskyrimo, o 316L suvirinimo siūlės su įprastu atitinkamu užpildu ir palyginti sušvelnintos šilumos{6}}įvesties ribos.

Kadangi 254SMO atsparumas korozijai priklauso nuo kietame tirpale likusio molibdeno ir azoto, dėl per didelio šilumos patekimo suvirinimo metu šilumos paveiktoje zonoje gali susidaryti antrinės fazės (sigma, chi) arba azoto nuostoliai, dėl kurių PREN lokaliai sumažėja žemiau bazinio metalo vertės. Standartinė praktika tai sumažina:

Mažos šilumos įvesties ir tarpinės temperatūros reguliavimas (dažniausiai apribota iki maždaug 150 laipsnių / 300 laipsnių F 254SMO, palyginti su leistinesnėmis 316 l ribomis)

Per -legiruoto nikelio- pagrindo užpildas (dažniausiai AWS A5.14 ERNiCrMo-3, ty lydinio 625 užpildas), o ne atitinkamas 254SMO užpildas, skirtas kompensuoti skiedimą ir segregaciją

Procedūros kvalifikacija pagal ASME IX skyrių su suvirinimo siūlės korozijos bandymu pagal ASTM A262 arba ASTM G48, o ne tik mechaniniu bandymu

Priešingai, 316L paprastai suvirinamas su atitinkamu ER316L užpildu pagal standartines GTAW/GMAW/SMAW procedūras su mažiau apribojimų.

Abiejų kategorijų valymas po-suvirinimo (marinavimas ir pasyvavimas pagal ASTM A967), siekiant pašalinti karščio atspalvį, yra būtinas naudojant chloridą, nes pats karščio atspalvis veikia kaip vietinė duobių atsiradimo vieta, neatsižvelgiant į pagrindinį -metalą PREN.

Kada rinktis 254SMO virš 316L?

Pasirinkite 254SMO, kai chloro poveikis yra nuolatinis, koncentruotas arba kartu su aukšta temperatūra ar plyšiais, ir pasilikite 316 l protarpiniam, atskiesto ar gerai -išsausinto chlorido poveikiui, kai patikrinti ir pakeisti yra nesudėtinga.

Pasirinkimo kontrolinis sąrašas:

• Chlorido koncentracija artėja arba viršija jūros vandens lygį (≈ 19 000–20 000 ppm chlorido) → 254SMO
• Aptarnavimas yra nuolat panardintas, sustingęs arba įtrūkimų-(tarpikliai, nuosėdos, suvirinimo siūlės po izoliacija) → 254SMO
• Darbinė temperatūra viršija apytiksliai 25-30 laipsnių chlorido turinčiame vandenyje → 254SMO
• Komponentas yra povandeninis, palaidotas arba kitaip brangiai kainuoja patikrinti ar pakeisti → 254SMO, pirmenybė teikiama TCO, o ne pirmai kainai
• Chloro poveikis yra protarpinis, praskiestas arba skystis daugiausia yra ne-chloridinė proceso terpė → 316 l
• Biudžetas ir pristatymo laikas yra pagrindiniai apribojimai, o korozijos riba yra tikrai maža → 316 l, periodiškai tikrinant
• Kai taikymas yra tarp šių atvejų - sūrus vanduo, drėgna pakrantės atmosfera arba pertrūkiai jūros vandens purslai -, dvipusis laipsnis, pvz., 2205 (UNS S32205), gali pasiūlyti tarpinį PREN ir kainos tašką, todėl jį verta įvertinti kartu su abiem austenitinėmis galimybėmis.

Dažnai užduodami klausimai

K: Ar 254SMO yra tas pats, kas super duplex nerūdijantis plienas?

A: Ne. 254SMO yra itin austenitinė klasė su visiškai austenitine mikrostruktūra, o superdupleksinės klasės (pvz., 2507) turi mišrią austenito-ferito struktūrą. Super duplex paprastai pasižymi didesniu stiprumu ir mažesnėmis nikelio/molibdeno sąnaudomis nei 254SMO, tačiau 254SMO paprastai lengviau suvirinti ir turi platesnį eksploatacinių temperatūrų diapazoną.

Klausimas: Ar 254SMO ir 316L gali būti suvirinti kartu?

A: Taip, skirtingos siūlės tarp 254SMO ir 316L yra dažnos pereinamuosiuose vamzdynuose, tačiau jungtis turi būti atliekama naudojant per -legiruotą užpildą (paprastai ERNiCrMo-3 / 625 lydinį), o ne užpildą, atitinkantį bet kurį netauriųjų metalų, ir suvirinimo procedūra turi būti atitinkamai kvalifikuota.

Kl.: Ar 254SMO kada nors patenka į jūros vandenį?

A: Taip, esant ekstremalioms sąlygoms: labai didelis chloravimas siekiant kontroliuoti biologinį nešvarumą, dideli plyšiai arba aukštesnė temperatūra, viršijanti projektinį apvalkalą, vis tiek gali sukelti duobių susidarymą. 254SMO žymiai padidina saugos ribą, palyginti su 316 l, tačiau ji nėra apsaugota nuo visų chlorido sąlygų, todėl projektinė temperatūra ir plyšių valdymas vis tiek yra svarbūs.

K: Ar 316L kada nors priimtinas jūros vandeniui?

Ats.: 316 l paprastai nerekomenduojamas nuolatiniam viso stiprumo{1}} jūros vandens poveikiui. Jis gali būti priimtinas esant trumpalaikei-žemai-temperatūrai, gerai-praplaunant ar pertraukiant sūrų poveikį, tačiau paskelbti CPT duomenys rodo, kad esant įprastoms aplinkos jūros vandens sąlygoms, jis yra linkęs į duobių ir plyšių koroziją.

K: Kiek sunkesnis yra 316L komponentas nei lygiavertis 254SMO komponentas?

A: Kadangi 254SMO minimali takumo riba yra maždaug 1,7–2 kartus didesnė už 316 l, slėginis -254SMO komponentas dažnai gali naudoti plonesnę sienelės dalį, kad būtų pasiektas toks pat projektinis slėgis, o tai iš dalies kompensuoja didesnę vieneto svorio kainą. Tikslios santaupos priklauso nuo taikomo projektavimo kodo ir slėgio klasės.