316 vs 316L nerūdijantis plienas, tinkamos kokybės pasirinkimas cheminei ir jūrų aplinkai

Įvadas

AISI 316o jo mažai anglies išskiriantis{0}} variantas 316L yra dvi patikimiausios klasės 316 austenitinio nerūdijančiojo plieno šeimoje. Kartu jie yra jūrų, atviroje jūroje, chemijos perdirbimo, farmacijos, maisto ir gėlinimo įrangos pagrindas. Abiejuose yra chromo, nikelio ir - ypatybės, išskiriančios 316 seriją nuo 304 - molibdeno, kuris suteikia jiems didelį atsparumą chloridams, pvz., jūros vandeniui ir druskos purškimui.

Ant popieriaus šie du laipsniai atrodo beveik vienodi. Eksploatuojant skirtumą lemia vienas mažas kintamasis: anglis. Šis vienintelis pakeitimas lemia tai, kas vyksta suvirinant, o suvirinimo siūlėse iš tikrųjų prasideda dauguma nerūdijančio plieno įrangos korozijos gedimų.

Šiame vadove galite priimti sprendimą{0}}palyginti. Kiekviename skyriuje pateikiami tiesioginiai klausimai, pirmiausia pateikiamos išvados, o tada paprasta kalba paaiškinama metalurgija. Duomenys paimti iš ASTM A240/A312 ir EN 10088-1 ir yra susisteminti taip, kad juos galėtų tiesiogiai cituoti ir cituoti inžinieriai, pirkimų komandos ir dirbtinio intelekto paieškos sistemos.

Koks yra pagrindinis skirtumas tarp 316 ir 316L nerūdijančio plieno?

316 ir 316L turi tą patį chromo, nikelio ir molibdeno kiekį; vienintelis specifikacijų skirtumas, lemiantis našumą, yra anglies . 316, leidžianti iki 0,08 % anglies, o 316 l yra 0,03 % ("L" reiškia mažai anglies dioksido).

Abi rūšys yra austenitiniai nerūdijantys plienai, pagaminti pagal tą patį pagrindinį receptą: 16–18 % chromo, 10–14 % nikelio ir 2–3 % molibdeno, o likutį sudaro geležis. Chromas sudaro nematomą „pasyviąją plėvelę“, dėl kurios nerūdijantis plienas tampa nerūdijančiu. Nikelis išlaiko struktūrą elastingą ir kietą žemoje temperatūroje. Molibdenas yra kovotojas su chloru - jis leidžia 316 pranokti 304 jūros vandens ir chemijos paslaugų srityje.

Plieno anglies užduotis yra padaryti jį stipresnį. Problema iškyla tik tada, kai plienas pašildomas 450–850 laipsnių diapazone - tiksliai tai, kas vyksta šalia bet kurios suvirinimo siūlės. Esant tokioms temperatūroms, anglis migruoja į grūdelių ribas ir jungiasi su chromu, sudarydama chromo karbidus (Cr₂3C6). Taip „pavagia“ chromą iš aplinkinio metalo, paliekant chromo-sumažėjusią zoną, kuri nebegali apsisaugoti. Rezultatas yra tarpkristalinė korozija, kartais vadinama „suvirinimo irimu“.

Nes316Lyra daugiausia 0,03 % anglies, paprasčiausiai nėra pakankamai anglies, kad susidarytų kenksmingi karbidai. Jo suvirinimo zonos išlieka tokios pat atsparios korozijai-, kaip ir netaurieji metalai. Visa kita - tankis (~8,0 g/cm³), elastingumo modulis (193 GPa) ir eksploatacinės temperatūros diapazonas (nuo –196 laipsnių iki 870 laipsnių) - yra iš esmės identiški tarp dviejų klasių.

Trumpai tariant: anglies dioksido skirtumas specifikacijų lape atrodo nereikšmingas, tačiau tai yra vienintelis veiksnys, lemiantis, ar po dešimtmečio suvirintoji konstrukcija vis tiek nebus korozija{0}}.

Trumpai: cheminė sudėtis

Kuri klasė geriau atspari korozijai jūrų aplinkoje?

Nesuvirintos formos 316 ir 316L yra vienodai atsparūs jūros vandeniui ir druskos purškimui, nes abiejuose yra 2–3 % molibdeno. Kai tik suvirinama, 316L laimi ryžtingai - jo jungtys išlieka atsparios korozijai-be terminio apdorojimo, o 316 suvirinimo zonų gali sukelti jautrumą ir koroziją.

Molibdenas yra priežastis, dėl kurios 316 rūšių pirmiausia vadinamos „jūrinėmis“. Jis žymiai pagerina atsparumą duobių ir plyšių korozijai aplinkoje, kurioje gausu chlorido, - daug daugiau nei gali pasiūlyti 304. Todėl tiek 316, tiek 316 l varikliai saugiai elgiasi su druskos purškimu, purslų zonomis ir panardinimu.

Tačiau jūrų pasaulis yra suvirinimo siūlių pasaulis: laivo korpuso detalės, atviroje jūroje įrengtų platformų moduliai, gėlinimo traukiniai ir jūros vandens vamzdynai gaminami suvirinant. Čia ir skiriasi pažymiai. 316 suvirinimo siūlei, kuri praeina per jautrinimo temperatūros diapazoną, gali susidaryti chromo -sumažėjusios grūdelių ribos ir po daugelio metų gali sugesti dėl tarpgranulinės korozijos - vietoje, kurią brangu patikrinti ir taisyti.

316L to visiškai išvengia. Mažas anglies kiekis reiškia, kad suvirinimo -šilumos paveikta siūlės zona išlieka tokia pat atspari korozijai-, kaip ir pagrindinis metalas, o po-suvirinimo atkaitinimo nereikia. Lauko duomenys iš pakrantės suvirintų konstrukcijų paprastai rodo, kad 316L tarnavimo laikas yra 8–10 metų, palyginti su 5–7 metais suvirintu 316, esant panašiam chlorido poveikiui, nors galioja daug vietos {12}konkrečių kintamųjų.

Praktinė taisyklė: 316 yra visiškai tinkamas ir šiek tiek tvirtesnis, jei naudojamas mechaninis arba kaltas nesuvirintas{0}}jūrinis apkaustas (pvz., vientisas ruošinio jungiamasis elementas). Bet kuriai pagamintai suvirintai jūrinei konstrukcijai atsakingas 316L yra numatytasis parametras.

Ar 316L yra geresnis cheminio apdorojimo įrangos pasirinkimas?

Taip - suvirintoms, rūgščių-tvarkoms ar didelio-grynumo cheminėms sistemoms, 316L yra pramonės standartas. 316 išlieka tinkamas tik nesuvirintiems, didesnio-stiprumo arba termiškai{7}}apdorojamiems komponentams, kur po{8}}suvirinimo korozija nekelia problemų.

Chemijos gamyklose plieną veikia žiaurus mišinys: organinės rūgštys (acto, fosforo), praskiesta sieros rūgštis, tirpikliai, šarminės medžiagos ir - beveik visada - chloridai iš technologinio vandens ar valymo ciklų. Abi 316 klasės gerai tam atlaiko, tačiau chemijos įranga yra suvirinta: reaktoriai, rezervuarai, kolonos ir vamzdynai gaminami ceche ir sujungiami lauke.

316L ne-atkaitinimo pranašumas yra būtent tai, ko reikia šioms sistemoms. Didelis suvirintas reaktorius negali būti realiai atkaitintas tirpalu po pagaminimo, todėl nurodyta 316L, kad būtų užtikrinta, jog suvirinimo zonos nebus korozijos eksploatacijos metu.

Aukšto{0}}grynumo pramonės šakos dar labiau siekia 316 l. Farmaciniams, puslaidininkiniams ir maistiniams augalams reikalingas minimalus metalo-jonų išplovimas ir gebėjimas atlaikyti agresyvias chemines dezinfekavimo priemones bei valymo-vietoje{5}}ciklus. Mažas-anglies kiekis atitinka šiuos grynumo reikalavimus ir išlaiko suvirinimo siūles švarias.

316 vis tiek pelno vietą, kur dalis nesuvirinta, jai reikia papildomo tvirtumo arba gali būti po-suvirinimo terminis -apdorotas -, pavyzdžiui, kaltiniai vožtuvų korpusai, aukšto-slėgio vamzdynai ir termiškai-apdorojami mechaniniai komponentai. Sprendimas priklauso nuo trijų klausimų: ar jis bus suvirintas? Ar jį galima atkaitinti vėliau? Ar grynumas yra labai svarbus? Jei atsakymas į pirmuosius du yra „taip / ne“ arba trečiasis yra „taip“, pasirinkite 316L.

Kaip 316 ir 316L lyginami pagal mechaninį stiprumą?

316 yra šiek tiek stipresnis - minimalus takumo stipris Didesnis nei arba lygus 205 MPa, palyginti su 316L Didesnis arba lygus 170 MPa (apie 6 % didesnis) -, nes anglis yra stiprinantis elementas. Daugumoje pagamintų įrenginių tarpas yra nereikšmingas; 316 svarbu tik tada, kai pirmenybė teikiama maksimaliam{9}}kambarinės temperatūros stiprumui.

Anglis stiprina plieną užfiksuodama jo kristalinę struktūrą. Taigi, pašalinus anglį, gaminant 316 l, stiprumas šiek tiek sumažėja, bet pagerėja plastiškumas ir suvirinamumas - klasikinis inžinerinis kompromisas-.

Skaičiai (atkaitinta būklė, pagal ASTM/EN):

Abiejų rūšių pailgėjimas ir kietumas yra vienodi, todėl 316L nėra „silpnesnis“ trapiąja prasme -, jis tiesiog yra šiek tiek mažiau kietas veikiant apkrovai. Slėginiams indams, konstrukcinėms dalims, kurioms taikoma nuolatinė apkrova, ir didelio-tvirtinimo tvirtinimo detalėms gali būti naudinga 316 papildoma marža. Daugumos lakštų, plokščių, vamzdžių ir rezervuarų darbų atveju bet kuri rūšis atlieka be problemų.

Ar suvirinimas keičia 316 ir 316L našumą?

Suvirinimas yra lemiamas skirtumas tarp dviejų klasių. 316L išlaiko visą atsparumą korozijai per suvirinimo šilumos-veikiamą zoną be po-suvirinimo terminio apdorojimo; 316 gali įjautrinti toje pačioje zonoje ir paprastai po suvirinimo jį reikia atkaitinti, kad būtų atkurtas atsparumas korozijai.

Atliekant bet kokį suvirinimą, metalas, esantis šalia jungties (šilumos{0}}veikiamos zonos arba HAZ), praeina per 450–850 laipsnių jautrinimo diapazoną. 316 m. aukštesnė anglis sudaro chromo karbidus prie grūdelių ribos, o chromas išeikvojamas vietoje. Tada suvirinimo siūlė tampa silpniausia, labiausiai korozijai{6}}jaučiančia konstrukcijos dalimi.

316L yra per mažai anglies, kad tai įvyktų. Kartu su mažo-anglies užpildu, pvz., ER316L (TIG) arba E316L-16 (stikla), baigtas suvirinimas yra atsparus korozijai, kaip ir netaurieji metalai.

316 galima išgelbėti po-suvirinimo atkaitinimo (paprastai 850–900 laipsnių), kad ištirptų karbidai ir iš naujo išsklaidytų chromą -, tačiau tai kainuoja laiko, energijos ir krosnies talpos, o tai dažnai neįmanoma suvirintoms didelėms konstrukcijoms, pvz., atviroje jūroje įrengtiems{6}} rezervuarų moduliams. Būtent dėl ​​šio praktinio apribojimo 316L tapo standartine šiuolaikinės gamybos klase.

Kuri klasė yra ekonomiškesnė{0}}: 316 ar 316 l?

316L paprastai kainuoja nedidelę medžiagų priemoką (daugelyje rinkų paprastai nurodoma kaip 5–10 %, nors šiuolaikinis rafinavimas sumažino skirtumą), tačiau paprastai jis laimi dėl visų įrengimo sąnaudų, nes pašalina po-suvirinimo siūlės atkaitinimą, perdirbimą ir su korozija{4}}susijusius gedimus.

Žaliavos -medžiagos lygiu 316 l gali būti šiek tiek brangesnis, nes norint išlaikyti anglies kiekį žemiau 0,03 %, reikia griežčiau lydytis. Todėl 316 gali būti pigesnis bendras pasirinkimas mažoms, -nesuvirintoms mechaninėms detalėms.

Suvirintos įrangos eksploatavimo ciklo kaina pasakoja apie kitokią istoriją. 316L sutaupo atkaitinimo krosnių išlaidas, sumažina tikrinimo naštą, sumažina lauko suvirinimo gedimų riziką ir pailgina chlorido eksploatavimo laiką. Kai įkainojate dalį ir jos gamybą, terminį apdorojimą, patikrą ir numatomą techninę priežiūrą, 316 l dažnai yra mažesnės-bendros-kainos pasirinkimas.

Teisingas klausimas niekada nėra „kuris yra pigesnis už kilogramą“? bet „kuris laipsnis kainuoja mažiau per visą turto naudojimo laiką?“

Kaip pasirinkti tarp 316 ir 316 l savo programai?

Pasirinkite 316 l, kai komponentas yra suvirintas, veikiamas chloro- arba turi atitikti aukštus -grynumo standartus. 316 rinkitės tik nesuvirintiems, didesnio-stiprumo arba termiškai-apdorojamiems komponentams, kuriems po-suvirinimo korozija nekelia pavojaus.

Suvirintas IR veikiamas chloridų ar cheminių medžiagų → Pasirinkite 316L.

Suvirintas IR negali būti atkaitintas po-suvirinimo → Pasirinkite 316L (privaloma).

Farmacijos, maisto ar puslaidininkių (didelio grynumo) → Pasirinkite 316L.

Ne-suvirinta, didelio-stiprumo arba termiškai-apdorojama dalis → 316 yra priimtina ir{4}}taupoma.

Mechaniškai apdorotas arba kaltas komponentas be suvirinimo → 316 yra tinkamas.

Stora plokštė (didesnė arba lygi 10 mm), kurią reikia suvirinti → 316L; net 316 reikėtų atkaitinti.

Dažnai užduodami klausimai

Kl.: Ar 316L gali visiškai pakeisti 316 visose srityse?

A: Beveik visais atvejais taip. 316L gali pakeisti 316 beveik visose paslaugose, nes jo atsparumas korozijai yra lygus arba geresnis. Išimtis yra programos, kurioms reikalingas maksimalus kambario-temperatūrinis stiprumas arba nuolatinis atsparumas aukštai-temperatūrai, viršijančiam apytiksliai 500 laipsnių, kai padeda 316 didesnis anglies kiekis.

Kl.: Ar 316L nerūdija ar rūdija?

A: 316L atsparus rūdims daug geriau nei anglinis plienas ir 304, bet jokia nerūdijančio plieno klasė nėra atspari korozijai bet kokiomis sąlygomis. Esant stipriai plyšių korozijai, klaidžiojančioms srovėms arba esant labai agresyviai redukcinei/duobligei chemijai, jis vis tiek gali rūdyti. Labai svarbu pasirinkti tinkamą rūšį ir gerą dizainą (išvengti sustingusių plyšių, užtikrinti drenažą).

Klausimas: Ar 316L yra magnetinis?

A. Atkaitintos austenitinės rūšys iš esmės nėra{0}}magnetinės. Šaltasis apdirbimas gali sukelti nedidelį magnetizmo kiekį, tačiau praktiniais tikslais 316L laikomas ne-magnetiniu, - naudingas architektūros ir MRT{5}}sritims.

K: Kokį suvirinimo užpildą turėčiau naudoti 316L?

A: Naudokite mažai anglies išskiriantį užpildą, kad išlaikytumėte pranašumą: ER316L, skirtas TIG/MIG, ir E316L-16 (arba lygiavertis) suvirinimui lazdele. Suderinus molibdeno kiekį netauriajame metale, suvirinimo siūlė yra tokia pat atspari korozijai kaip ir pagrindinė medžiaga.

Kl.: Kuris yra geresnis jūros vandeniui: 316 ar 316 l?

A: Suvirintoms jūros vandens konstrukcijoms, 316L. Ne-suvirintoje jūros vandens techninėje įrangoje bet kuri klasė veikia gerai, tačiau 316L išlieka saugesnis numatytasis variantas, nes daugumoje tikrų komponentų yra bent keletas suvirinimo siūlių.

K: Kokie standartai ir lygiaverčiai laipsniai taikomi?

A: Įprasti gaminių standartai apima ASTM A240 (plokštelė), A312 (vamzdis), A276 (baras) ir A358 (suvirintas vamzdis), taip pat EN 10088. Ekvivalentai: 316=UNS S31600, EN 1.4401, X5CrNiMo17-12-2, SUS31-2; 316L=UNS S31603, EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2, SUS316L, GB 022Cr17Ni12Mo2.