Įvadas
Reikalingame korozijai{0}}atsparių lydinių, skirtų kaltinėms slėginėms dalims (flanšams, jungiamosioms detalėms, vožtuvams), pasaulyje ASTM A182 F51 ir SS316 (dažnai nurodoma, kaip kalimo klasė ASTM A182 F316) yra du ryškūs varžovai. Nors abu pasižymi puikiu atsparumu daugelyje aplinkų, jie atstovauja iš esmės skirtingoms medžiagų šeimoms, turinčioms skirtingas savybes, pranašumus ir apribojimus.
Inžinieriams, specialistams ir pirkimų specialistams svarbu suprasti esminius dvipusio nerūdijančio plieno F51 ir austenitinio nerūdijančio plieno 316 skirtumus, kad būtų užtikrintas optimalus veikimas, saugumas ir ekonomiškumas.
Medžiagų serija
ASTM A182 F51 (UNS S31803 / S32205):
- Serija: dvipusis nerūdijantis plienas (DSS).
- Mikrostruktūra: Būdinga beveik 50/50 ferito ( ) ir austenito ( ) fazių mišinio tirpalo -atkaitintoje būsenoje. Ši dviejų{4}}fazių struktūra yra jos unikalių savybių raktas.
- Pagrindiniai legiravimo elementai: didesnis chromas (Cr: 21-23%), molibdenas (Mo: 2,5-3,5%) ir azotas (N: 0,08-0,20%), palyginti su 316. Žemesnis nikelis (Ni: 4,5-6,5%).
SS316 / ASTM A182 F316 (UNS S31600):
- Serija: Austenitinis nerūdijantis plienas.
- Mikrostruktūra: daugiausia susideda iš vienos austenito ( ) fazės tirpalo -atkaitintoje būsenoje. Ši konstrukcija suteikia puikų tvirtumą ir formuojamumą.
- Pagrindiniai legiravimo elementai: chromas (Cr: 16-18%), nikelis (Ni: 10-14%), molibdenas (Mo: 2-3%). Azoto kiekis paprastai yra mažesnis (<0.10%).
Nuosavybės palyginimas: F51 vs SS316/F316
|
Turtas |
ASTM A182 F51 (dvipusis) |
ASTM A182 F316 (austenitas) |
Privalumas |
|
Išeigos stiprumas (0,2 % poslinkis) |
~65 ksi (450 MPa) min |
~30 ksi (205 MPa) min |
F51 (2x didesnis) |
|
Tempimo stiprumas |
~90 ksi (620 MPa) min |
~75 ksi (515 MPa) min |
F51 |
|
Kietumas (tipiškas HB) |
~290 HB |
~170 HB |
F51 |
|
pailgėjimas (%) |
~25% min |
~30% min |
F316 |
|
Atsparumas smūgiams (kriogeninis) |
Tinka iki ~-50 laipsnių (-58 laipsnių F) |
Puikiai tinka iki labai žemos kriogeninės temperatūros |
F316 |
|
Šiluminis plėtimasis |
Žemesnis (≈ 13 µm/m· laipsnis) |
Didesnis (≈ 18 µm/m· laipsnis) |
F51 |
|
Šilumos laidumas |
Aukščiau |
Žemesnis |
F51 |
|
Magnetinis atsakas |
Feromagnetinis (dėl ferito) |
Iš esmės ne{0}}magnetinis (atkaitintas) |
F316 |
|
Gamyba (suvirinimas) |
Sudėtingesnis: reikalinga griežta šilumos įvedimo kontrolė, apsauginės dujos (dažnai reikia pridėti N2), prieš ir po suvirinimo terminio apdorojimo. Reikalingas aukštesnis įgūdžių lygis. |
Santykinai lengviau:{0}}nustatytos procedūros. Platesnis parametrų langas. Mažiau linkę į suvirinimo metalo problemas. |
F316 |
|
Kaina (medžiaga) |
Didesnis: dėl didesnio Cr, Mo, N kiekio ir sudėtingesnio apdorojimo. |
Žemesnis |
F316 |
Atsparumo korozijai palyginimas
|
Aplinka / puolimo tipas |
ASTM A182 F51 (dvipusis) |
ASTM A182 F316 (austenitas) |
Privalumas |
Pastabos |
|
Bendra korozija (rūgštys) |
Puikiai |
Labai geras |
Panašus |
Abu yra atsparūs įvairioms atskiestoms organinėms / neorganinėms rūgštims. |
|
Taškinė korozija (PREN) |
PREN ≈ 34-40 |
PREN ≈ 24-26 |
F51 (svarbus) |
PREN=%Cr + 3.3x%Mo + 16x%N. Didesnis PREN rodo geresnį atsparumą duobėms. |
|
Plyšio korozija |
Aukščiausias atsparumas |
Geras Atsparumas |
F51 |
F51 dvipusė struktūra ir aukštesnis PREN puikiai tinka siauruose plyšiuose. |
|
Chlorido įtempių korozijos krekingas (SCC) |
Puikus Atsparumas |
Jautrūs |
F51 (pagrindinis) |
F51 dvipusė struktūra iš prigimties atspari chlorido SCC. F316 yra pažeidžiamas virš ~60 laipsnių (140 laipsnių F), ypač esant įtampai arba esant chloridams. |
|
Sulfido įtempių krekingas (SSC) |
Nuo gero iki puikaus (atitinka NACE MR0175) |
Ribotas |
F51 (pagrindinis) |
Pagal NACE MR0175/ISO 15156 F51 plačiai naudojamas rūgščiosios (H2S-turinčios) naftos ir dujų paslaugoms. F316 ribos yra žemos arba gali būti nepriimtinas. |
|
Korozinis nuovargis |
Didesnis stiprumas suteikia pranašumų |
Gerai |
F51 |
Didesnė F51 takumo riba paprastai užtikrina didesnį atsparumą korozijai. |
|
Atsparumas oksidacijai |
Labai geras |
Labai geras |
Panašus |
Abu gerai veikia aukštesnėje temperatūroje oksiduojančioje atmosferoje. |
Apibendrinti pagrindiniai privalumai
ASTM A182 F51 (dvipusis):
- Žymiai didesnis stiprumas: leidžia sutaupyti svorio (plonesnės sienos) arba padidinti komponentų slėgį.
- Puikus atsparumas įdubimų ir plyšių korozijai: ypač svarbus aplinkoje, kurioje yra chlorido (jūros vanduo, baliklis, cheminis apdorojimas).
- Puikus atsparumas chlorido korozijos įtrūkimams (SCC): pagrindinis standartinių austenitinių medžiagų, tokių kaip 316, apribojimas.
- Geras atsparumas sulfidinio įtempimo įtrūkimams (SSC): tinkamas rūgščioms paslaugoms (NACE MR0175/ISO 15156).
- Mažesnis terminis plėtimasis: sumažina šiluminį įtempimą sistemose su temperatūros svyravimais.
- Didesnis šilumos laidumas: gali būti naudingas šilumos perdavimo srityse.
ASTM A182 F316 (austenitas):
- Mažesnė kaina: ekonomiškesnė pagrindinė medžiaga.
- Lengvesnis gaminimas ir suvirinimas: atlaidesni procesai, platesnis suvirinimo žinių ir eksploatacinių medžiagų prieinamumas.
- Puikus lankstumas ir tvirtumas: ypač esant kriogeninei temperatūrai.
- Puikus formavimas: geriau tinka sudėtingoms formoms, kurias reikia apdoroti šaltai.
- Ne{0}}magnetinis: būtina tam tikroms elektros ar MRT programoms.
- Patvirtinti pasiekimai: plati istorija ir daugybės pramonės šakų pažinimas.
Svarbūs atrankos aspektai
1. Korozijos aplinka: ar chlorido SCC kelia didelį pavojų? Ar yra daug chloridų, H2S ar kitų specifinių korozinių medžiagų? F51 čia puikiai tinka.
2. Mechaninės apkrovos: ar programai reikia didelio stiprumo, kad būtų sumažintas svoris / sienelės storis arba atlaikytų aukštą slėgį? F51 turi didelių pranašumų.
3. Temperatūra:
- Kriogeninis: F316 yra geresnis nei -50 laipsnių (-58 laipsnių F).
- Padidintas: abu yra tinkami naudoti, tačiau F51 maksimali nepertraukiamo eksploatavimo temperatūros riba (paprastai ~300 laipsnių / 572 laipsniai F) yra žemesnė, palyginti su F316 (~425 laipsniai / 797 laipsniai F, kai eksploatuojama su pertrūkiais), nes gali sutrupėti dėl antrinės fazės kritulių. F316 užtikrina didesnį atsparumą šliaužimui esant nuolat aukštai temperatūrai.
- Gamyba ir suvirinimas: ar gamybos įmonė gali patikimai patenkinti griežtesnius suvirinimo ir terminio apdorojimo F51 reikalavimus? Ar kaina yra pagrindinis veiksnys, skatinantis lengvesnę F316 gamybą?
4. Magnetiniai reikalavimai: jei ne-magnetinės savybės yra esminės, pasirinkimas yra F316.
5. Kodai ir standartai: Užtikrinti, kad būtų laikomasi atitinkamų pramonės kodeksų (ASME B31.3, ASME BPVC, NACE MR0175). F51 yra aiškiai įtrauktas į NACE MR0175 rūgščių paslaugų atveju; F316 turi rimtų apribojimų.
Išvada
Pasirinkimas tarpASTM A182 F51 ir SS316 (A182 F316)Tai ne universalios „geresnės“ medžiagos paieška, o optimalaus lydinio parinkimas pagal konkrečius naudojimo poreikius.
- Nurodykite ASTM A182 F51 (Duplex), kai didžiausias prioritetas yra atsparumas agresyviai korozijai (ypač chlorido taškinei korozijai, plyšių korozijai ir SCC), rūgščių paslaugų (H2S) tvarkymas, didelis svorio sumažinimas dėl didelio stiprumo arba šiluminio plėtimosi valdymas. Būkite pasirengę didesnėms medžiagų sąnaudoms ir sudėtingesniems gamybos reikalavimams.
- Nurodykite ASTM A182 F316 (austenitinį), kai pagrindiniai veiksniai yra ekonomiškas-efektyvumas, gamybos ir suvirinimo paprastumas, įrodytas veikimas ne tokiose atšiauriose aplinkose, puikus kriogeninis atsparumas, ne-magnetinės savybės arba atsparumas valkšnumui aukštesnėje temperatūroje. Pripažinkite jo jautrumą chloridui SCC virš vidutinės temperatūros / įtampos.
