316L pret 316H nerūsējošais tērauds: oglekļa saturs, šļūdes izturība un augstas{2}}temperatūras izvēle

Palūdziet jebkuram materiālu inženierim nosaukt divus visizplatītākos austenīta nerūsējošos tēraudus, un viņš to pateiks316Lun 316H - bieži vien neapzinoties, ka šie divi "brāļi un māsas" ir paredzēti pilnīgi pretējiem darbiem. 316L ir metināms, korozijizturīgs- ķīmisko rūpnīcu, kuģu aprīkojuma un pārtikas pārstrādes darba zirgs. 316H ir augstas-temperatūras speciālists, kas konstruēts tā, lai tas izturētu temperatūru, kas tiek turēta zem lēnas, ilgstošas deformācijas, deformējot metālu. gadiem vai gadu desmitiem.

Visu atšķirību starp abām kategorijām nosaka divi mainīgie: oglekļa saturs un graudu lielums . 316L ierobežo oglekli pie 0,03%, lai novērstu metināšanas šuves sensibilizāciju . 316H ir nepieciešams ogleklis no 0,04% līdz 0,10%, kā arī rupjais graudu izmērs ASTM Nr.. 7 vai rupjāks, kas abi palielina šļūdes izturību. Šis nav "labāks vai sliktāks" salīdzinājums -, tas ir "pareizs rīks pareizai temperatūrai" salīdzinājums. Lietojot 316 L temperatūrā virs 425 grādiem (800 °F) spiediena režīmā, pastāv šļūdes kļūmes risks; 316H izmantošana metinātai ķīmisko vielu tvertnei izraisa starpkristālu koroziju. Nepareizas kvalitātes izvēle abos virzienos ir izraisījusi rūpnīcu apturēšanu, kuģu plīsumus un katastrofālas kļūmes.

Lēmuma noteikums vienā teikumā: zem 425 grādiem (800 grādiem F) un metinātas vai korozijas -kritiskas, izvēlieties 316L; virs 425 grādiem, kur ir nozīme šļūdes stiprumam un ASME koda augstajai temperatūrai, izvēlieties 316H. Abas kategorijas ir viena otru papildinošas, nav savstarpēji aizvietojamas -, un to sajaukšana ir viena no visbiežāk sastopamajām materiālu-atlases kļūdām apstrādes un enerģētikas nozarēs.

Ķīmiskais sastāvs - Oglekļa saturs un graudu izmēra prasība

316L un316Htiem ir viena un tā pati kodola ķīmiskā sastāva - 16-18% hroma, 10-14% niķeļa un 2–3% molibdēna — un atšķiras pēc oglekļa satura un graudu lieluma. 316L caps oglekli pie 0,03% (maksimālā metināmība), savukārt 316H nosaka oglekļa lielumu 0,04 g. no. 0,04 as. Nē. 7 vai rupjāk. Abu pakāpju molibdēns ir tas, kas atdala visu 316 saimi no 304: tas nodrošina izturību pret punktveida koroziju un plaisu koroziju hlorīdu vidē.

Gan 316L (UNS S31603), gan 316H (UNS S31609) ir 300. sērijas austenīta nerūsējošais tērauds, kas satur molibdēnu{4}. "L" 316L nozīmē "zems oglekļa saturs" (mazāks vai vienāds ar 0,03%). "H" 316H nozīmē "High Carbon" (0,04-0,10%), un tai ir papildu prasība, kas nav nevienai citai 300. sērijas kategorijai: ASTM Nr.. 7 rupjais graudu izmērs vai rupjāks. Šī graudu izmēra prasība ir tas, kas padara 316H fundamentāli atšķirīgu no parastajiem 316 ar tikai paaugstinātu oglekli — rupjiem graudiem ir būtiska nozīme šļūdes pretestībā, un to pārbauda mikrostruktūras pārbaude dzirnavu testa ziņojumā.

Kāpēc oglekļa saturs norāda divas pakāpes pretējos virzienos?

Ogleklim ir divas pretējas lomas 316-sērijas nerūsējošā tērauda ražošanā. Augstā temperatūrā ogleklis nostiprina metālu, veidojot smalkas hroma karbīda nogulsnes, kas nostiprina graudu robežas pret šļūdes deformāciju -, tāpēc 316H ir nepieciešams minimālais oglekļa daudzums 0,04%. Taču metināšanas laikā tas pats ogleklis migrē uz graudu robežām un noārda hromu, izraisot starpkristālu koroziju (sensibilizāciju) -, tāpēc 316 l satur 0,03% oglekli. Īsumā: ogleklis ir 316H augstas temperatūras izturības avots, un 316L oglekļa trūkums ir tā metināšanas integritātes avots. Jūs nevarat iegūt abus ieguvumus vienā ķīmijā, tāpēc pastāv divas pakāpes.

Lai saprastu šo kompromisu,{0}}iedomājieties, ka oglekļa atomi veic divus dažādus darbus divās dažādās temperatūrās. 425{5}}870 grādi (800-1600 grādi F) sensibilizācijas diapazonā -, kas sasniegts metinājuma šuves karstuma-ietekmētajā zonā -, ogleklis reaģē ar hromu, veidojot hroma karbīdus pie graudu robežām, nozagot apkārtējo metālu koroziju un veidojot hromu. ceļi. 316L īpaši zemais{12}}oglekļa līmenis nozīmē, ka nav pietiekami daudz oglekļa, lai radītu šo bojājumu, tāpēc metinātais 316L paliek izturīgs pret koroziju bez pēcmetināšanas termiskās apstrādes.

Taču ilgstoši augstā temperatūrā (aptuveni 500-700 grādi) stāsts mainās. Šļūdes - lēnā metāla stiepšanās zem slodzes - galvenokārt notiek graudu robežām, kas slīd viena otrai garām, un dislokācijas kustībām. Smalka hroma karbīda daļiņu dispersija pie graudu robežām darbojas kā tapas, kas nofiksē robežas vietā, ievērojami palēninot šļūdei. Tas ir tieši tas stiprināšanas mehānisms, ko nodrošina 316H augstākais ogleklis. 316L, gandrīz bez oglekļa, kas veidotu šos saspraušos karbīdus, augstā temperatūrā ložņā ātrāk. Papildinot priekšrocības, 316H rupjais graudu izmērs nozīmē mazāk graudu robežu uz tilpuma vienību, un, tā kā graudu robežas ir vājā posma šļūdei, mazāk robežu ir vienāda ar labāku šļūdes pretestību.

Graudu izmēra prasība - Kas padara 316H patiesi "H"

Graudu izmēra prasība pēc ASTM Nr. 7 vai rupjāka ir noteicošā iezīme, kas atdala 316H no parastā augstas{2}}oglekļa 316. Rupji graudi samazina kopējo graudu-robežu laukumu, un, tā kā šļūdes deformācija ir koncentrēta uz graudu robežām, rupjais-smalki graudains materiāls ir labāks{6}. tā pati ķīmija. Tāpēc materiāla pārbaudes ziņojumā par 316H ir jānorāda graudu izmērs - 316 materiālam ar pareizo oglekli, bet smalks graudiņš NAV 316H, un tas nedarbosies tāpat kā šļūdes režīmā.

Graudu lielumu mēra ar ASTM E112 un uzrāda kā skaitli; lielāki skaitļi nozīmē smalkākus graudus. Tipiska rūdītā 316L graudu izmērs ir ASTM Nr Šis ir viens no nedaudzajiem nerūsējošā tērauda gadījumiem, kad "rupjāka" mikrostruktūra ir "labāka" - pretintuitīvs punkts, kas mulsina inženierus, kuri uzzināja, ka smalko graudu izmērs uzlabo telpas{10}}temperatūras izturību un stingrību. Patiesība ir tāda, ka smalkie graudi palīdz istabas temperatūrā, bet rupjie graudi uzvar šļūdes temperatūrā.

[Avots] ASTM A240/A240M - Standarta specifikācija hromam un hromam-Niķeļa nerūsējošā tērauda plāksne, loksne un sloksne. ASTM E112 - standarta testa metodes vidējā graudu izmēra noteikšanai.

Mehāniskās īpašības

Istabas temperatūrā atkvēlinātā stāvoklī 316H ir nedaudz augstāka minimālā stiepes un tecēšanas robeža nekā 316L (515 MPa pret 485 MPa stiepes; 205 MPa pret 170 MPa iznākumu), jo augstāks oglekļa saturs nodrošina nelielu nokrišņu nostiprināšanos. Tomēr šī 6-15% atšķirība ir neliela, un abas kategorijas ir elastīgas un veidojamas. Telpas{10}}temperatūras stipruma atšķirība NAV iemesls, lai izvēlētos vienu pakāpi, nevis otru — īstais atšķirības faktors parādās tikai paaugstinātā temperatūrā.

Paaugstināta-temperatūra un ASME pieļaujamā stresa atšķirība

Izšķirošā mehāniskā atšķirība parādās virs aptuveni 425 grādiem (800 grādiem F). ASME katlu un spiedtvertņu koda II sadaļas D daļā ir norādītas pieļaujamās sprieguma vērtības 316 L tikai līdz 800 °F (427 grādi) - pēc tam, 316L nav kods-norādīta pieļaujamā spriegums, jo tā šļūdes izturība nav droši garantēta. 316H, savukārt, ir norādīts līdz 0 grāds F (5, 0 pakāpe, savukārt 1, 8). Šis vienīgais fakts ir praktiskais noteikums, kas nosaka visu 316L pret 316H atlases lēmumu spiedtvertņu un cauruļvadu konstrukcijā.

Iemesls 800 grādi F (427 grādi) griestiem 316 l ir šļūde. Temperatūrā, kas aptuveni 0,4 reizes pārsniedz kušanas temperatūru (izteikta Kelvinos), metāli sāk neatgriezeniski deformēties, ja slodze ir krietni zemāka par to istabas temperatūras tecēšanas robežu. Austenīta nerūsējošajam tēraudam šis šļūdes režīms sākas ap 500 grādiem (930 °F), un par 600 °F (1112 °F) tas dominē dizainā. Tā kā 316L nav ne oglekļa, ne rupjo graudu, lai pretotos šļūdei, ASME vienkārši nepublicē tam pieļaujamos spriegumus virs 800 °F - dizainers burtiski nevar izmantot 316 L kodam-apzīmogotam spiediena komponentam pie 600 grādu . 316H, kas ir īpaši izstrādāts} Code{0}uzstādīšanai. 1500 grādi F (816 grādi).

[Avots] ASME katla un spiedtvertnes kods, II sadaļa, D daļa - Rekvizīti (metriska). Parādītās vērtības ir reprezentatīvas; par dizainu skatiet pašreizējo kodeksa izdevumu.

Šļūdes spēks

Šļūde ir lēna, paliekoša metāla deformācija, kas tiek turēta zem spriedzes augstā temperatūrā - pat pie sprieguma, kas ir daudz zemāks par tā telpas-temperatūras tecēšanas robežu. Caurule, kas viegli notur 100 bar 20 grādos, 600 grādos var lēnām uzbriest, plānas un pārplīst mēnešu vai gadu laikā zem tāda paša spiediena. Šļūde ir dominējošais atteices mehānisms augstas temperatūras iekārtās, piemēram, katlu caurulēs, pārkarsētāja kolektoros, rafinēšanas krāsns caurulēs un tvaika cauruļvados -, un tieši atteices režīms ir izstrādāts tā, lai 316H izturētu, bet 316L nav.

Lai intuitīvi saprastu rāpošanu, padomājiet par siltas karameles vai mīksta siera gabaliņu izstiepšanu. Viegli velciet, un tas izstiepjas lēni un pastāvīgi - tas neatsprāgst atpakaļ. Metāli dara to pašu augstā temperatūrā: atomi metāla iekšpusē iegūst pietiekami daudz siltuma enerģijas, lai pārvietotos un pārkārtotos zem slodzes. Laika gaitā šī atomu kustība uzkrājas kā paliekoša deformācija. Istabas temperatūrā šī kustība ir tik lēna, ka tai nav nozīmes cilvēka dzīves laikā. Pie 600 grādiem tas notiek pietiekami ātri, lai dažu gadu laikā pārplīstu spiedtvertne, - tāpēc augstas{8}}temperatūras konstrukciju nosaka šļūde, nevis tecēšanas izturība.

Šļūdei parasti raksturīga šļūdes plīsuma izturība: spriegums, kas izraisa lūzumu pēc noteikta laika noteiktā temperatūrā, par ko parasti ziņo 100 000 stundu laikā (apmēram 11,4 gadi). Piemēram, materiālam var būt 100 000 -stundu šļūdes pārrāvuma izturība 100 MPa pie 600 grādi, kas nozīmē, ka komponents, kas noslogots līdz 100 MPa, vidēji izturēs 100 000 stundu pirms pārrāvuma. Dizaina kodi izmanto šīs šļūdes pārrāvuma vērtības, kas dalītas ar drošības koeficientu, lai iestatītu pieļaujamo spriegumu augstā temperatūrā, tāpēc 316L nav pieļaujamā sprieguma virs 800 °F.

Kāpēc 316H pretojas šļūdei labāk nekā 316L

316H pretojas šļūdei caur diviem pastiprināšanas mehānismiem, kuru 316L trūkst: (1) augstāks ogleklis (0,04-0,10%) veido smalkas hroma karbīda nogulsnes pie graudu robežām, kas sasprauž robežas un neļauj tām slīdēt; (2) rupjais graudu izmērs (ASTM nr

Mehānisms 1 - karbīda piespraušana. 316H ogleklis veido ar hromu -bagātu M₂3C6 karbīdu dispersiju pie graudu robežām. Šie karbīdi darbojas kā tapas, kas tiek izdzītas caur graudu robežām, saslēdzot blakus esošos graudus un pretoties robežu slīdēšanai, kas izraisa šļūdes deformāciju. 316L, gandrīz bez oglekļa, veido daudz mazāk šo saspraušanas karbīdu, tāpēc to graudu robežas slīd brīvāk zem slodzes augstā temperatūrā.

Mehānisms 2 - rupji graudi. Šļūdes deformācija koncentrējas uz graudu robežām, jo ​​robežas ir vieta, kur atomu struktūra ir nesakārtota. Smalki-graudainam materiālam ir daudz robežu (vairāk vājo saišu); rupjā-graudainā materiālā ir maz. Pieprasot ASTM graudu izmēru Nr. 7 vai rupjāku, 316H samazina vājo saišu skaitu, tieši samazinot šļūdes ātrumu. Šis ir rets gadījums metalurģijā, kur rupjāks ir labāks - tieši pretējs smalko{10}}graudainības priekšrocībām telpas temperatūras izturībai un stingrībai.

Kopējais efekts ir ievērojams. Pie 600 grādiem (1112 grādiem F) 100 000{13}}stundu šļūdes pārrāvuma izturība 316H ir aptuveni par 30–60% lielāka nekā 316 l līdzvērtīgas bāzes ķīmijas. Praktiskā izteiksmē 316H katla caurule var izturēt tādu pašu tvaika slodzi 600 grādu leņķī divas līdz trīs reizes ilgāk nekā 316L caurule — vai arī izturēt lielāku slodzi tādā pašā projektētajā kalpošanas laikā. Iekārtām, kuru projektētais kalpošanas laiks ir 20–30 gadi, šī atšķirība ir atšķirība starp panākumiem un priekšlaicīgu neveiksmi.

Atkāpšanās lietojumprogrammas - Kur 316H nopelna saglabāšanu

316H ir standarta materiāls paaugstinātas-temperatūras apkalpošanai 500-700 grādi (930-1290 grādi F) diapazonā, īpaši elektroenerģijas ražošanā un rafinēšanā: katla pārkarsētāja un atkārtotas sildīšanas caurules, tvaika kolektori un tvaika cauruļvadi, rafinēšanas tvertņu 8 reformatora krāsnis un 8 reformas tvertnes. un siltummaiņa -caurules. Tas ir izvēlēts īpaši gadījumos, kad noteicošais dizaina kritērijs ir ilgtermiņa -šļūdes izturība -, nevis tikai īslaicīga karstuma izturība.

Augstas{0}}temperatūras izvēle

Vissvarīgākais skaitlis lēmumā 316L pret 316H ir 425 grādi (800 grādi F). Zem šīs temperatūras 316L ir pilnībā pieņemams, un parasti tā ir labāka izvēle, jo tai ir izcila metināmība un izturība pret starpkristālu koroziju. Ja temperatūra pārsniedz šo temperatūru, jebkurā koda-noteiktā spiediena pielietojumā 316L nav atļauts, un 316H (vai cits šļūdes{10}}sakausējums) kļūst par obligātu. Iegaumējiet šo slieksni: tas atrisina lielāko daļu 316L un 316H jautājumu.

800 grādu F ierobežojums L-pakāpēm nav patvaļīgs -, tas ir ierakstīts ASME BPVC II sadaļas D daļā, kurā vienkārši nav uzskaitīti pieļaujamie spriegumi 316 L virs 800 °F. Tā kā ASME VIII sadaļa (spiedientvertnes) un ASME B31.3 (procesa cauruļvadi) nevar likumīgi izmantot šo uzskaitīto sprieguma komponentu}}. izmantojiet 316 l temperatūrā virs 800 °F. Tas ir taisnība, pat ja piegādātājs jums saka, ka 316 l "vajadzētu izturēt" pie 600 grādiem, - materiāls var kādu laiku fiziski izturēt, taču tam nav kods{14}}apstiprināta slodzes bāze, un tā šļūdes kalpošanas laiks netiek garantēts.

Temperatūras izvēles kāpnes

Oksidācija - Otra augstā-temperatūras robeža

Pat 316H ir augstākā darba temperatūra. Virs aptuveni 870 grādiem (1600 °F) gaisā 316H aizsargājošā hroma oksīda skala sāk sabojāties, un nepārtraukta darbība izraisa progresējošu oksidāciju (zvīņošanos) un sekcijas zudumu. Lai veiktu nepārtrauktu apkalpošanu virs aptuveni 870 grādiem, pārejiet uz karstumizturīgu -klasi (piemēram, 310S vai 253MA) vai niķeļa sakausējumu (piemēram, Inconel 625 vai 601). No 816 grādiem līdz 870 grādiem 316H var izmantot periodiski vai zem nelielas slodzes, taču oksidācijas ilgums ir jānovērtē katrā gadījumā atsevišķi.

Augstas{0}}temperatūras korozija būtiski atšķiras no ūdens korozijas, kas dominē zemā temperatūrā. Zemā temperatūrā korozija ir elektroķīmiska - tai nepieciešams šķidrs elektrolīts. Augstā temperatūrā korozija ir oksidēšanās - metāls tieši reaģē ar skābekli, sēru vai oglekli gāzē. Hroms 316H veido aizsargājošu Cr₂O3 skalu, kas iztur oksidāciju līdz aptuveni 870 grādiem. Turklāt skala kļūst mazāk aizsargājoša, un pamatā esošais metāls tiek pakāpeniski patērēts.

Tāpēc "augstas temperatūras" materiāla izvēlei ir divi neatkarīgi jautājumi: "Vai šļūdes izturība ir pietiekama?" un "Vai metāls oksidēsies prom?" - un uz abiem ir jāatbild pirms atzīmes atlasīšanas.

Metināšana un sensibilizācija

Šeit ir 316 saimes galvenā ironija: ogleklis, kas nodrošina 316H šļūdes izturību augstā-temperatūras apstākļos, ir tas pats ogleklis, kas padara 316H jutīgu pret metināšanas šuvju jutīgumu. Kad 316H tiek metināts un siltuma -ietekmētā zona iet cauri 425-870 grādiem, tā ogleklis izgulsnējas kā hroma karbīdi pie graudu robežām, noārda hromu un rada uzņēmību pret starpkristālu koroziju, ja komponents vēlāk tiek pakļauts tīrai videi bez kodīgas, gandrīz bez oglekli saturošas ūdens. risks -, tāpēc 316L ir standarta izvēle metinātiem, zemas temperatūras, koroziju izraisošiem pakalpojumiem.

Šis kompromiss-ir iemesls, kāpēc abas kategorijas papildina, nevis konkurē. 316H komponenti (katlu caurules, tvaika uztvērēji) darbojas virs 500 grādiem tvaika vai sadegšanas gāzēs - vidēs, kur nenotiek ūdens starpgranulu korozija, tāpēc sensibilizācija nav praktiska problēma. 316L komponenti (ķīmiskās tvertnes, kas ir zemākas par 5) vai viegli skābā vidē, kur starpgranulu korozija ir reāls drauds, tāpēc zema-oglekļa priekšrocība ir būtiska. Nepareizas atzīmes izvēle apvērš šo loģiku un izraisa neveiksmi.

Metināšanas prakse 316L un 316H

Vai jūs varat metināt 316L uz 316H?

Jā - 316L un 316H ir metalurģiski saderīgi un var tikt sametināti kopā, taču pildvielas metāls un ekspluatācijas temperatūra ir jāņem vērā kopā. Zemas temperatūras -temperatūras savienojumam izmantojiet špakteli ER316L, lai metinātais metāls būtu izturīgs pret jutīgumu. Augstas -temperatūras šļūdes savienojumam metinātajam metālam ir jābūt atbilstošam ogleklim un tādai pašai šļūdes izturībai kā parastajam metālam 316H -, izmantojot zemu-oglekļa pildvielu šļūdes savienojumā, izveido vāju saiti, kas vispirms sabojājas. Skatiet piemērojamo kodu (ASME B31.3, VIII sadaļa), lai uzzinātu, kādas prasības pildvielai ir augstas temperatūras 316H šuvēm.

Tas ir smalks, bet svarīgs punkts, ko inženieri bieži palaiž garām. Metinātā savienojumā istabas temperatūrā metinātais metāls parasti ir stiprāks par parasto metālu, tāpēc nedaudz vājāks metinājums joprojām ir pieņemams. Bet šļūdes režīmā metinātā metāla un karstuma{2}}ietekmētā zona var būt savienojuma vājākās daļas. 316H pildvielai, kas nogulsnēta 316H šļūdes savienojumā, ir mazāks oglekļa saturs un smalkāks graudainums nekā parastajam metālam 316H, tāpēc tas vispirms slīd un pārplīsīs - parādība, kas pazīstama kā "šļūdes mūža samazināšanās metinātās šuvēs". Kritiski augstām{10}}temperatūras šuvēm, lai saglabātu šļūdes kalpošanas laiku, rūpīgi jāsaskaņo pildvielas ķīmija, graudu struktūra un pat metināšanas termiskā apstrāde.

Izturība pret koroziju - ūdens pret augstu{1}}temperatūru

Vispārējai izturībai pret koroziju, punktveida koroziju un plaisu koroziju ūdens vidē 316L un 316H būtībā ir līdzvērtīgi, jo šīs īpašības regulē hroms, niķelis un molibdēns -, kas abās kategorijās ir identiski. Abiem ir PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) aptuveni 24-25, tāpēc abi ir piemēroti vieglai hlorīda iedarbībai, bet nav piemēroti smagai lietošanai jūras ūdenī. Korozijas atšķirība starp šķirnēm parādās tikai pēc metināšanas (sensibilizācijas) un augstā temperatūrā (oksidācija).

Molibdēna saturs (2-3%) nodrošina visas 316 saimes priekšrocības salīdzinājumā ar 304. Molibdēns ievērojami uzlabo izturību pret punktveida koroziju un plaisu koroziju hlorīdu vidē. Tāpēc 316/316L/316H ir standarta "jūras -pakāpes" un "ķīmiskās-pakāpes" nerūsējošais tērauds, savukārt 304 ir standarta "vispārēja{14}nolūka" kategorija. Tā kā 316L un 316H ir vienāds molibdēna saturs, to izturība pret hlorīda kauliņiem ir identiska — apzīmējumam "L" vai "H" nav nozīmes uz šo īpašību.

Starpgranulārā korozija - Ja pakāpes atšķiras pēc metināšanas

Pēc metināšanas 316L un 316H korozijas izturēšanās krasi atšķiras. 316L ir izturīgs pret starpkristālu koroziju metinātā stāvoklī, jo tā zemais oglekļa saturs novērš hroma karbīda nogulsnēšanos karstuma-ietekmētajā zonā. 316H, ar 0,0,04{10% oglekli uztveršanas laikā. metināšanas laikā, un metinātā 316H sastāvdaļa, kas pakļauta kodīgai ūdens videi, kura temperatūra ir zemāka par aptuveni 400 grādiem, tiks pakļauta starpgranulu uzbrukumam metināšanas karstuma ietekmētajā zonā. Tāpēc metinātais 316H ir rezervēts augstas{13}}temperatūras, neūdens lietošanai.

Starpgranulārā korozija (IGC) ir atteices režīms, kura novēršanai tika izveidotas "L" kategorijas. Tas notiek, kad metināšanas laikā uz graudu robežām veidojas hroma karbīdi, kas noārda blakus esošo hroma metālu zem ~12% pasīvās -plēves sliekšņa. Pēc tam noplicinātās robežas galvenokārt korozējas, izraisot metāla stiprību un galu galā sabojāšanos gar graudu robežām. 316H satur apzināti daudz oglekļa, tāpēc tas pēc būtības ir pakļauts sensibilizācijai. Jebkurai metinātai detaļai, kurā zemā temperatūrā būs redzams ūdens, apstrādes ķimikālijas vai pat mitrs gaiss, pareizā izvēle ir 316L - nevis 316H -. Un otrādi, katla caurulei 600 grādu temperatūrā sausā tvaikā sensibilizācijai nav nozīmes, un 316H ir pareiza.

Augstas{0}}temperatūras oksidēšana un karburizācija

Augstā temperatūrā attiecīgie korozijas mehānismi pāriet no ūdens iedarbības uz oksidāciju, sulfidāciju un karburizāciju. Šeit 316H darbojas tikpat labi (vai nedaudz labāk nekā) 316L, jo oksidācijas pretestību regulē hroms -, kas ir identisks abās kategorijās -, un augstākais 316H ogleklis var pat uzlabot izturību pret karburizāciju, iepriekš-piesācot virsmu ar oglekli. Abas kategorijas veido aizsargājošu Cr₂O₃ skalu līdz aptuveni 870 grādiem, virs kuras ir nepieciešams karstumizturīgs vai niķeļa{10}}sakausējums.

Krāsns un riformera apkalpošanā karburizācija - oglekļa absorbcija no procesa gāzes metālā - ir izplatīts degradācijas mehānisms, kas sakausējumu trauslā. Tā kā 316H jau satur vairāk oglekļa, tam ir augstāka oglekļa "ietilpība", pirms karburizācija kļūst kaitīga, piešķirot tai nelielu pārsvaru pār 316 L karburēšanas atmosfērā. Tas ir vēl viens iemesls, kāpēc 316H ir vēlamā kategorija rafinēšanas un naftas ķīmijas krāsnī. Tomēr sulfidēšanai (augsta -H₂S) atmosfērā augstā temperatūrā neviena no šķirnēm nav ideāla, un ir jāapsver augstāka -niķeļa sakausējuma, piemēram, Incoloy 825 vai Inconel 625, izmantošana.

Izmaksas un pieejamība

316L un 316H cenas būtībā ir identiskas -, izmaksu atšķirība ir niecīga (parasti 2-5% robežās un bieži vien ir nulle), jo abas kategorijas ražo ar vienu un to pašu AOD rafinēšanas ceļu, un atšķirība ir tikai neliela oglekļa korekcija, kā arī graudu izmēra kontroles solis. Tas nozīmē, ka izmaksas nekad nedrīkst ietekmēt lēmumu par 316L pret 316H; izvēle pilnībā jāizdara, pamatojoties uz darba temperatūru, metināšanas un korozijas prasībām.

Atšķirībā no 304L un 304 -, kur L-klase ir nedaudz augstāka par standarta 304 -, 316L un 316H salīdzinājums ir aptuveni izmaksu-neitrāls. Abām kategorijām ir vienāda bāzes sakausējuma cena (ko nosaka 2-3% molibdēna saturs, kas ir dārga sastāvdaļa), un papildu izmaksas, kas rodas, lai sasniegtu 316H oglekļa diapazonu un rupjo graudu, ir nelielas. Tas ir laimīgs, jo tas pilnībā noņem cenu no vienādojuma: inženieri var izvēlēties tikai pēc tehniskajiem nopelniem, un tieši tā ir jāpieņem drošības ziņā būtisks lēmums.

Pieejamība

316L ir pasaulē visplašāk noliktais un pieejamais nerūsējošais tērauds, kas pieejams visos izstrādājumu veidos (loksnes, plāksnītes, stieņi, caurules, caurules, veidgabali, atloki) no gandrīz visiem nerūsējošā tērauda izplatītājiem un dzirnavām. 316H ir retāk sastopams, taču joprojām viegli pieejams, jo īpaši cauruļveida izstrādājumu formās (ASTM A212TPA un plāksne1AST3M213) A240 316H), ko izmanto enerģijas un rafinēšanas lietojumprogrammās. Augsta-temperatūras spiediena lietojumiem 316H pieejamība ir labi izveidota rūpnīcās, kas apkalpo katlu un naftas ķīmijas rūpniecību.

Praktiska piezīme: tā kā 316L ir tik dominējošs tirgū, daudzi izplatītāji un ražotāji to izmanto pēc noklusējuma - pat lietojumprogrammām, kurām vajadzētu izmantot 316H. Pasūtot augstas temperatūras pakalpojumu, skaidri norādiet "316H" un materiāla pārbaudes ziņojumā pārbaudiet, vai (1) ogleklis ir 0,04-0,10% un (2) graudu izmērs ir ASTM Nr.. 7 vai rupjāks. Materiāls, kas atbilst tikai 316 ķīmijai (ar 0,08% maksimālo oglekļa saturu), bet kuram trūkst graudu izmēra prasības, NAV 316H un nesniegs nepieciešamo šļūdes veiktspēju.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Ko apzīmē "H" 316H?

A: "H" nozīmē "augsts oglekļa saturs". 316H nosaka oglekļa saturu 0,04-0,10% (vairāk nekā 316L 0,03% max) plus rupjo graudu izmēru ASTM Nr.. 7 vai rupjāku. Šīs divas funkcijas kopā palielina šļūdes izturību, nodrošinot pakalpojumu augstā temperatūrā{9}}. Apzīmējums “H” tika ieviests, lai atšķirtu šļūdes -novērtējumu 316 no parastā 316 un zema oglekļa satura 316 L.

J: Vai 316H ir stiprāks par 316L?

A: istabas temperatūrā 316H ir nedaudz augstāka minimālā izturība (515 MPa pret 485 MPa stiepes; 205 MPa pret 170 MPa). Taču būtiska atšķirība ir augstā temperatūrā: virs 425 grādiem (800 grādiem F), 316H saglabā daudz lielāku šļūdes izturību nekā 316 L, un 316H ir vienīgais no diviem kodiem, kuru pieļaujamās sprieguma vērtības pārsniedz 800 °F. Telpas temperatūras lietojumos stiprības starpība ir pārāk maza.

J: Vai augstā temperatūrā varu izmantot 316L, nevis 316H?

A: Nav paredzēts ASME Code spiediena pakalpojumam virs 425 grādiem (800 grādiem F). 316L nav norādīts kodā-norādīts pieļaujamais spriegums virs šīs temperatūras, jo tā zemais oglekļa saturs un smalkie graudi nevar garantēt pretestību šļūdei. Temperatūrai virs 425 grādiem spiediena lietojumos izmantojiet 316H. Lietojumiem, kas nav-piespiesti vai ar nelielu slodzi, 316L dažkārt tiek izmantots līdz aptuveni 450 grādiem, taču tas ir ārpus koda prakses, un tas jādara, ievērojot inženierijas piesardzību.

J: Vai 316H ir metināms?

A: Jā, 316H ir metināms, taču tā augstākais oglekļa daudzums padara karstuma{1}}ietekmēto zonu jutīgu pret sensibilizāciju (hroma karbīda nogulsnēšanos) metināšanas laikā. Tas ir pieņemams augstas-temperatūras, ne-ūdens izmantošanai, kur nenotiek ūdens starpgranulu korozija. Neizmantojiet metinātu 316H zemas -temperatūras korozīvā ūdens vidē - tā vietā izmantojiet 316L.

J: Kāda ir maksimālā darba temperatūra 316H?

A: 316H ir ASME koda pieļaujamais spriegums, kas norādīts līdz 816 grādiem (1500 grādiem F). Tomēr nepārtrauktai darbībai gaisā oksidēšanās kļūst ierobežojoša virs aptuveni 870 grādiem (1600 grādiem F). Praksē 316H visbiežāk izmanto šļūdes diapazonā 500-700 grādi (930–1290 grādi F). Virs aptuveni 870 grādu nepārtrauktības pārslēdzieties uz karstumizturīgu vai niķeļa sakausējumu.

J: Kāda ir maksimālā darba temperatūra 316L?

A: ASME Code spiediena pakalpojumam 316L ir ierobežots līdz 425 grādiem (800 grādiem F). Tas nav korozijas ierobežojums, bet gan šļūdes-izturības ierobežojums: virs 800 °F 316L šļūdes pretestība netiek droši garantēta, tāpēc pieļaujamais spriegums netiek publicēts. Jebkuram spiediena{8}}noturošajam komponentam, kas pārsniedz 800 °F, izmantojiet 316H.

J: 316L pret 316H vs 316 - kā izvēlēties?

A: Izmantojiet 316 L metinātām, korozijas -kritiskām, zemas-temperatūras (zem 425 grādiem) apkopes - ķīmiskajām tvertnēm, jūras cauruļvadiem, pārtikas aprīkojumam. Izmantojiet 316H augstas -temperatūras (425-816 grādi) šļūdes apkalpošanai - katlu caurulēm, tvaika caurulēm, krāsns caurulēm. Izmantojiet parasto 316 (0,08% maks. oglekļa) galvenokārt kā vispārējas nozīmes kategoriju, ja nav piemērojama neviena no ekstrēmajām prasībām, lai gan praksē 316L lielā mērā ir aizstājis 316 metinātiem lietojumiem.

J: Kā pārbaudīt, vai saņemu 316H, nevis 316 vai 316L?

A: Pārbaudiet materiāla pārbaudes ziņojumu (MTR). 316H MTR ir jāuzrāda: (1) ogleklis 0,04–0,10% un (2) graudu izmērs ASTM Nr. . 7 vai rupjāks. Rokas XRF (PMI) nevar atšķirt 316/316L/316H, jo tas nevar izmērīt oglekļa vai graudu izmēru. Ogleklis ir jāpārbauda ar OES vai laboratorijas ķīmisko analīzi, un graudu lielums ar metalogrāfisko pārbaudi atbilstoši ASTM E112. Pieprasiet EN 10204 3.1 tipa sertifikātu, lai apstiprinātu, ka materiāls ir patiess 316H.