317L pret 316L nerūsējošais tērauds: kad papildu molibdēns maina pretestību punktos

316L tēraudsir visplašāk izmantotais nerūsējošais tērauds korozijas jomā, un tas ir pamatota iemesla dēļ: tas viegli metināms, izturīgs pret vispārēju koroziju un maksā mazāk nekā vairums augstāko sakausējumu. Taču ir kļūmes režīms, kurā 316L klusi pieviļ inženierus, - novēršot koroziju hlorīdu-bagātajā vidē. Jūras ūdens, iesāļš dzesēšanas ūdens, ceļu sāls, procesa sālījumi un pat piekrastes mitrums var izraisīt 316L sīkas, dziļas bedres, kas iet cauri metāla sienai un izraisa noplūdes - bieži bez redzama brīdinājuma.

317L eksistē tieši šai situācijai. Visa atšķirība starp 316L un 317L ir saistīta ar vienu elementu: molibdēns. 316L satur 2-3% molibdēna; 317L satur 3-4%. Šis papildu 1% molibdēns apvienojumā ar nedaudz vairāk hroma (18-20% pret 16-18%) paaugstina sakausējuma pretestību pret rievojumiem par aptuveni 25% — pietiekami, lai nozīmētu atšķirību starp siltummaini, kas kalpo 3 gadus, un siltummaini, kas kalpo 15 gadus. "L" abās kategorijās nozīmē "zems oglekļa saturs" vai vienāds ar 0,0 %), gan bez tā. sensibilizācija.

Ja jūsu 316L komponents redzēs hlorīda jonus (Cl⁻) - īpaši siltus vai skābus hlorīdus -, un jūs uztraucat bojājuma režīmu, jauniniet uz 317L. Ar 15-30% izmaksu prēmiju jūs iegūstat par aptuveni 25% lielāku pretestību pret bedrēm, kas ir lēta apdrošināšana pret hlorīda bedrīšu neveiksmi. Ja vidē nav hlorīdu, parasti pietiek ar 316L un tas ir ekonomiskāks. Īsumā: 316L ir noklusējuma, 317L ir hlorīda jauninājums.

Ķīmiskais sastāvs

316L un 317L ir viena un tā pati austenīta bāze un tas pats īpaši zems oglekļa saturs (mazāks par vai vienāds ar 0,03%), taču atšķiras trīs sakausējuma elementos: molibdēns (2-3% pret 3-4%), hroms (16-18% pret 18-20%) (v10) un 4% niķeļa 20%, 11-15%). Papildu molibdēns ir izšķirošā atšķirība – tas ir elements, kas iztur punktveida koroziju un plaisu koroziju hlorīdu vidē. Viss pārējais par abām pakāpēm būtībā ir vienāds.

Abas kategorijas pieder 300-sērijas austenīta nerūsējošā tērauda saimei, un tām ir sufikss "L", kas nozīmē "zems oglekļa saturs" (mazāks vai vienāds ar 0,03%), lai nodrošinātu maksimālu izturību pret metināšanas sensibilizāciju. Molibdēns ir noteicošais sakausējuma elements, kas atdala 316/317 saimi no vienkārša 304. 316L molibdēns svārstās no 2% līdz 3%. 317L tas svārstās no 3% līdz 4%. Tas ir nozīmīgs lēciens: molibdēns ir dārgs un spēcīgs, un no ~2,5% līdz ~3,5% molibdēns pārvērš 316L par "jūras kvalitātes" sakausējumu.

Kāpēc molibdēns ir pretīgs - zinātnei vienkāršā valodā

Molibdēns ir izturīgs pret iedobumu veidošanos, jo tas padara tērauda virsmas hroma oksīda aizsargplēvi stiprāku un pašlabojošo{0}}. Kad hlorīda jons uzbrūk plēves vājajam punktam, sakausējuma molibdēns reaģē ar ūdeni, veidojot molibdātus, kas no jauna-nolīmē bojāto plēvi. Vairāk molibdēna=ātrāk un pilnīgāk-pašlabo=mazāk bedrīšu, kas kļūst par noplūdēm. Šī iemesla dēļ nerūsējošā tērauda svari gandrīz tieši ar molibdēna saturu ir noturīgi pret iedobēm.

Nerūsējošais tērauds ir izturīgs pret koroziju, jo uz tā virsmas skābekļa klātbūtnē veidojas neredzama, pašdziedinoša{0}}hroma oksīda (Cr₂O₃) plēve. Šī plēve ir tikai dažus nanometrus bieza - tūkstošiem reižu plānāka nekā cilvēka mati -, tomēr tā padara nerūsējošo tēraudu par "nerūsējošu". Problēma ir tā, ka hlorīda joni ir agresīvi plēves {5}lauzēji. Hlorīda jons var izspiesties cauri oksīda plēvei mikroskopiskā vājā vietā (sulfīda ieslēgums, skrāpējums, graudu robeža) un uzbrukt apakšā esošajam tukšajam metālam.

Tiklīdz bedre sākas, tā paš-paātrinās: bedres iekšpuse kļūst skāba un{1}}iztrūkst skābekļa, kas neļauj plēvei-reformēties, bet apkārtējais metāls paliek pasīvs. Tas rada niecīgu galvanisko elementu - miniatūru akumulatoru -, kur bedres iekšpuse ir anods (ātri korodējas), bet apkārtējā virsma ir katods (aizsargāts). Rezultāts ir šaurs, dziļš caurums, kas var iziet cauri visam sienas biezumam, kamēr pārējā virsma izskatās neskarta. Cauruļu veidošanās ir bīstama tieši tāpēc, ka tā ir lokalizēta: caurule var zaudēt 0,01% no sava kopējā svara korozijas dēļ, taču tā var pilnībā sabojāties no vienas cauruma{9}}sienas bedres.

Molibdēns pārtrauc šo procesu. Sakausējumā esošais molibdēns izšķīst bedres šķīdumā un palīdz re-pasivēt metāla virsmu, veidojot molibdāta savienojumus, kas novērš triecienu un ļauj atkārtoti veidoties oksīda plēvei. Augstāks molibdēna saturs nozīmē, ka sakausējums var novērst plēves bojājumus ātrāk, nekā hlorīdi var to salauzt. Tāpēc 317L ar ~3,5% molibdēna iztur ievērojami labāk nekā 316L ar ~2,5%.

PREN - Skaitlis, kas nosaka punktveida pretestību

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) ir standarta veids, kā klasificēt nerūsējošos tēraudus pēc pretestības pret punktēm: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. 316L PREN ir aptuveni 24-26; 317L PREN ir aptuveni 29–31. Šī 5 punktu atstarpe ir reāls, izmērāms uzlabojums pretestībā pret hlorīda rašanos, un tas gandrīz pilnībā ir saistīts ar papildu 1% molibdēna.

PREN formula ir ātras pārbaudes rīks, nevis garantija. Tajā ar vienu numuru tiek norādīts, vai atzīme ir saprātīgs kandidāts konkrētai hlorīda videi. Kā īkšķis: PREN, kas ir mazāks par 20, nav piemērots jebkādai nozīmīgai hlorīda iedarbībai; PREN 20-30 izturas ar viegliem vai vidēji smagiem hlorīdiem (iesāļš ūdens, vieglas jūras ūdens šļakatas); PREN 30-40 tiek galā ar agresīviem hlorīdiem (jūras ūdens iegremdēšana, siltie sālījumi); Smagai darbībai (karsts jūras ūdens, balinātājs, skābie hlorīdi) ir nepieciešams PREN virs 40. Ņemiet vērā, kur krīt 316L un 317L: 316L atrodas netālu no "mērenās" joslas apakšdaļas, bet 317L sasniedz tās augšdaļu — nozīmīgs solis uz augšu, lai gan joprojām ir zemāks par īstiem jūras ūdens kvalitātes sakausējumiem.

Izturība pret koroziju

Vidēs, kas satur hlorīdu{0}}, 317 L ir ievērojami izturīgāks pret punktveida un plaisu koroziju nekā 316 L. 317 l kritiskā bedrīšu veidošanās temperatūra (CPT) ir aptuveni 25-35 grādi, salīdzinot ar 15-20 grādiem 316 l, — tas nozīmē, ka 317 L var izturēt par 10–15 grādi karstāku hlorīda šķīdumu, pirms tiek sākta bedrīšu veidošanās. Plaisu korozijai sprauga ir līdzīga: 317L izdzīvo hlorīda apstākļos, kas ātri sagrauj 316L, īpaši zem blīvēm, nosēdumiem un stiprinājumiem.

Punktu korozija ir lokalizēts uzbrukums, kas rada mazus, dziļus caurumus citādi gludā virsmā. Plaisu korozija ir tās tuvs brālēns: uzbrukums, kas rodas šaurās spraugās - zem blīvēm, paplāksnēm, skrūvju galvām, metināšanas šļakatām, jūras izaugumiem vai uzkrātiem nosēdumiem -, kur vide kļūst stagnācija, skābekļa -izsīkums un paskābināšanās. Plaisu korozija parasti ir agresīvāka nekā punktveida korozija, jo spraugas ģeometrija aiztur hlorīdus un skābi, vienlaikus izslēdzot skābekli, kas nepieciešams aizsargplēves labošanai.

Abiem atteices režīmiem ir raksturīga kritiskā temperatūra: zem CPT (kritiskā punktveida temperatūras) vai CCT (kritiskās plaisas temperatūra) sakausējums iztur uzbrukumu; virs tā sākas un izplatās uzbrukums. Šīs temperatūras mēra ar standartizētiem testiem (ASTM G48) dzelzs hlorīda šķīdumā. 316L CPT parasti ir aptuveni 15-20 grādi, savukārt 317L testē aptuveni 25-35 grādus. Šī 10–15 grādu atšķirība praksē ir ļoti nozīmīga: tā ir atšķirība starp siltummaini, kas iztur tropisko jūras ūdeni, un siltummaini, kas izkrīt dažu mēnešu laikā.

Sērskābe un fosforskābe - Otra 317L priekšrocība

Papildus kauliņiem 317L pārspēj 316L reducējošo skābju -, īpaši sērskābes un fosforskābes - ziņā, jo tā augstākais molibdēna, hroma un niķeļa saturs uzlabo izturību pret reducējošiem (skābekļa-badā) apstākļiem, kas atrodas šajās skābēs. Tāpēc 317L ir tradicionāls materiāls fosforskābes iztvaicētājiem, taukskābju apstrādei un sērskābes apstrādei ķīmiskajā un pārtikas rūpniecībā.

Šis ir svarīgs aspekts, ko daudzi inženieri neievēro: 317L ir ne tikai "noturīgāks-316L" -, bet arī izturīgāks pret noteiktām skābēm. Sērskābe (H2SO₄) un fosforskābe (H3PO₄) ir reducējošas skābes, kas nozīmē, ka tās uzbrūk metālam, kur skābekļa ir maz - pašā skābes iekšienē, -, nevis uz skābekļa-bagātas virsmas. Augstāks hroma (18-20%), molibdēna (3-4%) un niķeļa (11-15%) saturs 317L nodrošina labāku izturību pret šiem reducējošiem apstākļiem nekā 316L.

Klasisks piemērs ir fosforskābes ražošana un iztvaicēšana. Slapjā-procesa fosforskābe satur hlorīdus un fluorīdus, kas veido 316 L, tāpēc 317 L ir standarta materiāls iztvaicētāja caurulēm, sildītājiem un sūkņiem šajā pakalpojumā. Līdzīgi taukskābju apstrādē (pārtikas eļļas, ziepes, mazgāšanas līdzekļi) 317L iztur karstos skābos apstākļus labāk nekā 316L. Ja lietojat sērskābi vai fosforskābi - pat nelielās koncentrācijās, - 317L ir drošāka izvēle.

Vispārējā korozija

Vispārējai (vienmērīgai) korozijai vidē, kurā nav -hlorīda, ne-skāba - atmosfēras iedarbībai, saldūdens, maigas organiskās skābes pārtikā - 316L un 317L darbojas būtībā identiski, jo vispārējo izturību pret koroziju galvenokārt nosaka hroma saturs, kas ir tuvu abām pakāpēm. Piemaksa par 317 L šajās vieglajās vidēs jums neko neiegādāsies, tāpēc 316 L joprojām ir ekonomiskais noklusējuma modelis vispārējai-korozīvai pakalpojumam.

Šis ir būtisks pretpunkts 317L priekšrocībām: tas nav vispārēji labāks. Vidēs, kurās nav hlorīdu vai reducējošo skābju, papildu molibdēns 317 l tiek iztērēts, un jūs maksājat par 15-30% vairāk par izturību pret koroziju, ko nekad neizmantosit. Pārtikas pārstrādei bez sālījumiem, farmaceitiskām iekārtām, arhitektūras pielietojumiem un vispārējai ķīmiskai apstrādei, kas nesatur hlorīdus, 316L ir pareizā un ekonomiska izvēle. Materiālu izvēles prasme ir zināt, kad hlorīda vai skābes draudi ir pietiekami reāli, lai attaisnotu 317L jaunināšanu.

Mehāniskās īpašības

317L ir nedaudz stiprāks par 316L istabas temperatūrā: tā minimālā stiepes izturība ir 515 MPa (75 ksi) pretstatā 485 MPa (70 ksi) 316L, un tā minimālā tecēšanas robeža ir 205 MPa (30 ksi) pret 170 MPa (25 ksi). Šo 6-20% stiprības priekšrocību nodrošina lielāks hroma, molibdēna un slāpekļa saturs, taču tas ir mazsvarīgs faktors, nevis iemesls izvēlēties 317L. Lēmumu izmantot 317L nosaka izturība pret koroziju, nevis izturība.

Veidojamība un apstrādājamība

Abas kategorijas ir pilnībā austenītas un labi formējamas, metināmas, un kaļamās . 317L ir nedaudz grūtāk auksti apstrādājamas- nekā 316 L, jo tajā ir lielāks sakausējuma saturs (tas darbojas-sacietē mazliet ātrāk), taču praksē atšķirība ir neliela. Apstrādei abas kategorijas ir līdzīgas, lai gan 317L augstākais sakausējuma saturs nedaudz samazina apstrādājamību. Neviena šķirne nav rūdāma ar termisko apstrādi - tās sacietē tikai ar aukstu apstrādi.

Praktiska piezīme ražotājiem: tā kā 317L satur vairāk molibdēna, hroma un niķeļa, tas aukstās formēšanas un apstrādes laikā{1}}sacietē nedaudz ātrāk nekā 316L. Tas nozīmē, ka instruments jāmaina nedaudz biežāk un var būt nepieciešams nedaudz lielāks liekuma rādiuss. Tomēr lielākajā daļā lietojumu - caurules, veidgabali, atloki, plāksnes un loksnes - 317L tiek izgatavotas ar tādu pašu vieglumu kā 316L, izmantojot standarta nerūsējošā tērauda metodes.

[Avots] ASTM A240/A240M - Standarta specifikācija hromam un hromam-Niķeļa nerūsējošā tērauda plāksne, loksne un sloksne.

Metināšana - Abi metiniet tīri, taču saskaņojiet ar pildvielu

Gan 316L, gan 317L ir L-klases, kurās oglekļa saturs ir mazāks vai vienāds ar 0,03%, tāpēc abi ir tīri metināti bez pēc-metināšanas termiskās apstrādes un ir izturīgi pret sensibilizāciju metinātā stāvoklī. Galvenais noteikums ir pildvielas metāla izvēle: 317L savienojumam izmantojiet pildvielu ER317L (AWS A5.9), lai metinātais metāls atbilstu lielākajam molibdēna saturam parastajā metālā. Izmantojot 316 l pildvielu 317 l savienojumā, tiek izveidota zemāka-PREN metināšanas zona -, kas ir potenciāls vājais punkts hlorīda servisā.

Pildījuma metāla slazds

Metinot 317L - vai savienojot 316L ar 317L -, izmantojiet pildmetālu ER317L. Metinātajā metālā ir jābūt vismaz tikpat daudz molibdēna kā pret koroziju izturīgākajā parastajā metālā. Ja metināt 317L ar špakteli ER316L, metināšanas lodītes kļūst par korozijas vājo punktu un iegremdēsies pirms apkārtējā 317L -, pārvarot visu 317L norādīšanas mērķi.

Tā ir izplatīta un dārga kļūda šajā jomā. Ražotājs, kas pieradis pie 316L metināšanas, var automātiski sasniegt ER316L pildvielu. Ja savienojums faktiski ir 317 l (vai 316 l-līdz-317 l), nogulsnētais metinātais metāls satur tikai ~2,5% molibdēna, bet parastajā metālā ir ~3,5%. Hlorīda vidē metināšanas lodītes - ar apakšējo PREN - kļūst par pirmo vietu, kur izveidot bedri. Rezultāts ir metināta šuve, kas sabojājas ar prioritāru koroziju tieši tajā vietā, kur papildu maksas 317L bija jānodrošina aizsardzība. Vienmēr norādiet un pārbaudiet ER317L pildvielu 317L darbam.

[Avots] AWS A5.9/A5.9M - Nerūsējošā tērauda metināšanas elektrodu un stieņu specifikācija.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Kāda ir atšķirība starp 316L un 317L?

A. Atšķirība ir molibdēna un hroma saturs. 316L satur 2–3% molibdēna un 16–18% hroma; 317L ir 3-4% molibdēna un 18-20% hroma. Abos ir mazāks vai vienāds ar 0,03% oglekļa. Papildu molibdēns 317L nodrošina tai par aptuveni 25% lielāku izturību pret punktveida koroziju un plaisu koroziju hlorīdu vidē, kā arī labāku izturību pret reducējošām skābēm, piemēram, sērskābi un fosforskābi.

J: Kad man vajadzētu izmantot 317L, nevis 316L?

A: Lietojiet 317L, ja vide satur hlorīdus (jūras ūdens, iesāļš ūdens, sālījumi, balinātāji) vai reducējošās skābes (sērskābe, fosforskābe, taukskābes), kas var izraisīt 316L iedobumu vai koroziju. Tipiski pielietojumi: dūmgāzu atsērošanas skruberi, fosforskābes iztvaicētāji, taukskābju apstrāde, celulozes un papīra balināšana un jūras ūdens/iesāls siltummaiņi. Ja vidē nav hlorīdu vai reducējošo skābju, pietiek ar 316L un lētāk.

J: Vai 317L ir dārgāks par 316L?

A: Jā, 317L parasti maksā par 15-30% vairāk nekā 316L, jo tajā ir vairāk molibdēna, hroma un niķeļa - — visi dārgie leģējošie elementi. Piemaksa ir pamatota, ja tā novērš punktkorozijas bojājumus, kas izmaksātu daudz vairāk nekā materiāla uzlabošana. Vidēs, kas nesatur hlorīdu, augstākās kvalitātes izmaksas tiek iztērētas, un 316 l ir labāka vērtība.

J: Kas ir PREN?

A: PREN (punktu pretestības ekvivalents skaitlis) ir formula, kas aprēķina pretestību punktos: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Jo augstāks ir labāks. 316L PREN ir ~24-26; 317L ir ~29-31. Aptuvens rādītājs ir PREN, kas ir lielāks par 32, lai izmantotu jūras ūdeni un virs 40, lai izmantotu hlorīdu.. 317L, aptuveni 30 l, ir nozīmīgs solis virs 316 L, taču joprojām ir zemāks par īstu jūras ūdens kvalitātes sakausējumu, piemēram, 904 l un superdupleksu.

J: Vai 317L var metināt?

A: Jā, 317L ir viegli metināms, un, tāpat kā 316L, tam nav nepieciešama pēc-metinājuma termiskā apstrāde, jo tajā ir mazāks par 0,03% vai vienāds ar to oglekļa. Galvenais noteikums ir izmantot ER317L pildmetālu (AWS A5.9), lai metinātais metāls atbilstu lielākajam parastā metāla molibdēna saturam. Izmantojot 316 l pildvielu 317 l savienojumā, tiek izveidots zemāks-PREN metinājuma šuves slānis, kas, izmantojot hlorīdu, izveidojas pirms apkārtējā metāla.

J: Vai 317L ir piemērots jūras ūdenim?

A: 317L is better than 316L in seawater, but it is not the ultimate seawater material. For continuous seawater immersion at ambient temperature, 317L performs reasonably well. For warm seawater (>30 grādi), lielas-plūsmas jūras ūdens vai plaisu apstākļos, apsveriet augstākus sakausējumus: 904L, 254 SMO (S31254), super duplex 2507 vai 6Mo superaustenitics. 316L parasti nav ieteicams iegremdēt jūras ūdenī, jo tas veidos bedres.

J: 316L pret 317L vs 904L - kā izvēlēties?

A: Izmantojiet 316L vispārējai korozijai bez hlorīdiem vai reducējošajām skābēm (pārtikas, farmācijas, arhitektūras). Izmantojiet 317 L mērenas hlorīda vai reducējošās -skābes (iesāļa ūdens, FGD, fosforskābe) lietošanai. Izmantojiet 904L agresīvai hlorīda lietošanai (jūras ūdens iegremdēšana, karstie hlorīdi), kur ar 317L nepietiek. Katrs solis palielina molibdēnu un izturību pret koroziju, bet arī maksā -, izvēlieties zemāko pakāpi, kas atbilst jūsu prasībām pret koroziju.

J: Kā pārbaudīt, vai saņemu 317L, nevis 316L?

A: Pārbaudiet materiāla pārbaudes ziņojumu (MTR): 317L ir jāuzrāda molibdēns 3,00-4,00%, hroms 18,0-20,0% un niķelis 11,0-15,0%. Rokas XRF (PMI) var atšķirt 317L no 316L, jo tas nosaka lielāku molibdēna saturu - atšķirībā no oglekļa, molibdēnu var noteikt ar XRF. Tas padara 317L lauka pārbaudi salīdzinoši vienkāršu. Pieprasiet EN 10204 3.1 tipa sertifikātu, lai apstiprinātu ķīmisko sastāvu.