317L vs 316L roostevaba teras: kui ekstra molübdeen muudab torkekindlust

316L terason kõige laialdasemalt kasutatav roostevaba teras söövitavas keskkonnas ja seda mõjuval põhjusel: see keevitab kergesti, talub üldist korrosiooni ja maksab vähem kui enamik kõrgemaid sulamid. Kuid on rikkerežiim, kus 316L laseb inseneridel - vaikselt alt vedada, tõrjudes korrosiooni -kloriidirikkas keskkonnas. Merevesi, riimne jahutusvesi, teesool, protsessi soolvesi ja isegi ranniku niiskus võivad põhjustada 316L-i pisikesi sügavaid süvendeid, mis tunneldavad läbi metallseina ja põhjustavad lekkeid - sageli ilma nähtava hoiatuseta.

317L on täpselt sellise olukorra jaoks olemas. Kogu erinevus 316L ja 317L vahel taandub ühele elemendile: molübdeen. 316L sisaldab 2-3% molübdeeni; 317L sisaldab 3-4%. See täiendav 1% molübdeen koos veidi rohkema kroomiga (18-20% vs 16-18%) suurendab sulami täppide tekitamise takistust ligikaudu 25% võrra – piisavalt, et tähendada erinevust soojusvaheti vahel, mis kestab 3 aastat, ja soojusvaheti vahel, mis kestab 15 aastat. "L" tähendab mõlemas klassis "madala süsinikusisaldusega või 3% puhast" (0,0 %). sensibiliseerimine.

Kui teie 316L komponent näeb kloriidioone (Cl⁻) - eriti sooje või happelisi kloriide - ja tõrkerežiim, mille pärast olete mures, ülendage 317L-le. 15-30% lisatasu annab teile ligikaudu 25% suurema löögikindluse, mis on odav kindlustus kloriidikahjustuse vastu. Kui keskkonnas ei ole kloriide, siis 316L on tavaliselt piisav ja säästlikum. Lühidalt: 316L on vaikimisi, 317L on kloriidi uuendus.

Keemiline koostis

316L ja 317L jagavad sama austeniitset alust ja sama ultra-madala süsinikusisaldusega (vähem kui 0,03%), kuid erinevad kolme legeeriva elemendi poolest: molübdeen (2-3% vs 3-4%), kroom (16-18% vs 18-20%) (v10-10%), 11-15%). Otsustavaks erinevuseks on lisamolübdeen – see on element, mis on kloriidikeskkonnas vastupidav punkt- ja pragukorrosioonile. Kõik muu kahe klassi kohta on sisuliselt sama.

Mõlemad klassid kuuluvad 300-seeria austeniitse roostevaba terase perekonda ja kannavad järelliidet "L", mis tähendab "madala süsinikusisaldusega" (vähem kui 0,03%), et tagada maksimaalne vastupidavus keevisõmbluse sensibiliseerimisele. Molübdeen on määrav legeerelement, mis eraldab 316/317 perekonna tavalisest 304-st. Molübdeeni sisaldus 316L-s on 2–3%. 317-liitrises mahus on see 3–4%. See on tähendusrikas hüpe: molübdeen on kallis ja võimas ning ~2,5% kuni ~3,5% molübdeen muudab 316L "merekvaliteediga" sulamiks.

Miks molübdeen on täppide tekitamise vastu - Teadus lihtsas keeles

Molübdeen on vastupidav täppide tekkele, kuna see muudab teraspinna kaitsva kroomoksiidkile tugevamaks ja ise{0}}paranevamaks. Kui kloriidiioon ründab kile nõrka kohta, reageerib sulamis olev molübdeen veega, moodustades molübdaate, mis{2}}kahjustatud kile uuesti kinni kleebivad. Rohkem molübdeeni=kiiremini ja täielikumalt ise-parandab=vähem süvendeid, mis muutuvad lekkeks. See on põhjus, miks roostevabast terasest kaalud on peaaegu otseselt molübdeenisisaldusega.

Roostevaba teras on korrosioonikindel nähtamatu, iseparaneva kroomoksiidi (Cr₂O₃) kile tõttu, mis tekib selle pinnale hapniku juuresolekul. See kile on vaid mõne nanomeetri paksune - tuhandeid kordi õhem kui juuksekarvad -, kuid see teeb roostevaba terase roostevabaks. Probleem on selles, et kloriidiioonid on agressiivsed kile{5}murdjad. Kloriidiioon võib tungida läbi oksiidkile mikroskoopilises nõrgas kohas (sulfiidisisend, kriimustus, terapiir) ja rünnata selle all olevat paljast metalli.

Kui süvend algab, kiireneb see ise{0}}: kaevu sisemus muutub happeliseks ja hapniku-näljaseks, mis ei lase kile-reformeeruda, samas kui ümbritsev metall jääb passiivseks. See loob pisikese galvaanilise elemendi - miniaku -, mille süvendi sisemuses on anood (roostetab kiiresti) ja ümbritsevaks pinnaks on katood (kaitstud). Tulemuseks on kitsas sügav auk, mis tunneb läbi kogu seina paksuse, samal ajal kui ülejäänud pind tundub puutumatu. Torude tekkimine on ohtlik just seetõttu, et see on lokaliseeritud: toru võib korrosiooni tõttu kaotada 0,01% oma kogukaalust, kuid ühest läbiva-seinaaugust võib see täielikult puruneda.

Molübdeen katkestab selle protsessi. Sulamis sisalduv molübdeen lahustub süvendi lahuses ja aitab metalli pinda uuesti passiveerida, moodustades molübdaatühendeid, mis blokeerivad rünnaku ja võimaldavad oksiidkilel uuesti moodustuda. Suurem molübdeen tähendab, et sulam suudab kilekahjustusi parandada kiiremini, kui kloriidid suudavad seda purustada. Seetõttu talub 317L, milles on ~3,5% molübdeen, oluliselt paremini kui 316L ~2,5%.

PREN - Punktide tekitamise takistust määrav arv

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) on standardne viis roostevaba terase pingerea määramiseks: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. 316L PREN on ligikaudu 24-26; 317L-i PREN on ligikaudu 29–31. See 5-punktiline vahe näitab tõelist, mõõdetavat kloriidi kahjustuste vastupanuvõime paranemist – ja see on peaaegu täielikult tingitud täiendavast 1% molübdeenist.

PREN valem on kiire sõelumisvahend, mitte garantii. See ütleb teile ühe numbriga, kas hinne on antud kloriidikeskkonna jaoks mõistlik kandidaat. Rusikareegel: PREN alla 20 ei sobi oluliseks kloriidiga kokkupuuteks; PREN 20-30 käsitleb kergeid kuni mõõdukaid kloriide (riimvesi, kerge merevee pritsmed); PREN 30-40 saab hakkama agressiivsete kloriididega (mereveega sukeldamine, soojad soolveed); PREN üle 40 on vajalik tõsiseks tööks (kuum merevesi, valgendi, happelised kloriidid). Pange tähele, kuhu langevad 316L ja 317L: 316L asub "mõõduka" vahemiku alumises osas, samas kui 317L jõuab selle tippu – see on märkimisväärne samm ülespoole, kuigi jääb siiski alla tõelistele mereveekvaliteediga sulamitele.

Korrosioonikindlus

Kloriidi{0}}sisaldavates keskkondades on 317L oluliselt vastupidavam punkt- ja pragukorrosioonile kui 316L. 317 liitri kriitiline aukude tekke temperatuur (CPT) on ligikaudu 25-35 kraadi ja 316 liitrit 15-20 kraadi – see tähendab, et 317 liitrit talub kloriidilahuseid 10–15 kraadi võrra kuumemalt enne aukude eemaldamise algust. Lõhekorrosiooni puhul on vahe sarnane: 317L jääb ellu kloriidi tingimustes, mis 316L kiiresti pragusid korrodeeriks, eriti tihendite, setete ja kinnitusdetailide all.

Punkkorrosioon on lokaalne rünnak, mis tekitab muidu siledale pinnale väikesed sügavad augud. Lõhekorrosioon on selle lähedane sugulane: rünnak, mis tekib tihedates tühikutes - tihendite, seibide, poldipeade all, keevisõmbluste pritsmete, merekasvu või kogunenud lademete - all, kus keskkond muutub seisvaks, hapniku-tühjenemiseks ja hapestamiseks. Lõhekorrosioon on üldiselt agressiivsem kui pistekorrosioon, kuna pragude geomeetria püüab kinni kloriidid ja happe, jättes samal ajal välja kaitsekile parandamiseks vajaliku hapniku.

Mõlemat rikkerežiimi iseloomustab kriitiline temperatuur: allpool CPT-d (kriitiline pitting-temperatuur) või CCT-d (kriitiline pilutemperatuur) peab sulam rünnakule vastu; selle kohal algab ja levib rünnak. Neid temperatuure mõõdetakse standardiseeritud testidega (ASTM G48) raudkloriidi lahuses. 316L CPT on tavaliselt umbes 15-20 kraadi, samas kui 317L testib umbes 25-35 kraadi. See 10–15-kraadine erinevus on praktikas väga oluline: see on erinevus soojusvaheti vahel, mis elab troopilises merevees üle, ja soojusvaheti vahel, mis tekib kuude jooksul.

Väävel- ja fosforhape - 317L teine ​​eelis

Lisaks täppide tekkele edestab 317L 316L ka redutseerivate hapete -, eriti väävel- ja fosforhappe - osas, kuna selle suurem molübdeeni-, kroomi- ja niklisisaldus parandab vastupidavust nendes hapetes esinevatele redutseerivatele (hapniku-näljastele) tingimustele. Seetõttu on 317L traditsiooniline materjal fosforhappe aurustites, rasvhapete töötlemisel ja väävelhappe käitlemisel keemia- ja toiduainetööstuses.

See on oluline punkt, millest paljud insenerid tähelepanuta jätavad: 317L ei ole ainult "rohkem-kindel 316L" -, vaid ka teatud hapete suhtes vastupidavam. Väävelhape (H2SO4) ja fosforhape (H3PO4) on redutseerivad happed, mis tähendab, et nad ründavad metalli, kus hapnikku napib - happe enda sees -, mitte hapniku-rikkal pinnal. Suurem kroomi (18–20%), molübdeeni (3–4%) ja nikli (11–15%) sisaldus 317 liitrises annab sellele redutseerivatele tingimustele parema vastupidavuse kui 316 liitris.

Klassikaline näide on fosforhappe tootmine ja aurustamine. Märgprotsess-fosforhape sisaldab kloriide ja fluoriide, mis tekitavad 316 liitrit auku, seega on 317 liitrit selle teenuse aurustitorude, küttekehade ja pumpade standardmaterjal. Samamoodi peab 317L rasvhapete töötlemisel (toiduõlid, seebid, pesuained) kuumadele happelistele tingimustele paremini vastu kui 316L. Kui teie rakendus hõlmab väävel- või fosforhapet - isegi mõõdukates kontsentratsioonides, - 317L on ohutum valik.

Üldine korrosioon

Üldise (ühtlase) korrosiooni korral mitte-kloriidi, mitte-happelises keskkonnas - atmosfääriga kokkupuutel toimivad mage vesi, toidus sisalduvad nõrgad orgaanilised happed - 316L ja 317L sisuliselt identselt, sest üldist korrosioonikindlust reguleerib peamiselt kroomisisaldus, mis on mõlema klassi puhul lähedane. Lisatasu 317L eest ei osta teile nendes leebetes keskkondades midagi, mistõttu jääb 316L üldotstarbelise söövitava teenuse ökonoomseks vaikeseadeks.

See on 317L eelise oluline kontrapunkt: see pole üldiselt parem. Keskkondades, kus ei ole kloriide ega redutseerivaid happeid, läheb 317 liitrises lisamolübdeen raisku ja te maksate 15-30% rohkem korrosioonikindluse eest, mida te kunagi ei kasuta. Toiduainete töötlemiseks ilma soolveeta, farmaatsiaseadmete, arhitektuuriliste rakenduste ja kloriidivaba üldise keemilise käitlemise jaoks on 316L õige ja ökonoomne valik. Materjalivaliku oskus on teadmine, millal on kloriidi või happe oht piisavalt reaalne, et õigustada 317L uuendamist.

Mehaanilised omadused

317L on toatemperatuuril veidi tugevam kui 316L: selle minimaalne tõmbetugevus on 515 MPa (75 ksi) versus 485 MPa (70 ksi) 316L puhul ja minimaalne voolavuspiir on 205 MPa (30 ksi) versus 170 MPa (25 ksi). See 6-20% tugevuse eelis tuleneb suuremast kroomi-, molübdeeni- ja lämmastikusisaldusest – kuid see on tühine tegur, mitte põhjus, miks valida 317L. Otsus 317L kasutada tuleneb korrosioonikindlusest, mitte tugevusest.

Vormitavus ja töödeldavus

Mõlemad klassid on täielikult austeniitsed ja hästi vormitavad, keevitatavad ning plastilist . 317L-i on külm- veidi raskem töödelda kui 316 liitrit, kuna see sisaldab suuremat sulamisisaldust (töötab{3}}natuke kiiremini), kuid praktikas on erinevus väike. Töötlemisel on mõlemad klassid sarnased, kuigi 317L suurem sulamisisaldus vähendab veidi töödeldavust. Kumbki sort ei ole kuumtöötlemisega karastatud - need kõvenevad ainult külmtöötlemisega.

Praktiline märkus tootjatele: kuna 317L sisaldab rohkem molübdeeni, kroomi ja niklit, kõveneb see külmvormimise ja mehaanilise töötlemise ajal{1}} mõnevõrra kiiremini kui 316L. See tähendab, et tööriistade vahetamine on veidi sagedasem ja vajalik võib olla veidi suurem painderaadius. Enamiku rakenduste - jaoks valmistatakse torud, liitmikud, äärikud, plaadid ja lehed - 317L-i põhimõtteliselt sama lihtsalt kui 316L, kasutades standardseid roostevabast terasest tavasid.

[Allikas] ASTM A240/A240M - Standardne kroomi ja kroomi spetsifikatsioon-niklist roostevabast terasest plaat, leht ja riba.

Keevitamine - Mõlemad keevitavad puhtalt, kuid sobivad täitematerjaliga

Nii 316L kui ka 317L on L-klassid süsinikusisaldusega 0,03% või vähem, nii et mõlemad keevitavad puhtalt ilma järel-keevituse kuumtöötluseta ja taluvad keevitatud olekus tundlikkust. Põhireegel on täitemetalli valik: 317L liitekoha jaoks kasutage täiteainet ER317L (AWS A5.9), et keevismetall sobiks mitteväärismetalli suurema molübdeenisisaldusega. 316-liitrise täiteaine kasutamine 317-liitrises liites loob madalama -PREN-keevitustsooni - potentsiaalse nõrga koha kloriiditeenuses.

Filler Metal Trap

317L - keevitamisel või 316L ja 317L - ühendamisel kasutage täitematerjali ER317L. Keevismetallis peab olema vähemalt sama palju molübdeeni kui korrosioonikindlas -väärismetallis. Kui keevitate 317L täiteainega ER316L, muutub keevisliist korrosiooni nõrgaks kohaks ja läheb enne ümbritsevat 317L - auku, rikkudes kogu 317L määramise eesmärgi.

See on valdkonnas levinud ja kulukas viga. Valmistaja, kes on harjunud keevitama 316L, võib automaatselt jõuda ER316L täiteaine järele. Kui liite maht on tegelikult 317 liitrit (või 316 liitrit- kuni- 317 liitrit), on sadestatud keevismetallis ainult ~2,5% molübdeeni, samas kui mitteväärismetallis on ~3,5%. Kloorikeskkonnas on keevisõmbluse rant - madalama PREN-iga - esimene koht, kus auke teha. Tulemuseks on keevisõmblus, mis ebaõnnestub eeliskorrosiooni tõttu täpselt selles kohas, kus lisatasuline 317L pidi kaitset pakkuma. Täpsustage ja kontrollige alati ER317L täiteainet 317L töö jaoks.

[Allikas] AWS A5.9/A5.9M - Paljast roostevabast terasest keevituselektroodide ja varraste spetsifikatsioon.

Korduma kippuvad küsimused

K: Mis vahe on 316L ja 317L vahel?

V: Erinevus on molübdeeni- ja kroomisisalduses . 316L-s on 2–3% molübdeeni ja 16–18% kroomi; 317L sisaldab 3-4% molübdeeni ja 18-20% kroomi. Mõlemad sisaldavad süsinikku vähem kui 0,03%. 317 liitrises lisamolübdeen annab sellele ligikaudu 25% suurema vastupidavuse täppide ja pragude korrosioonile kloriidikeskkonnas ning parema vastupidavuse redutseerivatele hapetele nagu väävel- ja fosforhape.

K: Millal peaksin kasutama 317L asemel 316L?

V: Kasutage 317L, kui keskkond sisaldab kloriide (merevesi, riimvesi, soolvesi, pleegitus) või redutseerivaid happeid (väävel-, fosfor-, rasvhapped), mis võivad põhjustada 316L-i auke või korrodeerumist. Tüüpilised kasutusalad: suitsugaaside väävlitustamise skruberid, fosforhappe aurustid, rasvhapete töötlemine, paberimassi ja paberi pleegitamine ning merevee/rimmisoojusvahetid. Kui keskkonnas pole kloriide ega redutseerivaid happeid, piisab 316L-st ja on odavam.

K: Kas 317L on kallim kui 316L?

V: Jah, 317L maksab tavaliselt 15-30% rohkem kui 316L, kuna see sisaldab rohkem molübdeeni, kroomi ja niklit - kõik kallid legeerelemendid. Lisatasu on õigustatud, kui see hoiab ära punktkorrosiooni rikke, mis maksaks palju rohkem kui materjali uuendamine. Kloorivabas keskkonnas läheb lisatasu raisku ja 316L on parem väärtus.

K: Mis on PREN?

V: PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) on valem, mis hindab punktide tekitamise takistust: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Kõrgem on parem. 316L PREN on ~24-26; 317L on ~29-31. Ligikaudne juhis võib öelda, et merevee teenindamiseks on vaja üle 32 PREN-i ja tugeva kloriidisisaldusega teenuse jaoks üle 40. 317L, kui see on ~30 liitrit, on märkimisväärne samm üle 316 liitri, kuid siiski alla tõeliste mereveekvaliteediga sulamite, nagu 904 l ja superdupleks.

K: Kas 317L saab keevitada?

V: Jah, 317L keevitab kergesti ja sarnaselt 316L-le ei vaja keevisõmbluse järel-kuumtöötlust, kuna see sisaldab 0,03% või vähem süsinikku. Põhireegel on kasutada täitemetalli ER317L (AWS A5.9), et keevismetall sobiks mitteväärismetalli suurema molübdeenisisaldusega. 316 liitrise täiteaine kasutamine 317 liitrises vuugis loob madalama -PREN-i keevisõmbluse, mis kloriiditöötlemisel süvendab enne ümbritsevat metalli.

K: Kas 317L sobib merevee jaoks?

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 kraadi ), suure-vooluhulgaga merevesi või pragudega tingimused, kaaluge kõrgemaid sulameid: 904L, 254 SMO (S31254), superduplex 2507 või 6Mo superaustenitics. 316L ei ole üldiselt soovitatav merevees sukeldamiseks, kuna see tekitab auke.

K: 316L vs 317L vs 904L - kuidas valida?

V: Kasutage 316L üldiseks söövitavaks hoolduseks ilma kloriidide või redutseerivate hapeteta (toit, farmaatsia, arhitektuur). Mõõduka kloriidi või redutseeriva -happe (riimvesi, FGD, fosforhape) kasutamiseks kasutage 317 liitrit. Kasutage 904L agressiivseks kloriiditeenuseks (mereveekastmine, kuumad kloriidid), kus 317L ei ole päris piisav. Iga samm lisab molübdeeni ja korrosioonikindlust, kuid ka kulu - valige madalaim klass, mis vastab teie korrosiooninõuetele.

K: Kuidas kontrollida, kas ma saan 317L, mitte 316L?

V: Kontrollige materjali testimise aruannet (MTR): 317L peab näitama molübdeeni 3,00-4,00%, kroomi 18,0–20,0% ja niklit 11,0–15,0%. Pihuarvuti XRF (PMI) suudab eristada 317L 316L-st, kuna see tuvastab suurema molübdeenisisalduse – erinevalt süsinikust on molübdeen XRF abil tuvastatav. See muudab 317L välikontrolli suhteliselt lihtsaks. Keemia kinnitamiseks taotlege EN 10204 tüüp 3.1 sertifikaati.