317L vs 316L rozsdamentes acél: Amikor az extra molibdén különbséget tesz a lyukasztással szemben

316 literes acéla legszélesebb körben használt rozsdamentes acél a korrozív használat során, és ennek jó oka van: könnyen hegeszthető, ellenáll az általános korróziónak, és olcsóbb, mint a legtöbb magasabb minőségű ötvözet. De van egy hibaüzemmód, ahol a 316L csendesen cserbenhagyja a mérnököket, - megelőzve a korróziót kloridban-dús környezetben. A tengervíz, a sós sós hűtővíz, az útsó, a technológiai sóoldat és még a part menti páratartalom is okozhatja a 316L-ben apró, mély gödrök kialakulását, amelyek áthaladnak a fémfalon, és szivárgást okoznak - gyakran látható figyelmeztetés nélkül.

A 317L pontosan erre a helyzetre létezik. A 316L és a 317L közötti teljes különbség egyetlen elemben rejlik: a molibdén. 316L 2-3% molibdént tartalmaz; 317L 3-4%-ot tartalmaz. Ez az extra 1% molibdén, valamivel több krómmal kombinálva (18-20% vs 16-18%), nagyjából 25%-kal növeli az ötvözet ütésállóságát – ez elég ahhoz, hogy különbséget jelentsen a 3 évig tartó hőcserélő és a 15 éves élettartamú hőcserélő között. Az „L” mindkét minőségben azt jelenti, hogy „alacsony szén-dioxid- vagy 3 százalékos tisztaság” (Le, 0 %). szenzibilizáció.

Ha a 316L-es alkatrésze kloridionokat (Cl⁻) - különösen meleg vagy savas kloridokat - lát, és a lyukak miatt aggódik, akkor frissítsen 317 literre. A 15-30%-os költségprémium nagyjából 25%-kal nagyobb ütésállóságot biztosít, ami olcsó biztosítás a klorid-gödrösödés meghibásodása ellen. Ha a környezetben nincsenek kloridok, a 316 liter általában elegendő és gazdaságosabb. Röviden: 316L az alapértelmezett, 317L a kloridos frissítés.

Kémiai összetétel

A 316L és 317L ugyanazt az ausztenites bázist és ugyanazt az ultra-alacsony széntartalmú (0,03% vagy kevesebb), de három ötvözőelemben különböznek: molibdén (2-3% vs 3-4%), króm (16-18% vs 18-20%), v10-18% vs. 11-15%). Az extra molibdén a döntő különbség – ez az az elem, amely ellenáll a lyuk- és réskorróziónak kloridos környezetben. A két évfolyamon minden más lényegében ugyanaz.

Mindkét minőség a 300-sorozatú ausztenites rozsdamentes acélok családjába tartozik, és az "L" utótagot jelenti, ami "alacsony szén-dioxid-tartalmú" (kevesebb, mint 0,03%) a hegesztési varratérzékenységgel szembeni maximális ellenállás érdekében. A molibdén a meghatározó ötvözőelem, amely elválasztja a 316/317 családot a sima 304-től. A 316L-ben a molibdén 2% és 3% között mozog. 317L-ben 3% és 4% között mozog. Ez egy jelentős ugrás: a molibdén drága és erős, és ~2,5%-ról ~3,5% molibdénre változtatja a 316L-t "tengeri minőségű" ötvözetté.

Miért ellenáll a molibdén kilyukadásának - A tudomány egyszerű nyelven

A molibdén ellenáll a lyukacsosodásnak, mert erősebbé és önjavítóbbá teszi az acélfelületen lévő króm-oxid védőréteget. Amikor egy kloridion megtámadja a film gyenge pontját, az ötvözetben lévő molibdén vízzel reagál, és molibdátokat képez, amelyek újra-foltozzák a sérült filmet. Több molibdén=gyorsabb és teljesebb önjavító-javítása=kevesebb szivárgássá váló gödrök. Ez az oka annak, hogy a rozsdamentes acél mérlegek ütésállósága szinte közvetlenül molibdéntartalommal.

A rozsdamentes acél ellenáll a korróziónak egy láthatatlan, öngyógyuló króm-oxid (Cr₂O₃) film miatt, amely oxigén jelenlétében képződik a felületén. Ez a film mindössze néhány nanométer vastag - ezerszer vékonyabb, mint egy emberi haj -, mégis ez teszi a rozsdamentes acélt "rozsdamentessé". A probléma az, hogy a kloridionok agresszív film{5}}törők. A kloridion mikroszkopikus gyenge ponton (szulfidzárvány, karcolás, szemcsehatár) áthatolhat az oxidfilmen, és megtámadhatja az alatta lévő csupasz fémet.

Amint egy gödör elindul, ön{0}}gyorsul: a gödör belseje savassá válik, és oxigén-hiányos lesz, ami megakadályozza, hogy a film újra-alakuljon, míg a környező fém passzív marad. Ez létrehoz egy apró galvánelemet - egy miniatűr akkumulátort -, ahol a gödör belseje az anód (gyorsan korrodálódik), a környező felület pedig a katód (védett). Az eredmény egy keskeny, mély lyuk, amely a teljes falvastagságon áthaladhat, miközben a felület többi része érintetlennek tűnik. A kátyúzás pontosan azért veszélyes, mert lokalizált: egy cső a teljes tömegének 0,01%-át veszítheti el a korrózió miatt, mégis teljesen meghibásodhat egyetlen átmenő-falakból.

A molibdén megszakítja ezt a folyamatot. Az ötvözetben lévő molibdén feloldódik a gödöroldatban, és elősegíti a fémfelület újra-passziválását, molibdátvegyületeket képezve, amelyek megakadályozzák a támadást, és lehetővé teszik az oxidfilm újra-képződését. A magasabb molibdén azt jelenti, hogy az ötvözet gyorsabban képes helyreállítani a film sérülését, mint a kloridok. Ez az oka annak, hogy a 317L ~3,5% molibdénnel lényegesen jobban ellenáll a lyukasztásnak, mint a 316L ~2,5%-kal.

PREN - A pontozási ellenállást mérő szám

A PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) a rozsdamentes acélok pontozási ellenállás szerinti rangsorolásának szabványos módja: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. 316L PREN értéke körülbelül 24-26; A 317L PREN értéke körülbelül 29-31. Ez az 5 pontos különbség valódi, mérhető javulást jelent a klorid-pontosodás elleni ellenállásban – és ez szinte teljes egészében az extra 1%-os molibdénnek köszönhető.

A PREN formula egy gyors szűrési eszköz, nem garancia. Egyetlen számmal megmondja, hogy egy fokozat megfelelő jelölt-e egy adott kloridos környezetben. Alapszabály: 20 alatti PREN nem alkalmas semmilyen jelentős klorid-expozícióra; A PREN 20-30 kezeli az enyhe vagy mérsékelt kloridokat (sós víz, enyhe tengervíz fröccsenés); A PREN 30-40 kezeli az agresszív kloridokat (tengervízbe merítés, meleg sóoldat); 40 feletti PREN szükséges a súlyos szolgálatokhoz (forró tengervíz, fehérítő, savas kloridok). Figyelje meg, hová esik a 316L és a 317L: a 316L a „mérsékelt” sáv aljához közel helyezkedik el, míg a 317L eléri a csúcsot – ez jelentős lépés, bár még mindig az igazi tengervíz-minőségű ötvözetek alatt van.

Korrózióállóság

Klorid-tartalmú környezetben a 317L döntően jobban ellenáll a lyuk- és réskorróziónak, mint a 316L. A 317 liter kritikus lyukképződési hőmérséklete (CPT) nagyjából 25-35 fok, szemben a 316 literes 15-20 fokkal – ami azt jelenti, hogy a 317 liter 10-15 fokkal melegebb kloridoldatot tolerál a lyukasztás megkezdése előtt. A réskorrózió esetében a rés hasonló: a 317L túlél kloridos körülmények között, amelyek gyorsan réskorrodálnák a 316L-t, különösen a tömítések, lerakódások és rögzítőelemek alatt.

A lyukkorrózió olyan helyi támadás, amely kis, mély lyukakat hoz létre az egyébként sima felületen. A réskorrózió közeli rokona: a támadás a szűk résekben - a tömítések, alátétek, csavarfejek alatt, hegesztési fröccsenés, tengeri növekedés vagy felgyülemlett lerakódások - alatt jelentkezik, ahol a környezet stagnál, oxigén-kimerül és megsavanyodik. A réskorrózió általában agresszívebb, mint a lyukkorrózió, mivel a rés geometriája felfogja a kloridokat és a savat, miközben kizárja a védőfólia javításához szükséges oxigént.

Mindkét meghibásodási módot kritikus hőmérséklet jellemzi: a CPT (kritikus pitting hőmérséklet) vagy a CCT (kritikus rés hőmérséklete) alatt az ötvözet ellenáll a támadásoknak; felette támadás indul és terjed. Ezeket a hőmérsékleteket szabványos tesztekkel (ASTM G48) mérik vas-klorid oldatban. A 316L-es CPT általában 15-20 fok körüli, míg a 317L-es 25-35 fok körüli hőmérsékletet tesztel. Ez a 10-15 fokos különbség a gyakorlatban igen jelentős: ez a különbség a trópusi tengervizet túlélő hőcserélő és a hónapokon belül gödrös hőcserélő között.

Kén- és foszforsav - A 317L másik előnye

A lyukacsosodáson túl a 317L a redukáló savak -, különösen a kén- és foszforsav - tekintetében is felülmúlja a 316L-t, mivel magasabb molibdén-, króm- és nikkeltartalma javítja az ezekben a savakban található redukáló (oxigén-hiányos) körülményekkel szembeni ellenállást. Ezért a 317L a foszforsav elpárologtatók, zsírsavfeldolgozás és kénsav kezelés hagyományos anyaga a vegyiparban és az élelmiszeriparban.

Ez egy fontos szempont, amelyet sok mérnök figyelmen kívül hagy: a 317L nem csak egy „jobban-ellenálló 316L” -, hanem bizonyos savakkal szemben is jobban ellenáll. A kénsav (H2SO4) és a foszforsav (H3PO4) redukáló savak, ami azt jelenti, hogy megtámadják a fémet, ahol az oxigén szűkös - magában a savban -, nem pedig az oxigénben{7}}dús felületen. A magasabb króm (18-20%), molibdén (3-4%) és nikkel (11-15%) 317L-ben jobb ellenállást biztosít ezekkel a redukáló körülményekkel szemben, mint a 316L.

A klasszikus példa a foszforsav előállítása és elpárologtatása. A nedves-eljárás során alkalmazott foszforsav kloridokat és fluoridokat tartalmaz, amelyek 316 literes gödröt okoznak, ezért ebben a szolgáltatásban a 317 liter az elpárologtató csövek, fűtőberendezések és szivattyúk szabványos anyaga. Hasonlóképpen, a zsírsav-feldolgozásnál (étolajok, szappanok, mosószerek) a 317L jobban ellenáll a forró savas körülményeknek, mint a 316L. Ha az alkalmazás kénsavat vagy foszforsavat - tartalmaz még szerény koncentrációban is, az - 317L a biztonságosabb választás.

Általános korrózió

Az általános (egyenletes) korrózióhoz nem-kloridos, nem savas környezetben - légköri expozícióban az édesvíz, az élelmiszerekben lévő enyhe szerves savak - 316L és 317L lényegében azonos teljesítményt nyújtanak, mivel az általános korrózióállóságot elsősorban a krómtartalom szabályozza, amely mindkét minőségben közel van. A 317L-ért fizetett prémium nem vásárol semmit ezekben az enyhe környezetekben, ezért a 316L továbbra is a gazdaságos alapértelmezés az általános-célú korrozív szolgáltatásnál.

Ez a döntő ellenpontja a 317L-es előnynek: nem általánosan jobb. Kloridok vagy redukáló savak nélküli környezetben a 317 literben lévő extra molibdén elpazarol, és 15{5}}30%-kal többet kell fizetnie a korrózióállóságért, amelyet soha nem fog használni. Sóoldat nélküli élelmiszer-feldolgozáshoz, gyógyszerészeti berendezésekhez, építészeti alkalmazásokhoz és általános vegyszerkezeléshez, amely kloridmentes, a 316L a megfelelő, gazdaságos választás. Az anyagválasztás készsége annak ismerete, hogy a klorid vagy sav veszélye mikor elég valós ahhoz, hogy indokolja a 317L-es frissítést.

Mechanikai Tulajdonságok

A 317L valamivel erősebb, mint a 316L szobahőmérsékleten: minimális szakítószilárdsága 515 MPa (75 ksi) szemben a 485 MPa (70 ksi) 316L-rel, minimális folyáshatára pedig 205 MPa (30 ksi) szemben 170 MPa (25 ksi). Ez a 6-20%-os szilárdsági előny a magasabb króm-, molibdén- és nitrogéntartalomból adódik – de ez egy kisebb tényező, nem ok a 317L választására. A 317L használatára vonatkozó döntést nem a szilárdság, hanem a korrózióállóság vezérli.

Alakíthatóság és megmunkálhatóság

Mindkét minőség teljesen ausztenites, nagymértékben alakítható, hegeszthető, és a képlékeny . 317L kissé nehezebb hidegen megmunkálni, mint a 316 literes, mert magasabb az ötvözettartalma (kicsit gyorsabban keményedik), de a különbség a gyakorlatban csekély. A megmunkálás szempontjából mindkét minőség hasonló, bár a 317L magasabb ötvözettartalma kissé csökkenti a megmunkálhatóságot. Egyik fokozat sem edzhető hőkezeléssel - csak hidegmunkával keményednek.

Gyakorlati megjegyzés a gyártóknak: mivel a 317L több molibdént, krómot és nikkelt tartalmaz, a hidegalakítás és megmunkálás során valamivel gyorsabban{1}}keményedik, mint a 316L. Ez azt jelenti, hogy valamivel gyakoribb szerszámcserére és valamivel nagyobb hajlítási sugarakra lehet szükség. Azonban az alkalmazások túlnyomó többségében - a csövek, szerelvények, karimák, lemezek és lemezek - 317L lényegében ugyanolyan egyszerűen készülnek, mint a 316L szabványos rozsdamentes acél eljárással.

[Forrás] ASTM A240/A240M - Standard specifikáció krómhoz és krómhoz-Nikkel rozsdamentes acél lemez, lemez és szalag.

Hegesztés - Mindkettő tisztán hegeszthető, de illeszkedjen a töltőfémhez

A 316L és a 317L is L-minőségű, legfeljebb 0,03% széntartalommal, így mindkettő tisztán hegeszt utólagos-hegesztési hőkezelés nélkül, és ellenáll az érzékenységnek hegesztett állapotban is. A legfontosabb szabály a töltőanyag kiválasztása: 317L-es hézagokhoz használjon ER317L töltőanyagot (AWS A5.9), hogy a hegesztési fém megfeleljen az alapfém magasabb molibdéntartalmának. A 316 literes töltőanyag használata egy 317 literes hézagban alacsonyabb -PREN hegesztési zónát hoz létre -, ami potenciálisan gyengébb pont a klorid-szolgáltatásban.

A Filler Metal Trap

A 317L-es - hegesztésekor vagy a 316L-es és a 317L-es - összeillesztésekor használjon ER317L töltőfémet. A hegesztett fémnek legalább annyi molibdénnek kell lennie, mint a korrózióállóbb-alapfémnek. Ha a 317L-t ER316L töltőanyaggal hegeszti, a hegesztési varrat a korróziós gyenge ponttá válik, és a környező 317L - előtt gödrösödik, meghiúsítva a 317L specifikáció teljes célját.

Ez gyakori és költséges hiba a területen. A 316L hegesztéséhez szokott gyártó automatikusan az ER316L töltőanyag után nyúlhat. Ha a kötés ténylegesen 317 literes (vagy 316 literes-–-317 literes), a lerakódott hegesztési fém csak ~2,5% molibdént tartalmaz, míg az alapfém ~3,5%. Klorid környezetben a hegesztési varrat - alsó PREN-jével - válik az első helyen a gödörbe. Az eredmény egy olyan hegesztés, amely a korrózió miatt tönkremegy pontosan azon a ponton, ahol az extra költségű 317L-nek védelmet kellett volna nyújtania. Mindig adja meg és ellenőrizze az ER317L töltőanyagot a 317L-es munkákhoz.

[Forrás] AWS A5.9/A5.9M - A csupasz rozsdamentes acél hegesztőelektródák és -rudak specifikációja.

Gyakran Ismételt Kérdések

K: Mi a különbség a 316L és a 317L között?

V: A különbség a molibdén- és a krómtartalomban van:{0}}L 2-3% molibdént és 16-18% krómot tartalmaz; A 317L 3-4% molibdént és 18-20% krómot tartalmaz. Mindkettő 0,03% vagy annál kevesebb széntartalmú. A 317 literes extra molibdén nagyjából 25%-kal jobban ellenáll a lyukkorróziónak és a réskorróziónak kloridos környezetben, valamint jobban ellenáll az olyan redukáló savaknak, mint a kénsav és a foszforsav.

K: Mikor használjak 317 litert a 316 liter helyett?

V: Használja a 317L-t, ha a környezet kloridokat (tengervíz, brakkvíz, sóoldat, fehérítő) vagy redukáló savakat (kénsavat, foszfort, zsírsavakat) tartalmaz, amelyek a 316L-t gödrösödést vagy korrodálódást okozhatnak. Tipikus alkalmazások: füstgáz-kéntelenítő gázmosók, foszforsavas elpárologtatók, zsírsavfeldolgozás, cellulóz- és papírfehérítés, valamint tengervíz/sós hőcserélők. Ha a környezetben nincsenek kloridok vagy redukáló savak, a 316 liter elegendő és olcsóbb.

K: A 317L drágább, mint a 316L?

V: Igen, a 317 liter általában 15-30%-kal többe kerül, mint a 316 liter, mivel több molibdént, krómot és nikkelt tartalmaz, - mindezek drága ötvözőelemek. A prémium akkor indokolt, ha megakadályozza a lyukkorróziós meghibásodást, ami jóval többe kerülne, mint az anyagfelújítás. Kloridmentes környezetben a prémium kárba vész, és a 316 liter a jobb érték.

K: Mi az a PREN?

V: A PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) egy képlet, amely megbecsüli a lyukasztási ellenállást: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. A magasabb, annál jobb. 316L PREN értéke ~24-26; 317L-ben ~29-31. Hozzávetőlegesen 32 feletti PREN szükséges a tengervízzel való kiszolgáláshoz, és 40 feletti a súlyos kloridos használathoz{10}}L, körülbelül 30 liternél, jelentős lépés 316 liter felett, de még mindig alacsonyabb a valódi tengervíz-minőségű ötvözetek esetében, mint például a 904 liter és a szuperduplex.

K: A 317L hegeszthető?

V: Igen, a 317L könnyen hegeszthető, és a 316L-hez hasonlóan nem igényel utólagos-hegesztési hőkezelést, mivel széntartalma legfeljebb 0,03%. A legfontosabb szabály az ER317L töltőfém (AWS A5.9) használata, hogy a hegesztési fém megfeleljen az alapfém magasabb molibdéntartalmának. Ha 316 literes töltőanyagot használ egy 317 literes kötésben, akkor egy alacsonyabb -PREN hegesztési varrat keletkezik, amely a környező fém előtt gödörödik kloridos használat során.

K: A 317L jó tengervízhez?

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 fokos ), nagy-áramú tengervíz vagy hasadékos körülmények között vegye figyelembe a magasabb ötvözeteket: 904L, 254 SMO (S31254), super duplex 2507 vagy 6Mo szuperausztenites. 316L általában nem ajánlott tengervízbe meríteni, mert gödrösödik.

K: 316L vs 317L vs 904L - hogyan válasszak?

V: Használja a 316L-t általános maró hatású szerekhez kloridok vagy redukáló savak nélkül (élelmiszer, gyógyszerészet, építészeti). Használjon 317 litert mérsékelt klorid- vagy redukálósavas-adagoláshoz (sós víz, FGD, foszforsav). Használjon 904 litert az agresszív kloridos használathoz (merítés tengervízbe, forró kloridok), ahol a 317 liter nem elég. Minden lépés növeli a molibdént és a korrózióállóságot, de költséget is jelent - válassza ki a legalacsonyabb minőséget, amely megfelel a korróziós követelményeknek.

K: Hogyan ellenőrizhetem, hogy 317L-t kapok, és nem 316L-t?

V: Ellenőrizze az anyagvizsgálati jelentést (MTR): a 317L-nek molibdénnek 3,00-4,00%-nak, krómnak 18,0-20,0%-nak és nikkelnek 11,0-15,0%-nak kell lennie. A kézi XRF (PMI) meg tudja különböztetni a 317L-t a 316L-től, mivel a magasabb molibdéntartalmat érzékeli – a szénnel ellentétben a molibdén XRF-vel kimutatható. Ez viszonylag egyszerűvé teszi a 317L helyszíni ellenőrzését. Kérjen EN 10204 3.1 típusú tanúsítványt a kémia megerősítéséhez.