317Л вс 316Л нерђајући челик: када додатни молибден чини разлику у отпорности на точење

316Л челикје нерђајући челик који се најчешће користи у корозивној употреби, и то са добрим разлогом: лако се завари, отпоран је на општу корозију и кошта мање од већине виших легура. Али постоји режим квара у којем 316Л тихо пушта инжењере да смање - корозију у облику јаме у окружењима богатим хлоридима-. Морска вода, боћата расхладна вода, со на путу, процесни сланици, па чак и обална влага могу проузроковати да 316Л развије ситне, дубоке јаме које пролазе кроз метални зид и узрокују цурење - често без видљивог упозорења.

317Л постоји управо за ову ситуацију. Цела разлика између 316Л и 317Л се своди на један елемент: молибден. 316Л садржи 2-3% молибдена; 317Л садржи 3-4%. Тај додатни 1% молибдена, у комбинацији са нешто више хрома (18-20% наспрам 16-18%), подиже отпорност легуре на ломљење за отприлике 25% - довољно да значи разлику између измењивача топлоте који траје 3 године и оног који траје 15. "Л" у оба разреда значи "Мање угљеника од 0 или једнако чистимо". без сензибилизације.

Ако ће ваша 316Л компонента видети хлоридне јоне (Цл⁻) - посебно топле или киселе хлориде - и питинг је режим квара због којег бринете, надоградите на 317Л. Премија трошкова од 15-30% даје вам отприлике 25% већу отпорност на удубљење, што је јефтино осигурање од неуспеха са ломљењем хлорида. Ако околина нема хлорида, 316Л је обично довољан и економичнији. Укратко: 316Л је подразумевана, 317Л је надоградња хлорида.

Хемијски састав

316Л и 317Л деле исту аустенитну базу и исти ултра-ниски угљеник (мање или једнако 0,03%), али се разликују у три легирајућа елемента: молибден (2-3% наспрам 3-4%), хром (16-18% наспрам 0,18-20% и 18-20%) 11-15%). Додатни молибден је одлучујућа разлика – то је елемент који је отпоран на корозију у облику пукотина и пукотина у хлоридним срединама. Све остало у вези са две оцене је у суштини исто.

Обе класе припадају породици аустенитног нерђајућег челика серије 300- и носе суфикс „Л“, што значи „ниско угљеник“ (мање или једнако 0,03%) за максималну отпорност на осетљивост завара. Молибден је основни легирајући елемент који одваја породицу 316/317 од обичног 304. У 316Л, молибден се креће од 2% до 3%. У 317Л се креће од 3% до 4%. Ово је значајан скок: молибден је скуп и моћан, а прелаз са ~2,5% на ~3,5% молибдена је оно што претвара 316Л у легуру "поморског квалитета".

Зашто се молибден опире удубљивању - Наука једноставним језиком

Молибден је отпоран на удубљење јер чини заштитни филм хром-оксида на површини челика јачим и самопоправљивијим. Када хлоридни јон нападне слабу тачку у филму, молибден у легури реагује са водом и формира молибдате, који поново-закрпе оштећени филм. Више молибдена=брже и потпуније само-поправи=мање рупа које прерастају у цурења. Због тога се отпорност на таложење нерђајућег челика скала скоро директно са садржајем молибдена.

Нерђајући челик је отпоран на корозију због невидљивог, самолечивог филма хром-оксида (Цр₂О₃) који се формира на његовој површини у присуству кисеоника. Овај филм је дебео само неколико нанометара - хиљадама пута тањи од људске косе -, али то је оно што чини нерђајући челик „нерђајућим“. Проблем је у томе што су хлоридни јони агресивни{5}}разбијачи филма. Хлоридни јон може да пробије оксидни филм на микроскопској слабој тачки (укључак сулфида, огреботина, граница зрна) и нападне голи метал испод.

Једном када се јама покрене, она се-убрзава сама: унутрашњост јаме постаје кисела и недостаје кисеоник-, што спречава да се филм поново-формира, док околни метал остаје пасиван. Ово ствара сићушну галванску ћелију - минијатурну батерију - где је унутрашњост јаме анода (брзо кородира), а околна површина је катода (заштићена). Резултат је уска, дубока рупа која може тунелирати кроз целу дебљину зида, док остатак површине изгледа нетакнут. Удубљење је опасно управо зато што је локализовано: цев може да изгуби 0,01% своје укупне тежине због корозије, али да потпуно пропадне из једне рупе кроз{9}}зид.

Молибден прекида овај процес. Молибден у легури се раствара у раствору јаме и помаже поново-пасивацији металне површине, формирајући молибдатна једињења која блокирају напад и омогућавају да се оксидни филм поново-формира. Више молибдена значи да легура може поправити оштећење филма брже него што га хлориди могу разбити. Због тога је 317Л, са ~3,5% молибдена, отпоран на ломљење знатно боље од 316Л са ~2,5%.

ПРЕН - Број који квантификује отпорност на питтинг

ПРЕН (Еквивалентни број отпорности на питтинг) је стандардни начин рангирања нерђајућих челика према отпорности на точење: ПРЕН=%Цр + 3.3 × %Мо + 16 × %Н. 316Л има ПРЕН од приближно 24-26; 317Л има ПРЕН од приближно 29-31. Тај размак од 5 тачака представља стварно, мерљиво побољшање отпорности на хлоридну рупицу – и скоро у потпуности је последица додатног 1% молибдена.

ПРЕН формула је брзи алат за скрининг, а не гаранција. То вам говори, у једном броју, да ли је класа разуман кандидат за дато окружење хлорида. Као правило: ПРЕН испод 20 је неприкладан за било какво значајно излагање хлоридима; ПРЕН 20-30 рукује благим до умереним хлоридима (бочата вода, лагано прскање морске воде); ПРЕН 30-40 рукује агресивним хлоридима (урањање у морску воду, топли слани раствори); ПРЕН изнад 40 је потребан за тешку употребу (врућа морска вода, избељивач, кисели хлориди). Приметите где падају 316Л и 317Л: 316Л се налази близу дна „умереног“ појаса, док 317Л достиже његов врх – значајан корак навише, иако је још увек испод правих легура за морску воду.

Отпорност на корозију

У срединама које{0}}садрже хлорид, 317Л је знатно отпорнији на корозију удубљења и пукотина од 316Л. Критична температура удубљења (ЦПТ) за 317Л је отприлике 25-35 степени, у односу на 15-20 степени за 316Л - што значи да 317Л може да толерише растворе хлорида 10-15 степени топлије пре него што почне питинг. За корозију у пукотинама, јаз је сличан: 317Л преживљава у условима хлорида који би брзо кородирали 316Л, посебно испод заптивки, наслага и причвршћивача.

Питтинг корозија је локализовани напад који производи мале, дубоке рупе на иначе глаткој површини. Корозија на пукотинама је њен блиски рођак: напад који се јавља у уским празнинама - испод заптивки, подложака, глава вијака, прскања завара, морског раста или нагомиланих наслага - где околина стагнира, кисеоник-осиромашена и закисељена. Корозија пукотина је генерално агресивнија од удубљења јер геометрија пукотина задржава хлориде и киселину док искључује кисеоник потребан за поправку заштитног филма.

Оба начина квара карактерише критична температура: испод ЦПТ (критична температура удубљења) или ЦЦТ (критична температура пукотина), легура је отпорна на напад; изнад ње, напад се покреће и шири. Ове температуре се мере стандардизованим тестовима (АСТМ Г48) у раствору гвожђе хлорида. ЦПТ за 316Л је типично око 15-20 степени, док 317Л тестира око 25-35 степени. Та разлика од 10-15 степени је веома значајна у пракси: то је разлика између измењивача топлоте који преживи тропску морску воду и оног који пропада у року од неколико месеци.

Сумпорна и фосфорна киселина - Друга предност 317Л

Осим удубљења, 317Л такође надмашује 316Л у редукцији киселина -, посебно сумпорне и фосфорне киселине -, јер његов већи садржај молибдена, хрома и никла побољшава отпорност на редукционе (кисеоничке-недостатке) услове који се налазе у овим киселинама. Због тога је 317Л традиционални материјал за испариваче фосфорне киселине, прераду масних киселина и руковање сумпорном киселином у хемијској и прехрамбеној индустрији.

Ово је важна тачка коју многи инжењери занемарују: 317Л није само „316Л отпорнији-отпорнији на питтинг-, већ је и отпорнији на одређене киселине. Сумпорна киселина (Х₂СО₄) и фосфорна киселина (Х₃ПО₄) су редукујуће киселине, што значи да нападају метал где је кисеоник оскудан - унутар саме киселине -, а не на површини богатој кисеоником-. Више хрома (18-20%), молибдена (3-4%) и никла (11-15%) у 317Л дају му бољу отпорност на ове редукционе услове од 316Л.

Класичан пример је производња и испаравање фосфорне киселине. Фосфорна киселина у влажном-процесу садржи хлориде и флуориде који би могли да испуне 316Л, тако да је 317Л стандардни материјал за цеви испаривача, грејаче и пумпе у овој служби. Слично томе, у преради масних киселина (јестива уља, сапуни, детерџенти), 317Л је отпорнији на вруће киселе услове боље од 316Л. Ако ваша примена укључује сумпорну или фосфорну киселину - чак и у умереним концентрацијама - 317Л је сигурнији избор.

Општа корозија

За општу (уједначену) корозију у не-хлоридним, не-киселим срединама - изложености атмосфери, слаткој води, благим органским киселинама у храни - 316Л и 317Л делују у суштини идентично, јер општа отпорност на корозију зависи углавном од садржаја хрома, који је близак садржају хрома. Премијум за 317Л вам ништа не купује у овим благим окружењима, због чега 316Л остаје економична подразумевана вредност за корозивну услугу опште намене.

Ово је кључни контрапункт предности 317Л: није универзално бољи. У срединама без хлорида или редукујућих киселина, додатни молибден у 317Л се троши и плаћате 15-30% више за отпорност на корозију коју никада нећете користити. За прераду хране без раствора соли, фармацеутску опрему, архитектонске апликације и опште хемијско руковање без хлорида, 316Л је исправан, економичан избор. Вештина у одабиру материјала је знати када је опасност од хлорида или киселине довољно стварна да оправда надоградњу 317Л.

Мецханицал Пропертиес

317Л је нешто јачи од 316Л на собној температури: његова минимална затезна чврстоћа је 515 МПа (75 кси) наспрам 485 МПа (70 кси) за 316Л, а минимална граница течења је 205 МПа (30 кси) наспрам 170 МПа (25 кси). Ова предност од 6-20% снаге долази од већег садржаја хрома, молибдена и азота – али то је мањи фактор, а не разлог да изаберете 317Л. Одлука да се користи 317Л је вођена отпорношћу на корозију, а не чврстоћом.

Формабилност и обрадивост

Обе врсте су потпуно аустенитне и веома се могу обликовати, заварљиве и дуктилне. 317Л је нешто теже за хладно-обрађивање од 316Л због већег садржаја легуре (ради-очвршћава се мало брже), али је разлика у пракси мала. За машинску обраду, обе врсте су сличне, мада већи садржај легуре 317Л мало смањује обрадивост. Ниједна врста се не очвршћава топлотном обрадом - већ се очвршћава само хладним радом.

Практична напомена за произвођаче: пошто 317Л садржи више молибдена, хрома и никла, ради-очвршћава се нешто брже од 316Л током хладног обликовања и машинске обраде. То значи да ће можда бити потребне нешто чешће промене алата и нешто већи радијуси савијања. Међутим, за огромну већину примена - цеви, фитинзи, прирубнице, плоче и лимови - 317Л производи у суштини са истом лакоћом као 316Л користећи стандардне поступке од нерђајућег челика.

[Извор] АСТМ А240/А240М - Стандардна спецификација за хром и хром-Никалне плоче, лимове и траке од нерђајућег челика.

Заваривање - Оба заварују чисто, али одговарају металу за пуњење

И 316Л и 317Л су Л-врсте са мање од или једнако 0,03% угљеника, тако да оба заварују чисто без термичке обраде после-заваривања и отпорна су на преосетљивост у-завареном стању. Кључно правило је одабир додатног метала: за спој од 317Л користите пунило ЕР317Л (АВС А5.9) тако да метал шава одговара већем садржају молибдена у основном металу. Коришћење пунила 316Л у споју од 317Л ствара нижу-ПРЕН зону заваривања -, потенцијалну слабу тачку у раду са хлоридима.

Замка од метала за пуњење

Када заварите 317Л - или спајате 316Л са 317Л - користите ЕР317Л додатни метал. Метал шава мора имати најмање онолико молибдена колико и основни метал-отпорнији на корозију. Ако заварите 317Л са ЕР316Л пунилом, заварени слој постаје слаба тачка корозије и испуцаће се испред околног 317Л - чиме се побеђује целокупна сврха спецификације 317Л.

Ово је честа и скупа грешка на терену. Произвођач навикнут на заваривање 316Л може аутоматски посегнути за ЕР316Л пунилом. Када је спој заправо 317Л (или 316Л-до-317Л), депоновани метал шава завршава са само ~2,5% молибдена, док основни метал има ~3,5%. У окружењу са хлоридом, зрна заваривања - са својим доњим ПРЕН-ом - постаје прво место за удубљење. Резултат је завар који се поквари због преференцијалне корозије тачно на месту где је додатни трошак 317Л требало да пружи заштиту. Увек наведите и проверите ЕР317Л пунило за рад са 317Л.

[Извор] АВС А5.9/А5.9М - спецификација за голе електроде и шипке за заваривање од нерђајућег челика.

Често постављана питања

П: Која је разлика између 316Л и 317Л?

О: Разлика је у садржају молибдена и хрома. 316Л има 2-3% молибдена и 16-18% хрома; 317Л има 3-4% молибдена и 18-20% хрома. Оба имају мање или једнако 0,03% угљеника. Додатни молибден у 317Л даје му отприлике 25% већу отпорност на корозију удубљења и пукотина у хлоридним срединама, плус бољу отпорност на редукујуће киселине као што су сумпорна и фосфорна киселина.

П: Када треба да користим 317Л уместо 316Л?

О: Користите 317Л када околина садржи хлориде (морска вода, боћата вода, слане воде, избељивач) или редукционе киселине (сумпорне, фосфорне, масне киселине) које би изазвале удубљење или корозију 316Л. Типичне примене: чистачи за одсумпоравање димних гасова, испаривачи фосфорне киселине, прерада масних киселина, бељење целулозе и папира и измењивачи топлоте морске воде/бочате. Ако околина нема хлорида или редукционих киселина, 316Л је довољан и јефтинији.

П: Да ли је 317Л скупљи од 316Л?

О: Да, 317Л обично кошта 15-30% више од 316Л јер садржи више молибдена, хрома и никла - све скупе легирајуће елементе. Премија је оправдана када се спречи квар од корозије, што би коштало много више од надоградње материјала. У окружењима без хлорида, премиум се губи, а 316Л је боља вредност.

П: Шта је ПРЕН?

О: ПРЕН (Еквивалентни број отпорности на удубљење) је формула која процењује отпорност на питтинг: ПРЕН=%Цр + 3.3 × %Мо + 16 × %Н. Више је боље. 316Л има ПРЕН од ~24-26; 317Л има ~29-31. Као груби водич, ПРЕН изнад 32 је потребан за употребу у морској води, а изнад 40 за тешку употребу хлорида. 317Л, на ~30, је значајан корак изнад 316Л, али још увек испод правих легура за морску воду као што су 904Л и супер дуплекс.

П: Може ли се 317Л заварити?

О: Да, 317Л се лако завари и, као и 316Л, не захтева термичку обраду после-заваривања јер садржи мање од или једнако 0,03% угљеника. Кључно правило је да се користи додатни метал ЕР317Л (АВС А5.9) тако да метал шава одговара већем садржају молибдена у основном металу. Коришћењем пунила од 316Л у споју од 317Л ствара се нижи-ПРЕН заварени слој који ће се издубити испред околног метала у хлоридној употреби.

П: Да ли је 317Л добар за морску воду?

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 степени), високог-протока морске воде или услова са пукотинама, узмите у обзир више легуре: 904Л, 254 СМО (С31254), супер дуплек 2507 или 6Мо супер аустенитик. 316Л се генерално не препоручује за урањање у морску воду јер ће се удубити.

П: 316Л вс 317Л вс 904Л - како да изаберем?

О: Користите 316Л за општу корозивну употребу без хлорида или редукујућих киселина (храна, фармацеутска, архитектонска). Користите 317Л за умерену употребу хлорида или редукционе{3}}киселине (бочата вода, ФГД, фосфорна киселина). Користите 904Л за агресивну употребу хлорида (урањање у морску воду, врући хлориди) где 317Л није сасвим довољно. Сваки корак навише додаје молибден и отпорност на корозију, али и кошта - одаберите најнижу класу која испуњава ваше захтеве за корозију.

П: Како да проверим да ли добијам 317Л, а не 316Л?

О: Проверите извештај о испитивању материјала (МТР): 317Л мора да показује молибден 3,00-4,00%, хром 18,0-20,0% и никл 11,0-15,0%. Ручни КСРФ (ПМИ) може разликовати 317Л од 316Л јер детектује већи садржај молибдена - за разлику од угљеника, молибден се може детектовати помоћу КСРФ-а. Ово чини верификацију 317Л на терену релативно једноставном. Затражите сертификат ЕН 10204 типа 3.1 да бисте потврдили хемију.