317L vs 316L ruostumaton teräs: kun ylimääräinen molybdeeni tekee eron pisteytyskestävyydestä

316L terästäon yleisimmin käytetty ruostumaton teräs syövyttävässä käytössä, ja hyvästä syystä: se hitsautuu helposti, kestää yleistä korroosiota ja maksaa vähemmän kuin useimmat korkeammat seokset. Mutta on vikatila, jossa 316L pettää hiljaa insinöörit - pistekorroosiota kloridirikkaissa-ympäristöissä. Merivesi, murtovesi jäähdytysvesi, tiesuola, prosessin suolavedet ja jopa rannikon kosteus voivat aiheuttaa 316L:n pieniä, syviä kuoppia, jotka tunnelevat metalliseinän läpi ja aiheuttavat vuotoja - usein ilman näkyvää varoitusta.

317L on olemassa juuri tähän tilanteeseen. Koko ero 316L:n ja 317L:n välillä johtuu yhdestä alkuaineesta: molybdeeni. 316L sisältää 2-3 % molybdeeniä; 317L sisältää 3-4 %. Tämä ylimääräinen 1 % molybdeeni yhdistettynä hieman enemmän kromia (18-20 % vs. 16-18 %) nostaa lejeeringin pistekuormituskestävyyttä noin 25 % - tarpeeksi merkitsemään eroa 3 vuotta kestävän lämmönvaihtimen ja 15 kestävän lämmönvaihtimen välillä. Molemmissa luokissa "L" tarkoittaa "vähähiiltä tai yhtä puhdasta" 0 %). herkistyminen.

Jos 316L-komponenttisi näkee kloridi-ioneja (Cl⁻) - erityisesti lämpimiä tai happamia klorideja - ja pistekorvaus on vikatila, josta olet huolissasi, päivitä 317L:aan. 15-30 %:n palkkio lisää noin 25 % pistesyöpymiskestävyyttä, mikä on halpa vakuutus kloridimurtuman epäonnistumiselle. Jos ympäristössä ei ole klorideja, 316L on yleensä riittävä ja taloudellisempi. Lyhyesti: 316L on oletusarvo, 317L on kloridipäivitys.

Kemiallinen koostumus

316L:llä ja 317L:llä on sama austeniittinen pohja ja sama ultra-vähähiilinen (vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,03 %), mutta eroavat toisistaan kolmen seosaineen suhteen: molybdeeni (2-3 % vs 3-4 %), kromi (16-18 % vs 18-20 %) ja 4 % nikkeliä (v10-10 %) 11-15 %). Ylimääräinen molybdeeni on ratkaiseva ero - se on elementti, joka vastustaa piste- ja rakokorroosiota kloridiympäristöissä. Kaikki muu kahdessa luokassa on periaatteessa sama.

Molemmat lajikkeet kuuluvat 300--sarjan austeniittisten ruostumattomien terästen perheeseen, ja niissä on "L"-liite, joka tarkoittaa "vähähiiltä" (vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,03 %) maksimaalisen hitsin herkistymisen kestävyyden saavuttamiseksi. Molybdeeni on määrittävä seosaine, joka erottaa 316/317-perheen tavallisesta 304:stä. Molybdeenin pitoisuus 316L:ssä on 2–3%. 317 litrassa se vaihtelee 3 prosentista 4 prosenttiin. Tämä on merkityksellinen hyppy: molybdeeni on kallista ja tehokasta, ja molybdeenin siirtyminen ~2,5 %:sta ~ 3,5 %:iin muuttaa 316L:n "merilaatuiseksi" seokseksi.

Miksi molybdeeni vastustaa pisteytystä - Tiede selkeällä kielellä

Molybdeeni kestää pistesyöpymistä, koska se tekee teräksen pinnalla olevasta suojaavasta kromioksidikalvosta vahvemman ja itse{0}}korjautuvan. Kun kloridi-ioni hyökkää kalvon heikkoon kohtaan, lejeeringissä oleva molybdeeni reagoi veden kanssa muodostaen molybdaatteja, jotka{2}}korjaavat vaurioituneen kalvon. Enemmän molybdeenia=nopeammin ja täydellisemmin itse-korjaa=vähemmän kuoppia, jotka kasvavat vuotoiksi. Tästä syystä ruostumattomasta teräksestä valmistettujen pistesyöpymiskestävyys lähes suoraan molybdeenipitoisuuden kanssa.

Ruostumaton teräs kestää korroosiota näkymättömän, itsestään paranevan -kromioksidikalvon (Cr₂O₃) ansiosta, joka muodostuu sen pinnalle hapen läsnä ollessa. Tämä kalvo on vain muutaman nanometrin paksuinen - tuhansia kertoja ohuempi kuin ihmisen hiukset -, mutta se tekee ruostumattomasta teräksestä "ruostumattoman". Ongelmana on, että kloridi-ionit ovat aggressiivisia kalvon rikkojia. Kloridi-ioni voi tunkeutua oksidikalvon läpi mikroskooppisessa heikossa kohdassa (sulfidisulkeuma, naarmu, raeraja) ja hyökätä alla olevan paljaan metallin kimppuun.

Kun kuoppa alkaa, se kiihtyy itsestään: kuopan sisäosa muuttuu happamaksi ja hapen-nälkä, mikä estää kalvoa muodostumasta uudelleen, kun taas ympäröivä metalli pysyy passiivisena. Tämä muodostaa pienen galvaanisen kennon - pienoispariston -, jossa kuopan sisäpuoli on anodi (syövyttää nopeasti) ja ympäröivä pinta on katodi (suojattu). Tuloksena on kapea, syvä reikä, joka voi kulkea koko seinämän paksuuden läpi, kun taas muu pinta näyttää koskemattomalta. Kuoppaus on vaarallista juuri siksi, että se on paikallinen: putki voi menettää 0,01 % kokonaispainostaan ​​korroosion vuoksi, mutta epäonnistua kokonaan yhdestä-seinäkuopasta.

Molybdeeni keskeyttää tämän prosessin. Seoksessa oleva molybdeeni liukenee kuoppaliuokseen ja auttaa passivoimaan uudelleen metallipintaa muodostaen molybdaattiyhdisteitä, jotka tukkivat hyökkäyksen ja sallivat oksidikalvon muodostumisen uudelleen. Korkeampi molybdeeni tarkoittaa, että seos voi korjata kalvovaurioita nopeammin kuin kloridit voivat rikkoa sen. Tästä syystä 317L, jossa on ~3,5 % molybdeeniä, kestää pistesyöpymistä huomattavasti paremmin kuin 316L ~2,5 %:lla.

PREN - Numero, joka ilmaisee pisteresistenssin

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) on tavallinen tapa luokitella ruostumattomien terästen pistelystyskestävyys: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. 316L:n PREN on noin 24-26; 317L:n PREN on noin 29-31. Tämä 5 pisteen ero edustaa todellista, mitattavissa olevaa parannusta kloridipisteiden vastustuskyvyssä - ja se johtuu melkein kokonaan ylimääräisestä 1 % molybdeenistä.

PREN-kaava on nopea seulontatyökalu, ei takuu. Se kertoo yhdellä numerolla, onko arvosana järkevä ehdokas tietyssä kloridiympäristössä. Nyrkkisääntönä: PREN alle 20 ei sovellu mihinkään merkitykselliseen kloridialtistukseen; PREN 20-30 käsittelee lieviä tai kohtalaisia ​​klorideja (murtovesi, kevyt merivesiroiske); PREN 30-40 käsittelee aggressiivisia klorideja (meriveteen upotus, lämpimät suolavedet); PREN yli 40 vaaditaan vakavaan käyttöön (kuuma merivesi, valkaisuaine, happamat kloridit). Huomaa, mihin 316L ja 317L putoavat: 316L on lähellä "kohtalaisen" kaistan alaosaa, kun taas 317L saavuttaa sen huipulla - merkityksellinen askel ylöspäin, vaikka silti alle todellisten merivesilaatuisten metalliseosten.

Korroosionkestävyys

Kloridi{0}}pitoisissa ympäristöissä 317L on ratkaisevasti kestävämpi piste- ja rakokorroosiota vastaan ​​kuin 316L. 317L:n kriittinen pistelämpölämpötila (CPT) on noin 25-35 astetta, kun taas 316L:n 15-20 astetta – mikä tarkoittaa, että 317L sietää kloridiliuoksia 10-15 astetta kuumempia ennen pistekorjauksen alkamista. Rakokorroosion osalta rako on samanlainen: 317L selviää kloridiolosuhteissa, jotka syövyttäisivät nopeasti 316L:n, erityisesti tiivisteiden, kerrostumien ja kiinnittimien alla.

Pistekorroosio on paikallinen hyökkäys, joka tuottaa pieniä, syviä reikiä muuten sileään pintaan. Rakokorroosio on sen läheinen serkku: hyökkäys, joka tapahtuu tiivisteiden, aluslevyjen, pulttien päiden alla olevissa tiukoissa rakoissa, hitsausroiskeissa, merikasvussa tai kerääntyneissä kerrostumissa -, joissa ympäristö pysähtyy, happi-puutetaan ja happamoituu. Rakokorroosio on yleensä aggressiivisempaa kuin pistekorroosio, koska rakogeometria vangitsee klorideja ja happoa samalla kun se sulkee pois suojakalvon korjaamiseen tarvittavan hapen.

Molemmille vikatiloille on tunnusomaista kriittinen lämpötila: alle CPT (kriittinen pistelämpötila) tai CCT (kriittinen rakolämpötila) metalliseos kestää hyökkäystä; sen yläpuolella hyökkäys alkaa ja leviää. Nämä lämpötilat mitataan standardoiduilla testeillä (ASTM G48) ferrikloridiliuoksessa. 316L:n CPT on tyypillisesti noin 15-20 astetta, kun taas 317L testaa noin 25-35 astetta. Tuo 10-15 asteen ero on käytännössä erittäin merkittävä: se eroaa trooppisesta merivedestä selviytyvän lämmönvaihtimen ja kuukausien kuluessa kuoppaan jäävän lämmönvaihtimen välillä.

Rikki- ja fosforihappo - 317L:n toinen etu

Pistojen lisäksi 317L on myös parempi kuin 316L pelkistävissä hapoissa -, erityisesti rikki- ja fosforihapossa -, koska sen korkeampi molybdeeni-, kromi- ja nikkelipitoisuus parantaa vastustuskykyä näiden happojen sisällä esiintyville pelkistyksille (happi-puutteille). Tästä syystä 317L on perinteinen materiaali fosforihaihduttajiin, rasvahappojen käsittelyyn ja rikkihapon käsittelyyn kemian- ja elintarviketeollisuudessa.

Tämä on tärkeä seikka, jonka monet insinöörit jättävät huomiotta: 317L ei ole vain "kuormitusta kestävämpi- 316L" -, vaan se kestää myös paremmin tiettyjä happoja. Rikkihappo (H2SO4) ja fosforihappo (H3PO4) ovat pelkistäviä happoja, mikä tarkoittaa, että ne hyökkäävät metalliin, jossa happea on vähän - itse hapon sisällä - sen sijaan, että se sijaitsee happi{7}}rikkaalla pinnalla. Korkeampi kromi (18-20 %), molybdeeni (3-4 %) ja nikkeli (11-15 %) 317 litrassa antavat sille paremman kestävyyden näille pelkistysolosuhteille kuin 316 litrassa.

Klassinen esimerkki on fosforihapon tuotanto ja haihdutus. Märkä-prosessifosforihappo sisältää klorideja ja fluorideja, jotka aiheuttaisivat kuopan 316L, joten 317L on vakiomateriaali höyrystinputkille, lämmittimille ja pumpuille tässä palvelussa. Vastaavasti rasvahappokäsittelyssä (ruokaöljyt, saippuat, pesuaineet) 317L kestää kuumia happamia olosuhteita paremmin kuin 316L. Jos sovelluksesi sisältää rikki- tai fosforihappoa - jopa vaatimattomina pitoisuuksina, - 317L on turvallisempi valinta.

Yleinen korroosio

Yleisessä (tasaisessa) korroosiossa ei--kloridi-, ei--happamissa ympäristöissä - ilmakehälle altistuminen, makea vesi, miedot orgaaniset hapot elintarvikkeissa - 316L ja 317L toimivat olennaisesti samalla tavalla, koska yleistä korroosionkestävyyttä säätelee pääasiassa kromipitoisuus, joka on lähellä molemmissa luokissa. 317L:n premium-hinta ei osta sinulle mitään näissä leutoissa ympäristöissä, minkä vuoksi 316L on edelleen taloudellinen oletusarvo yleiskäyttöön syövyttäville palveluille.

Tämä on ratkaiseva vastakohta 317L:n edulle: se ei ole yleisesti parempi. Ympäristöissä, joissa ei ole klorideja tai pelkistäviä happoja, 317 litran ylimääräinen molybdeeni menee hukkaan, ja maksat 15-30 % enemmän korroosionkestävyydestä, jota et koskaan käytä. Elintarvikkeiden jalostukseen ilman suolaliuosta, farmaseuttisiin laitteisiin, arkkitehtonisiin sovelluksiin ja yleiseen kemikaalien käsittelyyn, joka on kloriditon, 316L on oikea ja taloudellinen valinta. Materiaalinvalinnan taito on tietää, milloin kloridi- tai happouhka on riittävän todellinen oikeuttamaan 317L-päivityksen.

Mekaaniset ominaisuudet

317L on hieman vahvempi kuin 316L huoneenlämmössä: sen pienin vetolujuus on 515 MPa (75 ksi) verrattuna 485 MPa (70 ksi) 316L:iin ja sen pienin myötölujuus on 205 MPa (30 ksi) vs. 170 MPa (25 ksi). Tämä 6-20 % vahvuusetu johtuu korkeammasta kromi-, molybdeeni- ja typpipitoisuudesta – mutta se on vähäinen tekijä, ei syy valita 317L. Päätös 317L:n käytöstä johtuu korroosionkestävyydestä, ei lujuudesta.

Muovattavuus ja työstettävyys

Molemmat lajikkeet ovat täysin austeniittisia ja hyvin muovattavia, hitsattavia, ja sitkeä. 317L on hieman vaikeampi kylmätyöstää- kuin 316L korkeamman seosainepitoisuutensa vuoksi (se toimii-kovettuu hieman nopeammin), mutta ero on käytännössä pieni. Työstössä molemmat lajit ovat samanlaisia, vaikka 317L:n korkeampi seosainepitoisuus vähentää hieman työstettävyyttä. Kumpikaan laatu ei ole lämpökäsittelyllä karkaistava - ne kovetetaan vain kylmätyöstöllä.

Käytännöllinen huomautus valmistajille: koska 317L sisältää enemmän molybdeeniä, kromia ja nikkeliä, se{1}}kovettuu jonkin verran nopeammin kuin 316L kylmämuovauksen ja koneistuksen aikana. Tämä tarkoittaa, että työkalun vaihto on hieman tiheämpi ja taivutussäteet voivat olla hieman suurempia. Kuitenkin suurimmassa osassa käyttötarkoituksia - putket, liittimet, laipat, levyt ja levyt - 317L valmistetaan olennaisesti samalla helposti kuin 316L käyttämällä ruostumattoman teräksen normaaleja käytäntöjä.

[Lähde] ASTM A240/A240M - Standardivaatimukset kromille ja kromille-nikkeliruostumaton teräslevy, -levy ja -nauha.

Hitsaus - Molemmat hitsaavat siististi, mutta sopivat täytemetalliin

Sekä 316L että 317L ovat L--laatuja, joissa hiilipitoisuus on enintään 0,03 %, joten molemmat hitsaavat siististi ilman jälki-hitsauksen lämpökäsittelyä ja kestävät herkistymistä hitsattuina. Pääsääntö on täytemetallin valinta: käytä 317L liitokseen ER317L-täyteainetta (AWS A5.9), jotta hitsausmetalli vastaa perusmetallin korkeampaa molybdeenipitoisuutta. 316 litran täyteaineen käyttäminen 317 litran liitokseen luo alemman-PREN-hitsausvyöhykkeen - potentiaalisen pistesyöpymisheikon kohdan kloridipalvelussa.

Täytemetalliloukku

Käytä ER317L-täytemetallia hitsattaessa 317L - tai liittäessäsi 316L:tä 317L:ään -. Hitsimetallissa on oltava vähintään yhtä paljon molybdeeniä kuin korroosionkestävämmässä -jalometallissa. Jos hitsaat 317L:n ER316L-täyteaineella, hitsauspalosta tulee korroosion heikko kohta ja se tulee kuoppaan ennen ympäröivää 317L:ää - tuhoaen koko 317L:n määrittelyn tarkoituksen.

Tämä on yleinen ja kallis virhe alalla. Valmistaja, joka on tottunut hitsaamaan 316L, voi automaattisesti kurkottaa ER316L-täyteainetta. Kun liitoksen tilavuus on 317 litraa (tai 316 litraa---317 litraa), saostettuun hitsausmetalliin jää vain ~2,5 % molybdeeniä, kun taas perusmetallissa on ~3,5 %. Kloridiympäristössä hitsipalosta - alemmalla PREN:llä - tulee ensimmäinen kuoppapaikka. Tuloksena on hitsi, joka katkeaa suositellun korroosion takia juuri siinä kohdassa, jossa ylimääräisen 317L:n piti tarjota suojaa. Määritä ja tarkista aina ER317L-täyteaine 317L-töihin.

[Lähde] AWS A5.9/A5.9M - Paljaan ruostumattoman teräksen hitsauselektrodien ja -tankojen erittely.

Usein kysytyt kysymykset

K: Mitä eroa on 316L:n ja 317L:n välillä?

V: Erona on molybdeeni- ja kromipitoisuus. 316L:ssä on 2–3 % molybdeeniä ja 16–18 % kromia; 317L sisältää 3-4 % molybdeeniä ja 18-20 % kromia. Molemmissa on vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,03 % hiiltä. Ylimääräinen molybdeeni 317 litrassa antaa sille noin 25 % paremman piste- ja rakokorroosionkestävyyden kloridiympäristöissä sekä paremman kestävyyden pelkistäviä happoja, kuten rikki- ja fosforihappoa, vastaan.

K: Milloin minun pitäisi käyttää 317 litraa 316 litran sijaan?

V: Käytä 317L, kun ympäristö sisältää klorideja (merivesi, murtovesi, suolavettä, valkaisuainetta) tai pelkistäviä happoja (rikki-, fosfori-, rasvahappoja), jotka aiheuttaisivat 316L:n kuoppia tai syöpymistä. Tyypillisiä käyttökohteita: savukaasujen rikinpoistopesurit, fosforihappohaihduttimet, rasvahappojen käsittely, massan ja paperin valkaisu sekä merivesi/murtopitoiset lämmönvaihtimet. Jos ympäristössä ei ole klorideja tai pelkistäviä happoja, 316L on riittävä ja halvempi.

K: Onko 317L kalliimpi kuin 316L?

V: Kyllä, 317L maksaa tyypillisesti 15-30 % enemmän kuin 316L, koska se sisältää enemmän molybdeeniä, kromia ja nikkeliä -, kaikki kalliit seosaineet. Premium on perusteltu, kun se estää pistekorroosiovaurion, joka maksaisi paljon enemmän kuin materiaalipäivitys. Kloridittomissa ympäristöissä premium menee hukkaan, ja 316 litraa on parempi hinta-laatusuhde.

K: Mikä on PREN?

V: PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) on kaava, joka arvioi pisteresistanssin: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Korkeampi on parempi. 316L:n PREN on ~24-26; 317L on ~29-31. Karkeana ohjeena voidaan sanoa, että PREN-arvo on yli 32 merivesihuollossa ja yli 40 kovassa kloridihuollossa{10}}L, ~30, on merkittävä askel yli 316 litran, mutta silti alle todellisten merivesilaatuisten metalliseosten, kuten 904L ja superduplex.

K: Voidaanko 317L hitsata?

V: Kyllä, 317L hitsautuu helposti ja, kuten 316L, ei vaadi jälki-hitsauksen lämpökäsittelyä, koska se sisältää enintään 0,03 % hiiltä. Pääsääntönä on käyttää ER317L-täytemetallia (AWS A5.9), jotta hitsausmetalli vastaa perusmetallin korkeampaa molybdeenipitoisuutta. 316 litran täyteaineen käyttäminen 317 litran liitokseen luo matalamman-PREN-hitsauksen, joka kuoppaa ennen ympäröivää metallia kloridikäytössä.

K: Onko 317L hyvä merivedelle?

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 astetta), korkean -virtauksen merivesi tai rakoiset olosuhteet, harkitse korkeampia seoksia: 904L, 254 SMO (S31254), super duplex 2507 tai 6Mo superaustenitics. 316L:tä ei yleensä suositella meriveteen upotukseen, koska se aiheuttaa kuoppia.

K: 316L vs 317L vs 904L - miten valitsen?

V: Käytä 316L:tä yleiseen syövyttämiseen ilman klorideja tai pelkistäviä happoja (elintarvikkeet, lääkkeet, arkkitehtuuri). Käytä 317 litraa maltilliseen kloridi- tai pelkistävään-happoon (murtovesi, FGD, fosforihappo). Käytä 904L aggressiiviseen kloridihuoltoon (meriveteen upottaminen, kuumat kloridit), kun 317L ei ole aivan tarpeeksi. Jokainen askel lisää molybdeeniä ja korroosionkestävyyttä, mutta myös maksaa - valitse alhaisin korroosiovaatimuksiasi vastaava laatu.

K: Kuinka varmistan, että saan 317L enkä 316L?

V: Tarkista materiaalitestiraportti (MTR): 317L:n tulee näyttää molybdeeniä 3,00-4,00 %, kromia 18,0-20,0 % ja nikkeliä 11,0-15,0 %. Kädessä pidettävä XRF (PMI) pystyy erottamaan 317L:n 316L:stä, koska se havaitsee korkeamman molybdeenipitoisuuden – toisin kuin hiili, molybdeeni on havaittavissa XRF:llä. Tämä tekee 317L:n kenttätarkastuksesta suhteellisen yksinkertaista. Pyydä EN 10204 Type 3.1 -sertifikaatti vahvistaaksesi kemian.