Ανοξείδωτος χάλυβας 316H: Επεξήγηση της αντοχής στη διάβρωση σε υψηλή-Θερμοκρασία

Τι είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας 316H;

Το 316H είναι η-παραλλαγή υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα της οικογένειας 316, που ονομάζεται UNS S31609 και καλύπτεται από το ASTM A240 για πλάκες, φύλλα και λωρίδες, ASTM A312 για σωλήνα και ASTM A213 για σωλήνες λέβητα και υπερθερμαντήρα, όπου παραγγέλνεται ως TP316H. Το επίθημα H προσδιορίζει ένα ελεγχόμενο εύρος άνθρακα από 0,04 έως 0,10 τοις εκατό, σκόπιμα υψηλότερο από το τυπικό 316, επειδή ο άνθρακας είναι το στοιχείο που παρέχει υψηλή{12}}αντοχή ερπυσμού σε ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες.

Όπως ολόκληρη η οικογένεια 316, το 316H περιέχει 2,00 έως 3,00 τοις εκατό μολυβδαίνιο. Ο συνδυασμός ελεγχόμενης υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και μολυβδαινίου το καθιστά υλικό πυρήνα για εξαρτήματα που πρέπει να φέρουν καταπόνηση σε υψηλή θερμοκρασία ενώ παράλληλα αντιστέκονται στη διάβρωση από θειούχο-, χλωριούχο- ή όξινα μέσα. Καθορίζεται όπου οι χαμηλές-ποιότητες άνθρακα χάνουν αντοχή πολύ γρήγορα και όπου το 304H δεν παρέχει αρκετή αντοχή στη διάβρωση.

Χημική Σύνθεση του 316Η

Τα παρακάτω εύρη{0}}ανάλυσης θερμότητας απαιτούνται από το ASTM A240 για το UNS S31609. Η ίδια χημεία ισχύει για το TP316H σύμφωνα με τα ASTM A312 και A213.

Στοιχείο	Περιεχόμενο, % wt
Άνθρακας, C	0.04 - 0.10
Μαγγάνιο, Mn	2,00 μέγ
Φώσφορος, Π	0,045 μέγ
Θείο, Σ	0,030 μέγ
Πυρίτιο, Si	0,75 μέγ
Chromium, Cr	16.0 - 18.0
Νικέλιο, Νι	10.0 - 14.0
Molybdenum, Mo	2.00 - 3.00
Σίδηρος, Fe	Ισορροπία

Το ιαπωνικό αντίστοιχο είναι το SUS316H υπό JIS G4303 και G4304. Το EN 10088-2 δεν αναφέρει βαθμό 316H. Τα ευρωπαϊκά έργα συνήθως διασταυρώνουν-την αναφορά TP316H ανά ASTM A312/A213 ή καθορίζουν μια ισοδύναμη χημεία υψηλής{10}}με μολυβδαίνιο άνθρακα.

Μηχανικές ιδιότητες και υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία

Σύμφωνα με το ASTM A240, το διάλυμα-ανοπτημένη πλάκα και φύλλο 316H θα πληρούν τις ακόλουθες απαιτήσεις θερμοκρασίας δωματίου-:

Ιδιοκτησία	Απαίτηση
Αντοχή σε εφελκυσμό	515 MPa min
Ισχύς διαρροής, μετατόπιση 0,2%.	205 MPa min
Επιμήκυνση σε 2 ίντσες (50 mm)	40 % ελάχ
Σκληρότητα	217 HBW μέγ., 95 HRB μέγ

Στη θερμοκρασία, η ελεγχόμενη περιεκτικότητα σε άνθρακα καρφώνει τα όρια των κόκκων και επιβραδύνει την κίνηση της εξάρθρωσης, γεγονός που αυξάνει την αντοχή ερπυσμού σε σύγκριση με τα 316 λίτρα. Το πρακτικό παράθυρο σέρβις για το 316H είναι περίπου 425 έως 870 μοίρες για συνεχή λειτουργία. Σχεδιαστικοί κώδικες όπως ASME Section VIII και B31.3 καπάκι{7}}υπηρεσία διατήρησης πίεσης κοντά στους 816 βαθμούς για αυτόν τον βαθμό. πάνω από αυτό το εύρος, απαιτούνται υψηλότερες-ανθεκτικές ποιότητες κράματος στη θερμότητα{10}}. Σε ατμόσφαιρες καυσαερίων-αερίων και θείου-, η προσθήκη μολυβδαινίου παρέχει αξιοσημείωτα καλύτερη αντίσταση στη θερμή διάβρωση από το 304H στην ίδια υπηρεσία, γι' αυτό το 316H επιλέγεται για τα θερμά τμήματα λεβήτων, αντιδραστήρων και αποτεφρωτηρίων.

Αντοχή στη διάβρωση σε υψηλές θερμοκρασίες

Δύο μηχανισμοί έχουν σημασία για τη διαβρωτική υπηρεσία υψηλής θερμοκρασίας:

Οξείδωση και σουλφίωση: το χρώμιο σχηματίζει την προστατευτική κλίμακα Cr2O3, ενώ το μολυβδαίνιο βοηθά στην αντίσταση στην επίθεση θείου στις ατμόσφαιρες μείωσης και σουλφίδωσης. Στα καυσαέρια-που φέρουν θείο κοντά στους 800 βαθμούς, οι ποιότητες μολυβδαινίου-που φέρουν θείο είναι σταθερά πιο ανθεκτικές από τις απλές ποιότητες 18-8.

Προσβολή χλωρίου: ο ισοδύναμος αριθμός αντίστασης σκασίματος 316H, που υπολογίζεται από την ονομαστική του σύνθεση, είναι περίπου 25 έως 27, σε σύγκριση με περίπου 19 έως 20 για το 304H, υποδεικνύοντας ουσιαστικά καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση σκασίματος και ρωγμών σε χλωριούχα-που περιέχουν εναποθέσεις και συμπυκνώματα.

Απαιτείται ακόμη προσοχή: σε περιβάλλοντα με έντονα οξειδωτικά χλωριούχα ή όπου υπάρχουν λιωμένα άλατα ή πολυθειονικά οξέα, θα πρέπει να αξιολογούνται ειδικές υψηλότερες-ποιότητες κράματος ή σταθεροποιημένες ποιότητες.

Συγκόλληση και Κατασκευή 316Η

Μέταλλο πλήρωσης: χρησιμοποιήστε πληρωτικό ER316H για AWS A5.9, του οποίου τα επίπεδα άνθρακα και μολυβδαινίου ταιριάζουν με το βασικό μέταλλο. Το πληρωτικό ER316L χαμηλού{3}}άνθρακα μειώνει την αντοχή ερπυσμού της συγκόλλησης και δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για σχεδιασμό υψηλής- θερμοκρασίας.

Εισαγωγή θερμότητας: διατηρήστε μέτρια την εισροή θερμότητας και ελέγξτε τη θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης για να αποφύγετε την υπερβολική κατακρήμνιση καρβιδίου στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-.

Θερμική επεξεργασία: Το 316H χρησιμοποιείται συνήθως σε κατάσταση ανόπτησης σε διάλυμα, 1040 έως 1120 μοίρες που ακολουθείται από ταχεία ψύξη. Η θερμική επεξεργασία μετά{5}}συγκόλλησης δεν απαιτείται για την ανάκτηση διάβρωσης στις περισσότερες περιπτώσεις και μπορεί να είναι επιβλαβής εάν διατηρεί το υλικό στο εύρος ευαισθητοποίησης.

Μορφοποίηση: η εν θερμώ διαμόρφωση πρέπει να τελειώσει πάνω από το εύρος ευαισθητοποίησης, ακολουθούμενη από ανόπτηση διαλύματος. Η ψυχρή μορφοποίηση ακολουθεί τους συνήθεις ωστενιτικούς κανόνες με προσοχή στο ελατήριο και τη σκλήρυνση.

Επιλογή μεταξύ 316H, 316L και 316Ti

Κατάσταση	Προτεινόμενος βαθμός	Λόγος
Συνεχής καταπόνηση σε 425 - 870 βαθμό , διαβρωτικά μέσα	316H	Υψηλή αντοχή ερπυσμού και αντοχή στη διάβρωση του μολυβδαινίου
Συγκολλημένη υπηρεσία κάτω από περίπου 450 μοίρες	316L	Χαμηλό άνθρακα, χωρίς ευαισθητοποίηση, χαμηλότερο κόστος
Μακροχρόνια-στατική υπηρεσία 400 - 900 βαθμού με συγκόλληση	316Ti, UNS S31635	Η σταθεροποίηση τιτανίου αποτρέπει την ευαισθητοποίηση χωρίς υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα
Ήπια εξυπηρέτηση σε υψηλές-θερμοκρασίες, ξηρός αέρας, ευαίσθητη στο κόστος	304H	Δεν απαιτείται μολυβδαίνιο, χαμηλότερο κόστος κράματος

Τυπικές Εφαρμογές

Εξαρτήματα λέβητα και σωλήνες υπερθερμαντήρα και αναθερμαντήρα στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

Υψηλές-χημικοί αντιδραστήρες και γραμμές μεταφοράς που χειρίζονται μέσα που φέρουν χλώριο- ή θείο-

Επιφάνειες θέρμανσης και εξαρτήματα καυσαερίων-των αποτεφρωτηρίων απορριμμάτων

Σωληνώσεις υψηλής-θερμοκρασίας και πολλαπλές σε υπεράκτιες πλατφόρμες

Εξαρτήματα κλιβάνων, πυρήνες βαλβίδων και εξαρτήματα ανεμιστήρα σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Τι σημαίνει το H στο 316H;

Α: Υποδηλώνει ένα ελεγχόμενο εύρος άνθρακα από 0,04 έως 0,10 τοις εκατό, το οποίο παρέχει την ισχύ ερπυσμού που απαιτείται για διαρκή εξυπηρέτηση σε υψηλές{2} θερμοκρασίες. Ο βαθμός καλύπτεται από το ASTM A240 ως UNS S31609 και από το ASTM A312/A213 ως TP316H.

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ 316H και 316L;

Α: Το 316H έχει 0.04 - 0.10 τοις εκατό άνθρακα έναντι 0,035 τοις εκατό μέγιστο για 316L. Ο υψηλότερος άνθρακας δίνει 316H πολύ καλύτερη αντοχή ερπυσμού πάνω από περίπου 500 μοίρες, ενώ το 316L προσφέρει καλύτερη συγκολλησιμότητα και ως{8}}συγκολλημένη αντοχή στη διάβρωση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Ε: Γιατί είναι σημαντικό το μολυβδαίνιο στο 316H;

Α: Το μολυβδαίνιο βελτιώνει την αντίσταση στη διάβρωση με κοιλότητες και ρωγμές σε μέσα που φέρουν χλωριούχα-και στην προσβολή θείου στα καυτά καυσαέρια. Αυτός είναι ο λόγος που το 316H υπερτερεί του 304H σε διαβρωτικό σέρβις υψηλής- θερμοκρασίας.

Ε: Τι μέταλλο πλήρωσης πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τη συγκόλληση 316H;

A: ER316H ανά AWS A5.9, με άνθρακα και μολυβδαίνιο που ταιριάζουν με το βασικό μέταλλο. Το πληρωτικό ER316L θα πρέπει να αποφεύγεται επειδή η συγκόλληση με χαμηλές-άνθρακες θα έχει σημαντικά χαμηλότερη αντοχή ερπυσμού στη θερμοκρασία σχεδιασμού.

Ε: Ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας των 316H;

Α: Η συνεχής υπηρεσία είναι πρακτική μέχρι περίπου 870 μοίρες, ενώ οι κώδικες σχεδιασμού πίεσης περιορίζουν τους υπολογισμούς της τάσης σχεδιασμού σε σχεδόν 816 μοίρες. Πάνω από αυτό το εύρος, απαιτούνται ποιότητες ανθεκτικές στη θερμότητα-με υψηλότερο χρώμιο και νικέλιο.

Ε: Πώς επαληθεύεται η απόδοση 316H σε υψηλές-θερμοκρασίες;

Α: Η δοκιμή ρήξης ερπυσμού σε υψηλή θερμοκρασία, που συνήθως αναφέρεται ως διάρκεια ζωής ρήξης υπό καθορισμένη τάση και θερμοκρασία, είναι η βασική επαλήθευση, η οποία συμπληρώνεται από διακοκκώδη-δοκιμή διάβρωσης, όπως η δοκιμή Strauss ανά ASTM A262 για συγκολλημένα εξαρτήματα.

Συχνές Ερωτήσεις

Q1. Ποια πρότυπα καλύπτουν το 316H και ποιες είναι οι ονομασίες του;
Το 316H χαρακτηρίζεται UNS S31609 και καλύπτεται από το ASTM A240 για πλάκες, φύλλα και λωρίδες, ASTM A312 για σωλήνα και ASTM A213 για σωλήνες λέβητα και υπερθερμαντήρα, όπου παραγγέλνεται ως TP316H. το ιαπωνικό ισοδύναμο είναι SUS316H υπό JIS G4303 και G4304, ενώ το EN 10088-2 δεν αναφέρει βαθμό 316H.

Ε2. Ποια είναι η χημική σύσταση του 316H;
Ανά ASTM A240 για UNS S31609: άνθρακας 0,04-0,10, μαγγάνιο 2,00 μέγιστο, φώσφορος 0,045 μέγιστο, θείο 0,030 μέγιστο, πυρίτιο 0,75 μέγιστο, χρώμιο 16,0-18,000 μέγιστο και νικέλιο 16,0-18,010 και 0,045 μέγ. 2,00-3,00 τοις εκατό, με ισοζύγιο σίδηρο.

Ε3. Ποιες είναι οι μηχανικές απαιτήσεις-της θερμοκρασίας δωματίου;
Η ανόπτηση του διαλύματος-πλάκας και φύλλου 316H θα έχουν ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού 515 MPa, 0,2 τοις εκατό αντοχή διαρροής μετατόπισης 205 MPa, επιμήκυνση 40 τοις εκατό σε 2 ίντσες (50 mm) και σκληρότητα 217 HBW ή μέγιστη 95 ​​HRB.

Ε4. Ποιο είναι το πρακτικό παράθυρο σέρβις του 316H;
Η συνεχής λειτουργία είναι πρακτική από περίπου 425 έως 870 C και σχεδιαστικοί κώδικες όπως ASME Section VIII και B31.3 καπάκι συντήρησης{3}}υπηρεσίας διατήρησης κοντά στους 816 C για αυτόν τον βαθμό. Ο ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης είναι περίπου 25 έως 27, σε σύγκριση με περίπου 19 έως 20 για το 304H.

Q5. Πώς επιλέγεται το 316H έναντι του 316L και του 316Ti;
Επιλέξτε 316H για συνεχή τάση στους 425-870 C σε διαβρωτικά μέσα όπου απαιτείται αντοχή ερπυσμού και αντίσταση στη διάβρωση μολυβδαινίου. 316L για συγκολλημένο σέρβις κάτω από περίπου 450 C. και 316Ti, UNS S31635, για μακροχρόνια στατική εξυπηρέτηση στους 400-900 C με συγκόλληση γιατί η σταθεροποίηση τιτανίου αποτρέπει την ευαισθητοποίηση χωρίς υψηλό άνθρακα.