Erot 300-sarjan ruostumattomien terästen välillä
300-sarjan austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat sarja rautapohjaisia kromi-nikkeliseoksia, jotka on suunniteltu kestämään korroosiota. Tämä yhdessä erinomaisen muovattavuuden, kulutuskestävyyden ja lämpötilan kestävyyden kanssa tekevät niistä yleisiä rakennusmateriaaleja putkistojärjestelmissä.
Erot metalliseosten välillä ovat pieniä, mutta tarkoituksellisia. Vaikka niitä voidaan käyttää vaihtokelpoisesti monissa sovelluksissa, joskus on ihanteellinen ratkaisu. Tällaisissa tilanteissa vaihdot voivat heikentää käyttöikää.
Korroosionkestävyys
Koska korroosionkestävyys on yksi tärkeimmistä syistä, miksi loppukäyttäjät valitsevat metalliletkun, levitysmateriaali ohjaa tyypillisesti seosten valintaa. 304:ää käytetään usein, koska se on kustannustehokkain vaihtoehto, vaikka 321 ja erityisesti 316 tarjoavat paremman korroosionkestävyyden. Tästä syystä useimmat Penflex-letkut valmistetaan 321- tai 316L-letkuista.
Punos on yleensä 304 litraa, koska se ei joudu kosketuksiin virtausaineen kanssa, mutta 316 litra on vaihtoehto, jos sovellus on syövyttävässä ympäristössä, kuten meressä, meren päällä tai lähellä - tai jos letkun ulkopinta on alttiina syövyttävälle aineelle. materiaalia tippumalla, suihkeella, valumalla jne.
Erityisen syövyttävissä sovelluksissa ylivertaiset korroosionkestävyysominaisuudet löytyvät korkeamman nikkelin pitoisuuksista, kuten Monel® 400 ja Hastelloy® C276.
300-sarjan ruostumattomat teräkset: kemiallinen koostumus
Alla olevassa taulukossa on esitetty yleisimpien metalliletkuteollisuudessa käytettyjen 300-sarjan ruostumattomien terästen kemiallinen koostumus. Yksittäiset luvut tarkoittavat ASTM 240 -vaatimusten mukaista suurinta sallittua prosenttiosuutta.
| 304 | 304L | 316 | 316L | 321 | |
| Kromi | 18% – 20% | 18% – 20% | 16% – 18% | 16% – 18% | 17% – 19% |
| Nikkeli | 8% – 10.5% | 8% – 12% | 10% – 14% | 10% – 14% | 9% – 12% |
| Molybdeeni | 2% – 3% | 2% – 3% | |||
| Hiili | 0.08% | 0.03% | 0.08% | 0.03% | 0.08% |
| Mangaani | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
| Fosfori | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% |
| Rikki | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% |
| Pii | .75% | .75% | .75% | .75% | .75% |
| Titaani | 5 x (C + N) min – 0,70 % | ||||
| Typpi | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% |
| Rauta | Saldo | Saldo | Saldo | Saldo | Saldo |
304:ää pidetään korroosionkestävyyden lähtökohtana. Lajiin 321 ja 316 on lisätty erilaisia seostuskomponentteja korroosionkestävyyden lisäämiseksi.
304L:n ja 316L:n tapauksessa hiili on poistettu. "L" tarkoittaa "vähähiiltä". Vähähiiliset seokset ovat vähemmän alttiita kovametallisaostukselle Heat Affected Zone (HAZ) -alueella kuin niiden vakiotyyppiset vastineet.
Kromi ja hiili voivat sekoittua hitsauslämmössä muodostaen kromikarbideja raerajoilla. Tämä reaktio kuluttaa kromikerrosta, joka antaa ruostumattomalle teräkselle sen korroosionkestäviä ominaisuuksia, mikä tekee HAZ:sta lopulta kemiallisen hyökkäyksen kohteen. Yksi tapa torjua karbidin saostumista on vähentää hiilen määrää perusmateriaalissa.
Toinen tehokkaampi tapa on lisätä titaania metalliin, kuten 321:n tapauksessa. Tyypin 321 tapauksessa titaani vetää puoleensa hiiltä sen sijaan, että se vetää puoleensa kromista. Tämä auttaa varmistamaan, että passiivinen kromikerros pysyy ehjänä.
Sekä 316L:n että 321:n kanssa hitsauksen jälkeiset puhdistusprosessit voivat eliminoida karbidin jäännössaostuman aiheuttaman korroosion.
Pistekorroosionkestävyys
Molybdeenia lisätään 316-laatuihin lisäämään pistekorroosionkestävyyttä, erityisesti kloridien läsnä ollessa. Sopivan lejeeringin valinnan helpottamiseksi kehitettiin kemialliseen koostumukseen perustuva yhtälö. PREN tai pistekorroosionkestävyys on teoreettinen tapa verrata eri metalliseosten pistekorroosionkestävyyttä.
| Metalliseos | PREN |
| 304, 304L, 309, 310, 321 | 18.0 – 20.0 |
| 316, 316L | 22.6 – 27.9 |
| 317, 317L | 27.9 – 33.2 |
| AL-6XN | 39.8 – 45.1 |
| Inconel® 625 | 46.4 – 56.0 |
| Hastelloy® C-276 | 64.0 – 73.8 |
Varotoimenpiteiden toteuttaminen sen varmistamiseksi, että HAZ muistuttaa enemmän perusmateriaaleja korroosionkestävyyden suhteen, ja pistekorroosion suunnittelu on tärkeää, jos korroosionkestävyys on etusijalla. Sovelluksissa, joissa korroosio ei ole ongelma, mikä tahansa 300-sarjan seoksista tuottaa todennäköisesti samanlaisia tuloksia.
300-sarjan ruostumattomien terästen korroosioaste
Toinen tapa osoittaa näiden metalliseosten erilaiset korroosionkestävyystasot on ottaa huomioon odotettavissa olevat korroosion nopeudet. Hinnat vaihtelevat kemikaaleittain, ja ne on kuvattu Penflexin korroosionkestävyystaulukossa. Kun ajatellaan, kuinka paljon metallia kuluu pois vuosittain, ero korroosionkestävyyden välillä näkyy helpommin.
Ja mitä tulee korroosionkestävyyteen, ei ole otettava huomioon vain seos, vaan myös seoksen seinämän paksuus. Olemme koonneet toisen tiedotteen käsittelemään tätä aihetta.
Alennustekijät korkeissa lämpötiloissa
Mikään muu materiaali ei voi säilyttää ominaisuuksiaan niin suurella lämpötilaerolla kuin metalli. Kaikki alle 0 F-asteen tarvitsee todennäköisesti metallia, joten kryogeeniset sovellukset ovat yleinen tapaus metalliletkulle. Jotkut austeniittisista ruostumattoman teräksen mekaanisista ominaisuuksista itse asiassa paranevat alhaisissa lämpötiloissa! Kaikki yli 400 astetta F vaatii myös metallia, joten erittäin kyllästettyä höyryä tai terästehtaissa tai uuneissa olevat sovellukset ovat myös todennäköisiä skenaarioita metalliletkulle.
On tärkeää muistaa, että kohonneiden lämpötilojen myötä painearvot laskevat, ja näissä tekijöissä on joitain eroja tavallisten 300-sarjan ruostumattomien terästen välillä. Alennuskertoimet perustuvat punosseokseen.
| Lämpötila F | 304/304L | 316/316L | 321 |
| 70 | 1 | 1 | 1 |
| 150 | 0.95 | 0.93 | 0.97 |
| 200 | 0.91 | 0.89 | 0.94 |
| 250 | 0.88 | 0.86 | 0.92 |
| 300 | 0.85 | 0.83 | 0.88 |
| 350 | 0.81 | 0.81 | 0.86 |
| 400 | 0.78 | 0.78 | 0.83 |
| 450 | 0.77 | 0.78 | 0.81 |
| 500 | 0.77 | 0.77 | 0.78 |
| 600 | 0.76 | 0.76 | 0.77 |
| 700 | 0.74 | 0.76 | 0.76 |
| 800 | 0.73 | 0.75 | 0.68 |
| 900 | 0.68 | 0.74 | 0.62 |
| 1000 | 0.6 | 0.73 | 0.6 |
| 1100 | 0.58 | 0.67 | 0.58 |
| 1200 | 0.53 | 0.61 | 0.53 |
| 1300 | 0.44 | 0.55 | 0.46 |
| 1400 | 0.35 | 0.48 | 0.42 |
| 1500 | 0.26 | 0.39 | 0.37 |
Lämpötilan alennuskertoimet 321:lle ja 304:lle ovat korkeammat kuin 316 noin 700 asteeseen F asti ja sitten päinvastoin, kun 316:lla on korkeammat vähennyskertoimet kuin 321 ja 304. Mitä korkeampi vähennyskerroin, sitä korkeammat painearvot pysyvät.
Esimerkiksi, jos haluat laskea maksimikäyttöpaineen P4-sarjan ¾" 321 ruostumattomasta teräksestä valmistetulle aaltopahviletkulle, jossa on yksi kerros 304 litran punosta, joka toimii 800 asteessa F, kerro työpaine (940 PSIG) sopivalla vähennyskertoimella (.73). .
Letkun työpaine 800 astetta F on 686 PSIG.
Penflex kehitti vähennyskertoimensa kerättyään raakatiedot vetolujuudesta korkeissa lämpötiloissa tärkeimmiltä materiaalitoimittajilta ja ottanut kunkin luokan alhaisimmat arvot eri seoksille. Tästä syystä ne voivat olla konservatiivisempia kuin NAHADin tai ISO 10380:n julkaisemat vähennystekijät.
On tärkeää muistaa päätyhelojen maksimi käyttölämpötila ja niiden kiinnitystapa on myös huomioitava työskenneltäessä kohonneilla käyttölämpötiloilla.
Yli 1000 asteen lämpötiloissa suosittelemme usein Inconel® 625:tä.
Koko hakemus huomioon ottaen
Kuten edellä mainittiin, monissa sovelluksissa letkulejeeringin vaihtamisella on vain vähän vaikutusta letkun suorituskykyyn. Kuitenkin, kun lämpötilat nousevat, paineet nousevat tai letkut kiertävät usein, meidän on kiinnitettävä erityistä huomiota.
Lämpötilan, paineen ja liikkeen vaikutukset voivat lisääntyä, mikä johtaa korroosioon ennakoitua nopeammin, jos levitysaineet olisivat olleet ainoa tekijä korroosiolaskelmissamme. Vaikka erot 300-sarjan ruostumattomien terästen välillä saattavat tuntua pieniltä, voimme alkaa nähdä, kuinka nopeasti ne voivat suurentua.
