Что общего у труб из нержавеющей стали 316 и 316L
Обе марки относятся к аустенитному семейству хром-никеля-молибдена. Марка 316 соответствует UNS S31600, марка 316L — UNS S31603; L означает низкоуглеродистый. Типичный химический состав этих двух марок, указанный для труб в ASTM A312 и ASTM A213, составляет от 16,0 до 18,0 процентов хрома, от 10,0 до 14,0 процентов никеля и от 2,00 до 3,00 процентов молибдена. Добавление молибдена отличает их от 304 и 304L, поскольку оно существенно повышает устойчивость к точечной и щелевой коррозии в средах, содержащих хлориды. Вот почему трубы 316 и 316L предназначены для химической обработки, береговых установок, целлюлозно-бумажных заводов, фармацевтического и пищевого оборудования, а также теплообменников в умеренно агрессивной охлаждающей воде.
Обе марки полностью аустенитные, не-немагнитные в отожженном состоянии, легко обрабатываются, обрабатываются и свариваются. Оба поставляются в виде бесшовных или сварных труб и трубок, в холодном-тянутом или горячем-состоянии, и оба обычно поставляются в отожженном на раствор-состоянии.
Содержание углерода, стоимость и механическая прочность
Единственное химическое отличие, которое движет всем остальным, — это углерод. Для марки 316 содержание углерода ограничено максимум 0,08 процента, тогда как для марки 316L ограничено максимум 0,030 процента в соответствии с европейским обозначением материала 1.4404 и примерно 0,035 процента для трубки TP316L в соответствии с ASTM A312. Углерод — это элемент, который образует карбиды хрома на границах зерен, когда аустенитная сталь выдерживается или охлаждается в диапазоне сенсибилизации, примерно от 425 до 815 градусов Цельсия. Эти карбиды истощают хром из соседнего металла и делают границы зерен легким путем для межкристаллитной коррозии.
Сверх-низкое содержание углерода в 316L достигается за счет более тщательного производства стали и более строгого контроля процесса, поэтому 316L обычно имеет небольшую надбавку к цене по сравнению с 316 в расчете на-тонну. Дополнительная плата обычно оправдана везде, где используется сварка, поскольку она устраняет необходимость в термообработке после-сварки многих компонентов.
Поскольку углерод является сильным стабилизатором аустенита и укрепляет аустенитную решетку, нижний-углерод 316L имеет немного меньшую минимальную прочность, чем 316. Различия небольшие и предсказуемые, и они имеют значение главным образом при расчете давления с тонкими-стенками.
| Свойство при комнатной температуре | 316 (S31600) | 316L (S31603) |
|---|---|---|
| Углерод, максимум | 0.08 % | от 0,030 до 0,035 % |
| Минимальный предел текучести, смещение 0,2 % | 205 МПа | 170 МПа |
| Минимальная прочность на растяжение | 515 МПа | 485 МПа |
| Минимальное удлинение | 35 % | 35 % |
| Типичная твердость, отожженный | около 85 гривен | около 80 гривен |
В конструкциях, рассчитанных на повышенные-температуры, положение немного меняется в пользу 316, поскольку более высокое содержание углерода обеспечивает лучшую ползучесть и прочность на разрыв. Поэтому в нормах проектирования указаны допустимые напряжения для стали 316L примерно до 425 градусов Цельсия, тогда как сталь 316 можно использовать при несколько более высоких температурах металла. Если рабочая температура высока и среда не является сильной коррозией, 316 часто является лучшим выбором; там, где температура металла находится в умеренном диапазоне и используются агрессивные среды или сварка, предпочтительнее использовать сталь 316L.
Сварочное поведение и межкристаллитная коррозия
Сварка — это классическое применение, в котором эти два класса разделяются. В зоне термического-воздействия сварного шва 316 металл проходит через область сенсибилизации, и карбиды хрома могут осаждаться на границах зерен. Сварное соединение из стали 316 может быть более восприимчиво к межкристаллитной коррозии, чем основной металл, и для эксплуатации в коррозионных условиях необходим отжиг раствора после сварки при температуре примерно от 1040 до 1120 градусов Цельсия с последующим быстрым охлаждением для восстановления однородности.
В 316L уровень углерода слишком низок для образования значительных карбидных сеток, поэтому зона термического-воздействия остается практически невосприимчивой к сенсибилизации без термической обработки. Это делает 316L практичным выбором для-свариваемых в полевых условиях трубопроводов, тонкостенных-трубных систем, крупных готовых сосудов и любых компонентов, которые не подлежат отжигу после сварки. Когда эти две марки соединяются вместе, обычно используется присадочный металл 316L, такой как ER316L, чтобы в самом сварочном наплавке было мало углерода. Практика изготовления также включает очистку инструментов между деталями из углеродистой стали и нержавеющей стали, продувку корня аргоном, а также травление и пассивацию готовых сварных швов для удаления теплового оттенка.
Коррозионная стойкость и эквивалент устойчивости к точечной коррозии
В отожженном состоянии обе марки ведут себя почти одинаково в условиях общей коррозии, поскольку в них одинаковые уровни хрома, никеля и молибдена. Разница проявляется в состоянии сварки: 316L сохраняет свою стойкость, а 316 — нет, если она не была отожжена. Для ранжирования устойчивости к хлоридной точечной коррозии эквивалентное число стойкости к точечной коррозии рассчитывается как PREN=хрома + 3.3 умноженного на молибден + 16 умноженного на азот. Используя типичные значения состава, 304 соответствует примерно от 18 до 19, 316 и 316L — примерно от 24 до 26, а более высокие -молибденовые марки, такие как 317L, достигают примерно от 29 до 30. Ни 316, ни 316L не подходят для постоянного погружения в теплую морскую воду; для этой задачи обычно выбирают молибден более высокого аустенитного класса, дуплексную нержавеющую сталь или никелевый сплав.
Как выбрать между 316 и 316L
| Условия эксплуатации | Рекомендуемая оценка | Причина |
|---|---|---|
| Технологические трубопроводы, сваренные в полевых условиях, без отжига после сварки-сварки | 316L | Предотвращает сенсибилизацию зоны-пораженной жарой |
| Тонкостенные-трубки для инструментов и теплообменников | 316L | Хорошая свариваемость при небольшой толщине стенки. |
| Высокотемпературный-пар или технологические услуги | 316 | Повышенная прочность на ползучесть и разрыв |
| Конструктивные или несварные компоненты-при умеренной температуре | 316 | Более высокий минимальный предел текучести, более низкая стоимость |
| Компоненты, которые будут полностью отожжены на раствор после изготовления | 316 | Термическая обработка устраняет риск сенсибилизации. |
| Общее архитектурное использование внутри и снаружи помещений | 316 или 316Л | Оба устойчивы к атмосферному и умеренному воздействию хлоридов. |
Проверки при закупке должны включать сертификат завода, номер плавки, отштампованный или нанесенный на трубе, проверку размеров и, для критического обслуживания, химический анализ или испытание на коррозию образцов из поставленной партии.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: 316L прочнее 316?
Нет. Снижение содержания углерода снижает минимальный предел текучести с 205 МПа до 170 МПа и минимальный предел прочности на разрыв с 515 МПа до 485 МПа для труб и трубопроводов, соответствующих стандарту ASTM A312.
Вопрос: Можно ли сваривать трубы 316 и 316L друг с другом?
Да. Соединение обычно используется в смешанных системах, и обычно используется наполнитель с низким-углеродом, такой как ER316L, чтобы сварочный нагар не был более восприимчив к сенсибилизации, чем исходный наполнитель с низким-углеродом.
Вопрос: Нужен ли 316L отжиг на раствор после сварки?
В большинстве случаев с тонкими-стенками и умеренным-давлением низкое содержание углерода предотвращает сенсибилизацию, и отжиг после-сварки не требуется. Тяжелые секции и работа в условиях высокой коррозии могут по-прежнему требовать отжига в растворе при температуре от 1040 до 1120 градусов Цельсия с быстрым охлаждением.
Вопрос: Являются ли 316 и 316L магнитными?
Оба являются аустенитными и практически не-магнитными в отожженном состоянии. Холодная обработка, такая как изгиб или волочение, может привести к образованию небольшого количества мартенсита, вызванного деформацией-, который вызывает слабый магнитный отклик.
Вопрос: Какой класс лучше подходит для прибрежных или морских условий?
Оба хорошо противостоят атмосферному морскому воздействию, и 316L имеет преимущество после сварки. Для зон брызг или постоянного погружения в морскую воду обычно требуется молибден более высокого-класса, например 317L, или дуплексная нержавеющая сталь.
Вопрос: Какова разница в цене между 316 и 316L?
Из-за более жесткого контроля производства стали, необходимого для получения стали с очень низким содержанием углерода, цена на 316L обычно на несколько процентов выше 316 при том же размере и чистоте поверхности. Разрыв сокращается, когда оба сорта в дефиците, и увеличивается для тяжелых-стенных изделий или изделий со специальной-отделкой.