Izvēle starp AISI 304 un AISI 316 nerūsējošā tērauda atloku pasūtījumam ir viens no tiem lēmumiem, kas pirkuma pasūtījumā šķiet nenozīmīgs, taču tam ir nopietnas sekas uz-uz vietas. Abas kategorijas pieder pie austenīta nerūsējošā tērauda saimes, abas atbilst ASTM A182, un abās ir hroma{5}}niķeļa ķīmiskā sastāva, kas nodrošina spēcīgu vispārējo izturību pret koroziju. Taču abas kategorijas nav savstarpēji aizvietojamas, un nepareizās kategorijas norādīšana hlorīdu-saturošai, skābai vai jūras videi parasti nozīmē priekšlaicīgu bedrīšu veidošanos, neplānotu izslēgšanu un nomaiņas izmaksas, kas samazina cenu delta starp abiem materiāliem.
Šajā rokasgrāmatā ir aprakstīta veiktspējas atšķirības pamatā esošā ķīmija, mehāniskās un korozijas īpašības, kas ir svarīgas īstās cauruļvadu sistēmās, nozares -pēc-nozares atlases sistēma un īpašie nosacījumi, kad katrai klasei atbilst pareizā specifikācija. Tas ir rakstīts iepirkumu inženieriem, cauruļvadu projektētājiem un projektu vadītājiem, kuriem nepieciešama tehniski pamatota kategorijas izvēle, nevis vispārīgs pārskats par nerūsējošā tērauda metalurģiju.
Rūpnieciskā nerūsējošā tērauda atloku cauruļvadu sistēma
1. Kas atšķir AISI 304 no AISI 316: Molibdēna faktors
No pirmā acu uzmetiena AISI 304 un AISI 316 ķīmiskie sastāvi izskatās gandrīz identiski. Abi ir dzelzs-sakausējumi ar augstu hroma un niķeļa saturu. Hroms uz virsmas izveido paš-atjaunojošu pasīvo oksīda slāni, un niķelis stabilizē austenīta struktūru un uzlabo izturību plašos temperatūras diapazonos. Vispārējā izturība pret koroziju, metināmība un formējamība ir lieliskas abās kategorijās.
Atšķirība ir molibdēns. AISI 304 satur tikai nelielu daudzumu tā. AISI 316 satur 2 līdz 3% molibdēna kā apzinātu sakausējuma piedevu. Šis molibdēna saturs stiprina pasīvo plēvi elektroķīmiskā līmenī, padarot to daudz izturīgāku pret sadalīšanās mehānismiem, ko izraisa hlorīda joni, īpaši punktveida koroziju un plaisu koroziju. Šie divi atteices režīmi ir atbildīgi par lielāko daļu nerūsējošā tērauda atloku kļūmju rūpnieciskajā apkalpošanā.
| Īpašums | AISI 304 | AISI 316 |
|---|---|---|
| Hroma saturs | 18–20% | 16–18% |
| Niķeļa saturs | 8–10.5% | 10–14% |
| Molibdēna saturs | 0,75% max (izsekošana) | 2.0–3.0% |
| Oglekļa saturs (standarta) | 0,08% maks | 0,08% maks |
| Oglekļa saturs (L pakāpe) | 0,03% max (304L) | 0,03% max (316L) |
| PREN (apm.) | ~18 | ~25 |
| Eiropas ekvivalents | 1.4301 | 1.4401 |
| ASTM kalšanas pakāpe | A182 F304 / F304L | A182 F316 / F316L |
| Relatīvās materiālu izmaksas | Bāze | Aptuveni . +20 līdz 25% |
PREN apzīmē punktveida pretestības ekvivalenta numuru, kas aprēķināts kā %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Tā ir standarta salīdzinošā metrika, lai novērtētu nerūsējošā tērauda markas pret lokalizētu koroziju. Atšķirība starp 304 (PREN ~ 18) un 316 (PREN ~ 25) nav neliela. Hlorīda vidē bieži vien tā ir atšķirība starp atloku, kas iztur visu tā paredzēto kalpošanas laiku, un atloku, kas sabojājas divu gadu laikā.
2. L pakāpju izpratne: 304L un 316L
Apzīmējums “L” norāda zemu{0}}oglekļa variantu, kurā oglekļa saturs ir mazāks par 0,03%, salīdzinot ar 0,08% maksimumu standarta kategorijā. Tas īpaši attiecas uz metinātiem mezgliem.
Kad nerūsējošais tērauds metināšanas laikā tiek uzkarsēts līdz 425 līdz 850 grādiem, ogleklis migrē uz graudu robežām un savienojas ar hromu, veidojot hroma karbīdus. Tas noārda hromu tiešā graudu robežas zonā, ko sauc par sensibilizāciju, un atstāj šīs zonas neaizsargātas pret starpkristālu koroziju. Standarta-304. vai 316. klases atlokā, kas tiek metināts uz lauka bez pēc-metināšanas termiskās apstrādes, karstuma-ietekmētajā zonā var attīstīties sensibilizācija un nodrošināt korozijas ierosināšanas ceļu.
Norādot 304L vai 316L, šis risks tiek novērsts, samazinot pieejamo oglekļa daudzumu zem sliekšņa, pie kura notiek sensibilizācija. Lielākajai daļai rūpniecisko atloku lietojumu, kas ietver lauka metināšanu, L klase ir standarta specifikācija, nevis augstākās kvalitātes iespēja. Daudzi ražotāji piegādā divkāršu-sertificētu materiālu ar zīmogu 304/304L vai 316/316L, kas vienlaikus atbilst abu kategoriju prasībām.
3. Mehānisko īpašību salīdzinājums
Apkārtējā un mērenā temperatūrā abām kategorijām stiepes un tecēšanas izturība ir līdzīga. AISI 316 satur nedaudz augstāku niķeļa saturu, kas tam piešķir nelielu priekšrocību rūdītos lietojumos, taču standarta darbības apstākļos mehānisko īpašību atšķirības nav galvenais izvēles virzītājspēks.
| Mehāniskais īpašums | AISI 304 / 304L | AISI 316 / 316L |
|---|---|---|
| Stiepes izturība (min) | 515 MPa (75 ksi) | 515 MPa (75 ksi) |
| Teces stiprums (min) | 205 MPa (30 ksi) | 205 MPa (30 ksi) |
| Pagarinājums (min) | 40% | 40% |
| Cietība (maks., Brinels) | 201 HBW | 217 HBW |
| Blīvums | 7,93 g/cm³ | 7,98 g/cm³ |
| Termiskā izplešanās (20-100 grādi) | 17,2 × 10⁻⁶ / grāds | 15,9 × 10⁻⁶ / grāds |
| Maksimālā nepārtrauktā apkalpošanas temp | 870 grādi (oksidējošs) | 870 grādi (oksidējošs) |
| Minimālā apkalpošanas temp | Kriogēnas spējas | Kriogēnas spējas |
Ja temperatūra ir augstāka par aptuveni 425 grādiem, sensibilizācija kļūst par ilgstošu-pakalpojuma problēmu pat bez metināšanas. Šajos lietojumos tā vietā ir norādīti H varianti — 304H un 316H. H kategorijām ir lielāks oglekļa saturs diapazonā no 0,04 līdz 0,10%, kas uzlabo šļūdes pretestību un ilgstošu{8}}izturības saglabāšanu. Augstas temperatūras tvaika līnijām, elektroenerģijas ražošanas katlu atlokiem un krāsns cauruļvadiem H variants ir atsevišķs specifikācijas lēmums no standarta kvalitātes salīdzinājuma, kas aplūkots šajā rokasgrāmatā.
4. Korozijas veiktspēja rūpnieciskā vidē
4.1. Vispārējā atmosfēras un ūdens korozija
Abas kategorijas ir izturīgas pret vispārēju oksidāciju un rūsas veidošanos tīras atmosfēras apstākļos un zema-hlorīda ūdens vidē. AISI 304 atloki darbojas uzticami dzeramā ūdens sadalē, pārtikas pārstrādes līnijās ar neitrāliem materiāliem, standarta HVAC sistēmām un arhitektūras pielietojumiem. Pasīvā oksīda slānis šādos apstākļos ir stabils un pats{4}}atjaunojas.
4.2. Hlorīdu vide
Šī ir galvenā robežšķirtne starp abām pakāpēm. Hlorīda joni uzbrūk nerūsējošā tērauda pasīvajai plēvei, iekļūstot virsmas defektos un veidojot lokālas elektroķīmiskas šūnas, kurās metāls izšķīst. Kad bedre sākas, vietējā ķīmija bedrē kļūst skāba un hlorīdu{2}}bagāta, kas paātrina koroziju ātrāk, nekā apkārtējais metāls spēj pasivēties. AISI 304 ir ierobežota izturība pret šo mehānismu. AISI 316 ar molibdēna pievienošanu nomāc bedres rašanos un palēnina izplatīšanos pat tad, kad sākas bedru veidošanās.
Hlorīda sliekšņa koncentrācija 304 apkārtējās vides temperatūras režīmā ir aptuveni 200 ppm diapazonā. Pārsniedzot šo līmeni, pakāpe laika gaitā sāk uzrādīt izmērāmu jutību pret bedrēm. AISI 316 pieļauj ievērojami augstāku hlorīda koncentrāciju, pirms bedrīšu veidošanās kļūst par praktisku problēmu, lai gan precīzs slieksnis ir atkarīgs no temperatūras, pH un izšķīdušā skābekļa.
Punktu korozijas nerūsējošais tērauds
4.3. Plaisu korozija
Plaisu korozija īpaši rada bažas atloku savienojumiem, jo savienojuma virsmas, starpliku saskarnes un skrūvju caurumi rada ierobežotas ģeometrijas, kur skābeklis tiek iztērēts ātrāk, nekā to var papildināt. Tas rada lokāli koncentrētu, paskābinātu mikro-vidi, kas izraisa koroziju daudz zemākā hlorīda koncentrācijā, nekā ietekmētu atvērtas virsmas. AISI 316 šajās ģeometrijās ir ievērojami izturīgāks pret spraugas koroziju nekā AISI 304, kas ir viens no iemesliem, kāpēc tā ir standarta specifikācija jūras cauruļvadu, ķīmisko procesu līniju un jūras infrastruktūras atlokiem.
4.4 Izturība pret skābēm
AISI 316 pārspēj AISI 304 atšķaidītas sērskābes, fosforskābes un organiskās skābes vidēs. Molibdēna saturs šādos apstākļos samazina korozijas ātrumu. Koncentrētām stiprām skābēm vai oksidējošām skābēm, piemēram, koncentrētai slāpekļskābei, neviena no kategorijām nav piemērota, un ir nepieciešami augstāki sakausējumi.
5. Nozares-Īpašas pakāpes atlases rokasgrāmata
Lēmums par pakāpi jāpieņem katram lietojumam, pamatojoties uz konkrēto šķidrās vides, darba temperatūras, hlorīda satura un spiediena klases kombināciju. Tālāk esošajā tabulā ir apkopota standarta specifikāciju loģika visās nozarēs, kurās tiek iegūts lielākais nerūsējošā tērauda atloku apjoms.
| Nozare / Pielietojums | Tipisks šķidrums | Ieteicamā pakāpe | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| Ķīmiskā / naftas ķīmijas apstrāde | Hlorīdu{0}}nesošas plūsmas, atšķaidītas skābes | 316 / 316L | 304 tikai hlorīda-vieglas ķīmiskās palīdzības pakalpojumam |
| Jūras un jūras cauruļvadi | Jūras ūdens, iesāļš ūdens | vismaz 316l | Apsveriet iespēju izmantot dupleksu 2205 šļakatu zonai vai iegremdētiem cauruļvadiem |
| Jūras ūdens atsāļošana | Sālījums, pirmapstrādes plūsmas- | 316L | 304 tikai saldūdens pirmsfiltrēšanas posmiem |
| Ūdens attīrīšana, komunālā | Dzeramais ūdens ar zemu -hlorīda saturu | 304 / 304L | 316L, kur ir augsts dezinfekcijas hlora līmenis |
| Pārtika un dzērieni | Neitrāla procesa vide, CIP cikli | 304L standarts | 316L, kur tiek izmantoti hlorēti tīrīšanas līdzekļi |
| Farmaceitiskā | Apstrādes vide, attīrīts ūdens | Vēlams 316L | Normatīvā priekšroka 316L uz mitrām virsmām |
| Nafta un gāze, ne-pakalpojumi | Ogļūdeņradis, ražots ūdens | 316 / 316L | Atkarīgs no hlorīda satura saistītajā ūdenī |
| Elektroenerģijas ražošana, tvaika serviss | Tvaiks, kondensāts | 304 / 304L | Norādiet 304H vai 316H virs 425 grādiem |
| HVAC, celtniecības pakalpojumi | Ūdens, gaiss | 304 | Zema-hlorīda iekštelpu pakalpojumi |
| Celuloze un papīrs | Balinātāji, sulfītu šķidrumi | 316L | Agresīva oksidējoša un skāba vide |
6. Piezīme par SS Blind Flange klases lēmumu
Viena konfigurācija, kurā pakāpes izvēlei ir īpaša nozīme, irSS Akls atloks. Aklos atlokus izmanto, lai pastāvīgi vai īslaicīgi aizvērtu caurules galu, spiedtvertnes izplūdes atveri vai vārsta korpusu. Tā kā tie ir pakļauti pilnam sistēmas spiedienam un bieži vien kalpo kā piekļuves punkts spiediena pārbaudei un apkopei, materiāla specifikācijā ir jāatspoguļo visagresīvākie apstākļi, ar kuriem saskarsies cauruļvadu sistēma, nevis vidējie darbības apstākļi.
Hlorīda-gultņu vai skābju sistēmās, norādot 316L SS Blind Flange, tiek novērsts viens no augstākajiem-seku atteices punktiem cauruļvadu sistēmā. Akls atloks, kas zem spiediena sarūsē, ir drošības incidents, nevis tikai apkopes priekšmets. Cenas uzcenojums 316 L virs 304 šajā lietojumprogrammā ir vienkāršs riska{7}}izmaksu aprēķins par labu augstākai kategorijai.
CNCJ SS akls atloks
7. Ķīnas atloka AISI 304 un 316 iegūšana: ko pārbaudīt
Ķīnas atloka AISI 304 un AISI 316 produktu globālais tirgus ir liels un konkurētspējīgs, kas nozīmē, ka cenas ievērojami atšķiras, kā arī materiālu pārbaudes prakse. Pircējiem, kas iegādājas nerūsējošā tērauda atlokus no Ķīnas ražotājiem, tālāk norādītās dokumentācijas pārbaudes ir standarta uzticamības pārbaudes.
Materiālu pārbaudes ziņojums (MTR) atbilstoši EN 10204 tipam 3.1.Šī ir trešās{0}}puses-pārbaudīta jūsu pasūtījumā izmantotā tērauda faktiskā siltuma ķīmiskā un mehāniskā analīze. 3.1 sertifikāts apstiprina, ka molibdēna saturs 316 atlokā ir norādītajā diapazonā, kas ir vienīgais uzticamais veids, kā pārbaudīt pakāpi. 3.2. sertifikātam tiek pievienots pircēja -izraudzītā inspektora paraksts, lai iegūtu papildu garantiju.
PMI (Positive Material Identification).Svarīgiem pakalpojumu lietojumiem gatavo atloku XRF vai OES punkt{0}}testēšana apstiprina sakausējuma identitāti faktiskajai daļai neatkarīgi no dokumentiem. Tā ir standarta prakse naftas un gāzes un ķīmisko procesu iepirkumos.
Izmēru pārbaude atbilstoši ASME B16.5 vai EN 1092-1.Nerūsējošajiem atlokiem, kas iegūti no Ķīnas, jāatbilst tādām pašām izmēru pielaidēm kā jebkurai citai izcelsmei. Paaugstinātais virsmas augstums, skrūvju apļa diametrs, urbuma izmēri un atloka biezums ir jāpārbauda saskaņā ar piemērojamo standartu.
Virsmas apdare un pasivēšana.Lai atjaunotu pasīvo oksīda plēvi pēc apstrādes darbībām, ir nepieciešama pēcapstrādes pasivācija atbilstoši ASTM A380 vai ASTM A967. Apstipriniet, ka tas ir iekļauts ražošanas procesā, jo īpaši attiecībā uz 316L atlokiem, kas paredzēti korozijai.
Uzņēmumā Zhejiang Chengjiu Pipeline Co., Ltd. (CNCJ) visi Ķīnas atloka AISI 304 un AISI 316 produkti tiek ražoti saskaņā ar ISO 9001 kvalitātes vadību un CE/PED sertifikāciju, un standarta EN 10204 3.1. tipa materiālu sertifikācija ir pieejama. Atloki tiek ražoti izmēros no DN10 līdz DN5000, spiediena klasēs no PN6 līdz PN100 un ASME klases 150 līdz klasei 2500, kā arī saskaņā ar visiem galvenajiem starptautiskajiem standartiem, tostarp ASME B16.5, EN 1092-1, JIS B2220, GOST 12820/12824 un 4BS.
8. Atzīmju atlases lēmuma kopsavilkums
| Lēmuma faktors | Izvēlieties AISI 304 | Izvēlieties AISI 316 |
|---|---|---|
| Hlorīda saturs šķidrumā | Zem ~200 ppm, apkārtējās vides temp | Virs ~200 ppm vai paaugstināta temperatūra |
| Jūras vai piekrastes ekspozīcija | Iekštelpu vai aizsargāta vide | Jebkurš tiešs jūras ūdens vai piekrastes atmosfēras kontakts |
| Ķīmiskā procesa vide | Neitrāls vai viegli skābs, nesatur halogenīdus | Hlorīda{0}}slānis, sērskābe vai fosforskābe |
| CIP tīrīšanas ķīmija | Maiga mazgāšanas līdzekļa{0}}cikli | Hlorēti dezinfekcijas līdzekļi paaugstinātā koncentrācijā |
| Budžets kā galvenais virzītājspēks | Standarta serviss, bez agresīviem medijiem | Budžeta apsvēršana ir sekundāra pret korozijas prasībām |
| Metināta montāža, bez PWHT | 304L pieņemams vieglai apkalpošanai | 316L standarts jebkuram agresīvam servisam |
| Normatīvā vai klienta specifikācija | Apstipriniet, ka nav 316L prasības | Farmācijai, ārzonai un kodolenerģijai parasti nepieciešami 316 litri |
AISI 316 20–25% cenas piemaksa salīdzinājumā ar AISI 304 ir labi zināms-iepirkuma apsvērums. Tas, kas ir mazāk konsekventi ņemts vērā, ir priekšlaicīgas korozijas atteices kopējās izmaksas, kas ietver rezerves daļas, procesa dīkstāves, pārbaudes darbu un regulētās nozarēs atbilstības sekas. Jebkurā lietojumprogrammā, kurā vide pārsniedz AISI 304 korozijas spēju, AISI 316 vai 316L norādīšana nav jauninājums. Tā ir pareiza specifikācija no paša sākuma.
FAQ
Q: Vai AISI 304 atlokus var izmantot jūras ūdens apkalpošanā?
A: Nav ieteicams. Jūras ūdens hlorīda koncentrācija, kas parasti ir diapazonā no 18 000 līdz 22 000 ppm, ir krietni virs AISI 304 praktiskā punktveida sliekšņa. Pat apkārtējās vides temperatūras režīmā 304 salīdzinoši īsā ekspluatācijas periodā attīstīs punktveida koroziju atloku virsmās un plaisu zonās. Norādiet vismaz 316 L, lai saskartos ar jūras ūdeni, un novērtējiet abpusējās kvalitātes pakalpojumus iegremdētās vai šļakatas{9}}zonas pakalpojumiem.
Q: Kāda ir atšķirība starp 316 un 316L atlokiem?
A: Vienīgā sastāva atšķirība ir oglekļa saturs. Standarts 316 pieļauj līdz 0,08% oglekļa. 316L klases ogleklis satur zem 0,03%. Metinātos atloku mezglos 316L ir paredzēts, lai novērstu sensibilizāciju karstuma -ietekmētajā zonā, kas citādi var radīt ceļu starpgraudu korozijai agresīvā vidē. Lielākajai daļai rūpniecisko atloku lietojumu standarta piegādes{10}}materiāls ir sertificēts 316/316 L, kas vienlaikus atbilst abām kategorijām.
Q: Vai 304 un 316 atlokiem ir vienādi spiediena rādītāji?
A: Apkārtējās vides temperatūrā, jā, spiediena rādītāji saskaņā ar ASME B16.5 būtībā ir vienādi tai pašai klasei un izmēram. Paaugstinātā temperatūrā austenīta nerūsējošā tērauda markas pakāpeniski zaudē tecēšanas robežu, un attiecīgi samazinās gan 304, gan 316 vērtējumi. Lietojumiem virs 200 grādiem vienmēr apstipriniet vērtējumus atbilstoši ASME B16.5 tabulai 2-1.1 konkrētai materiālu grupai un darba temperatūrai.
Q: Vai AISI 316 vienmēr ir labāka izvēle salīdzinājumā ar AISI 304?
A: Tikai tad, ja pakalpojuma vide attaisno papildu izmaksas. Tīrā vidē ar zemu -hlorīdu saturu AISI 304 nodrošina pilnīgi atbilstošu kalpošanas laiku par zemākām izmaksām. Pārāk-norādīt 316, kur pietiek ar 304, ir nevajadzīgi izdevumi. Pakāpes izvēles lēmums būtu jānosaka, pamatojoties uz faktisko apkalpes vides korozivitāti, nevis vispārēju izvēli augstākai klasei.
Q: Kāds standarts regulē nerūsējošā tērauda atloku materiālu?
A. Kalta nerūsējošā tērauda atloku primārais materiālu standarts ir ASTM A182, kas attiecas gan uz standarta, gan zema oglekļa satura 300. sērijas austenīta tēraudiem. Izmēru standarti ir atkarīgi no projekta atrašanās vietas un klienta specifikācijas: ASME B16.5 lielākajai daļai Ziemeļamerikas un starptautisko naftas un gāzes projektu, EN 1092-1 Eiropas projektiem, JIS B2220 Japānas un Dienvidaustrumāzijas projektiem un GOST 12820/12821 NVS un Krievijas projektiem.
Atsauces standarti un tehniskie avoti
ASTM A182/A182M: standarta specifikācijas kaltiem vai velmētiem sakausējumu un nerūsējošā tērauda cauruļu atlokiem, kaltiem veidgabaliem un vārstiem un daļām augstas temperatūras apkalpošanai
ASME B16.5-2017: cauruļu atloki un atloku veidgabali NPS 1/2 līdz NPS 24 metriskā/collas standarta
EN 1092-1:2018: Atloki un to savienojumi. Apļveida atloki caurulēm, vārstiem, veidgabaliem un piederumiem, apzīmēti ar PN
ASTM A380/A967: standarta prakse nerūsējošā tērauda detaļu, aprīkojuma un sistēmu tīrīšanai, atkaļķošanai un pasivēšanai