316Ti срещу 316L: стабилизирана срещу ниско-въглеродна аустенитна неръждаема стомана за заварени конструкции

316L е правилната настройка по подразбиране за повечето заварени изделия при околна и умерена температура, тъй като неговото ултра-ниско съдържание на въглерод (0,030% максимум) вече предотвратява сенсибилизация по време на стандартно едно- и много-заваряване.316Ti (UNS S31635)печели своето място само при продължително повишени-температурни услуги (приблизително 425-815 градуса / 800-1500 градуса F), като изпускателни системи, котли и някои европейски кодове за съдове под налягане, където неговата титаниева стабилизация издържа на утаяване на карбид по-добре от нисковъглеродния самостоятелен при продължително излагане на висока температура.

Какво представляват неръждаемата стомана 316Ti и 316L?

316Ti (UNS S31635) е титанова-стабилизирана версия на неръждаема стомана тип 316, докато 316L (UNS S31603) е ултра{6}}ниско{7}}въглеродна версия на същата основна сплав - и двете съществуват за решаване на същия проблем, междукристална корозия след заваряване, но по два различни металургични пътя.

Стандартен тип316 неръждаема стоманае склонен към сенсибилизация: по време на заваряване металът близо до заваръчния шев (засегнатата от топлина-зона или HAZ) се охлажда бавно в диапазона 425-815 градуса (800-1500 градуса F), което позволява на хрома да се комбинира с въглерод и да се утаи като хромни карбиди по границите на зърната.

Това локално изчерпва хрома, оставяйки зърно{0}}граничните области уязвими на междукристална корозия. 316L решава това, като просто премахва по-голямата част от въглерода, така че остава малко за утаяване. 316Ti решава проблема по различен начин: той добавя титан, който се свързва предимно с въглерода, за да образува титаниеви карбиди, оставяйки хрома свободен да поддържа пасивния слой, въпреки че е обикновен (по-високи) въглеродни нива все още присъстват.

Източници: стандартни спецификации ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M.

Как се сравняват 316Ti и 316L по химичен състав?

316Ti и 316L имат почти еднакви нива на хром, никел и молибден; определящата разлика е, че 316Ti позволява повече от два пъти повече въглерод от 316L, тъй като добавянето на титан, а не с ниско съдържание на въглерод, е това, което контролира сенсибилизацията.

Източник: Изисквания за състава на ASTM A240/A240M за UNS S31635 и UNS S31603.

Титановият минимум не е плосък процент; тя е пряко свързана със съдържанието на въглерод и азот, което топлината действително съдържа, изразено като коефициент на стабилизиране.

Какво е коефициентът на стабилизиране на Ti и защо контролира съпротивлението на IGC?

Изискването за стабилизиране на ASTM A240 за 316Ti е Ti по-голямо или равно на 5 x (%C + %N), което гарантира наличието на достатъчно титан за свързване с всеки наличен въглероден и азотен атом, преди хромът да може - това съотношение, а не процентът на необработен титан, е това, което определя дали дадена топлина е правилно стабилизирана.

На практика това означава, че сертификатът за мелница за 316Ti трябва да се проверява спрямо действителното съдържание на въглерод и азот в тази специфична топлина, а не само спрямо максималния таван от 0,70% титан. Нагряване с въглерод към максимума от 0,08% изисква пропорционално повече титан, за да остане напълно стабилизиран, отколкото нагряване с въглерод близо до 0,03%. EETA доставя 316Ti с пълни протоколи от изпитване на мелницата (MTRs), така че коефициентът на стабилизиране може да се провери топлина по топлина.

Как 316Ti и 316L устояват на сенсибилизация при различни температури?

316L издържа адекватно на сенсибилизация през температурния диапазон, през който преминава повечето структурно и процесно заваряване, но 316Ti поддържа тази устойчивост при много по-продължително излагане на високи-температури, поради което е посочено за непрекъснато обслужване при повишени-температури, а не само за заваряване.

Поведението на сенсибилизация, описано тук, следва установения механизъм за утаяване на хром-карбид (методи за изпитване ASTM A262), приложен към стабилизирани спрямо ниско{2}}въглеродни аустенитни класове.

Какъв добавъчен метал за заваряване трябва да се използва за 316Ti и 316L?

Както 316Ti, така и 316L заварките почти винаги се правят с добавъчен метал ER316L или E316L, тъй като титанът не може да се прехвърли надеждно през заваръчна дъга -, което означава, че стабилизиращото предимство на 316Ti предпазва основния метал и зоната, засегната от топлина-, но самият заваръчен слой обикновено разчита на ниско съдържание на въглерод, точно като 316L заваръчен шев.

Това е често пренебрегван момент при избора на материал. Титанът се окислява предимно и се губи до голяма степен в шлака и пръски, когато се пренася през заваръчна дъга, така че съвпадащият с титан -добавъчен метал не е стандартна търговска практика. Практически изводи:

Посочете ER316L (GTAW/GMAW) или E316L-16/17 (SMAW) пълнител както за 316Ti, така и за 316L неблагороден метал, освен ако спецификацията на проекта изисква съответстващ стабилизиран пълнител по конкретна причина

Тъй като заваръчният метал е с ефективно ниско-въглеродно съдържание, независимо от класа на основния-метал, корозионните характеристики на самото заваръчно отлагане се управляват от химията от тип 316L-и в двата случая

Стабилизиращото предимство на 316Ti се реализира в незасегнатия основен метал и външната HAZ, където оригиналният титанов-въглероден баланс се запазва

Почистването след -заваряване (ецване и пасивиране по ASTM A967) остава необходимо и за двата вида за премахване на топлинния нюанс и възстановяване на пасивния слой на заваръчния шев

Как се сравняват механичните свойства на 316Ti и 316L?

316Ti има умерено по-висок минимален добив и якост на опън от 316L в отгрято състояние и запазва здравината си по-добре при продължително повишена температура, докато и двата вида споделят едно и също минимално удължение.

Източник: ASTM A240/A240M минимални изисквания за механични свойства за UNS S31635 и UNS S31603, стайна температура, закалено състояние.

Различават ли се 316Ti и 316L по отношение на общата устойчивост на корозия на питинг и пукнатини?

Не - 316Ti и 316L имат по същество една и съща обща устойчивост на корозия на питинг и пукнатини, тъй като титанът не е термин във формулата на PREN и двата класа имат едни и същи диапазони на хром, молибден и азот; Цялата разлика между тях е устойчивост на междукристална корозия след заваряване или излагане на топлина, а не устойчивост на хлориден питинг.

Кои индустрии и приложения предпочитат всеки клас?

316L доминира в общата заварена изработка, хранителна, фармацевтична и архитектурна работа при околна и умерена температура, докато 316Ti е специфициран главно за оборудване с продължителна-температура и в региони или кодове с исторически предпочитания за стабилизирани степени.

Как се сравняват цената и наличността между 316Ti и 316L?

316Ti обикновено носи само скромна цена над 316L, обикновено в диапазона от приблизително 5 до 15 процента, но практическата му наличност е много по-неравномерна в региона - 316L се съхранява по същество навсякъде, докато 316Ti е по-често срещан в Европа и може да носи по-дълги срокове за изпълнение или минимални-за поръчки другаде.

Двигател на разходите за сплав: титанът е сравнително ниска-добавка за стабилизиране на разходите, така че премията за суров-материал за 316Ti спрямо 316L е много по-малка от, например, премията за 6% молибден супер-аустенитен клас спрямо 316L

Регионално складиране: 316Ti традиционно е по-разпространено на европейския пазар (отразяващо дългата му история в спецификациите DIN/EN), докато 316L е неръждаема стомана по подразбиране, складирана в повечето северноамерикански и азиатски вериги за доставки

Време за изпълнение: посочването на 316Ti извън основните му региони за складиране може да означава време за доставка на-поръчка, а не екс-доставка на склад - потвърдете наличността, преди да обвържете график с него

Тенденция на заместване: тъй като модерните класове L-покриват повечето условия на експлоатация, които някога изискваха стабилизиране, много спецификации се изместиха към 316L по подразбиране, запазвайки 316Ti за специфични случаи на повишена-температура, където все още е ясно оправдано

Кога трябва да изберете 316Ti пред 316L?

Изберете 316Ti, когато компонентът ще види продължителна работа в диапазона на чувствителност от 425-815 градуса, когато управляващ код или спецификация на клиента изисква стабилизиран клас или когато съответства на съществуваща система 316Ti; изберете 316L по същество за всичко останало, включително стандартна околна среда и заварено производство при умерена температура.

• Компонентът работи непрекъснато или многократно в диапазона 425-815 градуса (800-1500 градуса F) → 316Ti
• Управляващият проектен код, спецификацията на клиента или съществуващият заводски стандарт изисква стабилизиран клас → 316Ti
• Подмяна или разширение на съществуваща 316Ti система (изпускателна система, котел, топлообменник) → 316Ti, за последователност на материала
• Стандартна околна{0}}до-умерена-температура заварени конструкции, резервоари и тръбопроводи → 316L
• Хранително, фармацевтично или архитектурно приложение без излагане на-висока температура → 316L
• Графикът на проекта зависи от-наличността на склад в Северна Америка или Азия → 316L, освен ако времето за изпълнение на 316Ti не бъде потвърдено като приемливо

Ако притеснението, водещо до въпроса, е корозия от хлорид или морска вода, а не чувствителност към висока-температура, нито един от двата класа не е правилната отправна точка - вместо това трябва да се оцени по-висок-PREN клас като 254SMO или дуплексна неръждаема стомана.

Често задавани въпроси

Въпрос: 316Ti по-силен ли е от 316L?

О: Да, умерено. 316Ti има минимална граница на провлачване от 205 MPa срещу 170 MPa за 316L и минимална якост на опън от 515 MPa срещу 485 MPa, съгласно ASTM A240. И двете споделят едно и също 40% минимално удължение.

Въпрос: Мога ли да заварявам 316Ti с титанов-лагерен добавъчен метал, за да съответства точно на основния метал?

О: В стандартната търговска практика не. Титанът се окислява предимно и не се пренася надеждно през заваръчната дъга, така че ER316L или E316L пълнител се използва както за 316Ti, така и за 316L заварки. Следователно самото заваръчно покритие се управлява от ниско-въглеродна химия, независимо кой основен метал се съединява.

Въпрос: 316Ti същото ли е като 321 неръждаема стомана?

О: Не. И двата са стабилизирани аустенитни класове, но 321 е стабилизиран с -ниобий и се основава на семейството 18Cr-8Ni (304-тип) без молибден, докато 316Ti е базиран на съдържащото молибден семейство 316-тип с титаниева стабилизация. 316Ti следователно има значително по-добра питинг и устойчивост на корозия в пукнатини над 321 поради съдържанието на молибден.

В: 316L някога има ли нужда от стабилизиран клас вместо това?

О: Да, специално за обслужване при продължителна повишена-температура в диапазона на чувствителност от 425-815 градуса или когато управляващ код или спецификация изисква стабилизирана степен. За стандартна околна среда и заварена изработка при умерена температура нисковъглеродното съдържание на 316L обикновено е достатъчно само по себе си.

В: Взаимозаменяеми ли са 316Ti и 316L за обслужване с морска вода или хлорид?

О: Ефективно да, защото титанът не подобрява устойчивостта на корозия срещу питинг или пукнатини - и двата вида имат по същество една и съща PREN. Нито едно от двете не е предпочитаният избор за агресивно излагане на хлорид или пълна морска вода; по-висок-клас молибден като 254SMO е подходящият път за надграждане за тази услуга.