Плоча от неръждаема стомана 304 срещу 316: Химичен състав и заваряемост за производство на съдове под налягане

И двата вида са аустенитни хром-никелови неръждаеми стомани и двата са изброени в ASTM A240 за плоча на съдове под налягане. Цялата разлика се свежда до един елемент: молибден. 316 носи 2,00 до 3,00 процента от него, а 304 не носи никакъв. Този единствен ред в сертификата за изпитване на мелницата променя поведението на хлоридни питинги, променя кой тест за междукристална корозия се прилага, променя цената и - ако проектирате според ASME Раздел VIII - не променя почти нищо относно процедурата за заваряване. Това ръководство разделя химията, която има значение, от химията, която е маркетингът.

Каква е разликата между плоча от неръждаема стомана 304 и 316?

Един елемент: молибден. 316 и 316L съдържат 2,00 до 3,00 процента молибден, а 304 и 304L не съдържат никакъв. Диапазоните на хрома и никела се движат леко в обратна посока - 304 има диапазона с по-високо съдържание на хром, 316 диапазона с по-високо ниво на никел - и нисковъглеродните варианти и на двата ограничават въглерода при 0,030 процента. Всичко, което ви интересува в обслужването и в заварката, следва от тези четири реда.

Най-бързият начин да прочетете спецификация е да спрете да мислите304и316като два различни материала и започнете да мислите за тях като за един материал с опция за легиране. И двата са аустенитни, което означава, че и двата имат гранецентрирана кубична кристална структура при стайна температура, и двата са немагнитни в отгрято състояние, и двата не могат да бъдат втвърдени чрез термична обработка, и двата са здрави чак до криогенни температури. Основите от неръждаема стомана от серия 300 са идентични за двата класа.

ASTM A240 / ASME SA-240 химически изисквания, тегловен процент

Два детайла в тази таблица изненадват хората. Първо, 304 има по-висок диапазон на хром - 17.5 до 19,5 процента срещу 16,0 до 18,0 процента за 316. Допълнителната устойчивост на корозия на 316 не е повече хром; това е молибденът. Второ, обхватите на никел са достатъчно широки, така че дадена топлина от 316 може да бъде почти толкова богата на никел, колкото много специални класове, съдържащи никел, което е част от причината, поради която допълнителната такса за молибден сама по себе си не обяснява разликата в цената.

Посочете от топлинния анализ в сертификата за изпитване на мелницата, никога от типичните стойности, отпечатани в брошурата на мелницата.

316 топлина с 2,02 процента молибден и един с 2,95 процента са в спецификацията и не се държат по същия начин в горещ хлориден процеп. Ако съдът е в услуга, където управляващият механизъм е питингът, посочете минимално съдържание на молибден от 2,5 процента като допълнително изискване в поръчката за покупка.

Как молибденът променя корозионното поведение на плоча 316?

Молибденът забавя започването и ранния растеж на атаката на ями и пукнатини в среда, съдържаща хлорид. Това се постига чрез обогатяване на пасивния филм и разтвора вътре в яма за отглеждане, което прави местната химия по-малко агресивна и дава на повърхността повече време за повторно пасивиране. Това не прави 316 имунизиран и не купува устойчивост на хлоридно корозионно напукване.

Неръждаемата стомана се защитава с филм от хромен оксид с дебелина няколко нанометра. Във вода, съдържаща хлориди, този филм се атакува в слаби места - включване, драскотина, сулфидна жила - и започва дупка. След като ямата бъде отворена, химията в нея става кисела и се концентрира в хлорид и ямата копае по-бързо, отколкото в началото. Молибденът се намесва в две точки: видовете молибдат във филма го правят по-труден за разграждане на първо място, а молибденът, разтворен от метала в активна яма, буферира местната киселинност и помага на стената на ямата да се пасивира отново, преди да стане самоподдържаща се.

Къде молибденът в 316 помага и къде не

Единственото най-скъпо недоразумение в тази таблица е редът за напукване от хлоридна корозия. Молибденът не помага. Съд 316 под изолация на крайбрежно място може да се спука отвън също толкова лесно, колкото и съд 304, защото механизмът се нуждае от хлориди, кислород, напрежение на опън и температура над приблизително 60 C - а молибденът не променя нито едно от четирите. Поправката е покритие, изолация с ниско съдържание на хлорид и запазване на метала сух. Ако имате нужда от плавателния съд, за да оцелеете при това задължение в гол метал, имате нуждадуплекс 2205или високолегиран материал.

Какви са стойностите на PREN от 304 и 316 и какво всъщност предсказват?

Използвайки PREN=процент Cr + 3.3 x процент Mo + 16 x процент N, типичният 304 се приземява при приблизително 18 до 20, а типичният 316 при приблизително 23 до 26. Това е реална разлика в класирането от около 25 процента и е полезен начин за сравняване на нагряванията - но PREN е разработен за и валидиран за дуплексни и силно легирани неръждаеми стомани и на собствен, това не е проектен номер за съд под налягане.

Молибденовият коефициент от 3,3 е причината за съществуването на разликата: при 2,1 процента молибден само този член допринася с около 6,9 пункта, повече от премахване на дефицита на хром. Азотът също допринася, поради което 316LN – вариантът с азотна сплав – стои над обикновения 316L за същото съдържание на молибден. Вижтенеръждаема стомана 316LNза версията, подсилена с азот.

PREN работи от типичните топлинни анализи

Това, което PREN не ви казва, има също толкова голямо значение. Нищо не казва за критичната температура на пукнатината, която винаги е по-ниска от критичната температура на питинг и е числото, което управлява уплътнения фланец или препокриващо съединение. Не казва нищо за заваръчния метал, където сегрегацията по време на втвърдяването може да остави последния метал да замръзне с различен състав от основния. И това е индекс за класиране, а не праг: PREN от 24 не ви казва концентрацията на хлорид или температурата, при която конкретен съд ще изхвърли. За целта се нуждаете от измерени критични данни за температурата на питинг за действителната среда или сервизна история.

Защо въглеродното съдържание решава дали да купите плоча 304L или 316L?

Тъй като въглеродът е това, което кара термично засегнатата зона на заваръчния шев да загуби устойчивостта си на корозия. Над около 0,03 процента въглерод има достатъчно от него, за да се комбинира с хром и да утаи хромен карбид по границите на зърната, когато металът премине през 425 до 815 C. Карбидът изтегля хром от метала непосредствено около него, този метал пада под приблизително 12 процента хром, необходими, за да остане неръждаем, и междукристалната корозия има път, който да следва.

Заваръчният шев прави на засегнатата от топлина зона това, което би направила термичната обработка. Металът на няколко милиметра от линията на топене се нагрява до обхвата на утаяването на карбида и се задържа там достатъчно дълго, за да има значение, след което се охлажда. При многопроходна заварка в дебела плоча зоната се нагрява повторно няколко пъти. В клас с 0,06 процента въглерод, утаяването на хромен карбид може да започне за минути близо до 675 C. В клас с 0,02 процента въглерод същият термичен цикъл не произвежда непрекъсната карбидна мрежа, защото просто няма достатъчно въглерод в разтвора, за да се образува такава.

Въглерод, сенсибилизация и практическите последствия

Оценката L не е безплатен обяд. Неговата граница на провлачване е 170 MPa срещу 205 MPa за правия клас, а раздел II, част D изброява допустимото напрежение при 16,7 ksi срещу 20,0 ksi. Вие плащате приблизително 17 процента от проектната якост за заваряемостта. И освобождаването не е постоянно: поддържайте степен L между приблизително 500 и 800 C в продължение на години и тя все още ще предизвика сенсибилизация, явление, наречено сенсибилизация при ниска температура. Това има значение за плавателни съдове, които работят на топло, и това е една от причините 316H да съществува - вижтенеръждаема стомана 316Hза високовъглеродния вариант.

Какво е двойно сертифицирана плоча 304/304L или 316/316L и помага ли?

Двойно сертифицираната плоча е едно нагряване, което отговаря на всички изисквания както на правия клас, така и на L класа - въглерод при 0,030 процента или по-малко, и якост на опън и провлачване при минимумите за прав клас. Това е стандартният начин, по който мелниците доставят неръждаема плоча днес и позволява един стоков артикул да обслужва както спецификация за заваряване с клас L, така и допустим дизайн с прав клас.

Тук няма металургичен трик. Топлината е просто нисковъглеродна топлина, която също така се случи да тества над нормалните механични минимуми, които правят повечето съвременни стопилки, след като азотът е контролиран. Мелницата го сертифицира и по двете спецификации и в сертификата са посочени и двете.

Какво ви дава и какво не ви дава двойното сертифициране

За съд, който ще бъде заваряван и не е в експлоатация при високотемпературно пълзене, посочете двойно сертифицирани 304/304L или 316/316L и проектирайте според допустимия прав клас, когато вашият оторизиран инспектор е съгласен. Това е най-евтиният начин да получите L-клас заваряемост, без да се отказвате от 17 процента от допустимото напрежение. Потвърдете, че сертификатът показва въглерод на или под 0,030 процента, преди да го приемете, и се уверете, черъководство за закупуване на пластини от неръждаема стоманаизискванията за маркировка и проследимост са записани в поръчката.

Какви са механичните свойства на 304 и 316 плоча според ASTM A240?

304 и 316 са идентични: 515 MPa (75 ksi) минимум на опън, 205 MPa (30 ksi) минимум 0,2 процента добив, 40 процента минимално удължение. 304L и 316L също са идентични един на друг и по-ниски: 485 MPa (70 ksi) на опън и 170 MPa (25 ksi) добив. Молибденът променя корозионното поведение; не променя силата. Единствената механична разлика в цялото сравнение е тази, причинена от въглерода.

ASTM A240 минимални механични свойства, закалено състояние

Последните два реда са тези, които имат повече значение в магазина, отколкото на чертежа. Аустенитната неръждаема стомана провежда приблизително една трета повече топлина от въглеродната стомана и се разширява приблизително с 40 до 50 процента повече при същото повишаване на температурата. Тези два факта заедно са защо съд от неръждаема стомана се изкривява по начини, по които съд от въглеродна стомана с идентична геометрия не го прави, и те са еднакви за 304 и за 316 - изборът между класовете няма да промени проблема ви с изкривяването.

Коя степен осигурява по-тънък и по-евтин корпус на съд под налягане?

Нито . 304, нито 316 носят същото допустимо напрежение по ASME при температура на околната среда, така че изчислената дебелина на корпуса е една и съща. Това, което променя дебелината, е въглеродният вариант: проектирането на 304L или 316L при 16,7 ksi вместо 304 или 316 при 20,0 ksi прави черупката с около 20 процента по-дебела. Молибденът купува устойчивост на корозия; не купува никаква сила.

Работете с представителна обвивка. Вземете вътрешно налягане от 150 psi, вътрешен радиус от 30 in и тип 1 двойно заварено челно съединение с пълна рентгенография, което дава ефективност на съединението от 1,0 на UW-12. Уравнението UG-27 за надлъжната фуга е t=PR / (SE - 0.6P).

Работено UG-27 изчисление на черупката: P=150 psi, R=30 in, E=1.00

Самото допустимо напрежение се извлича по същия начин за всеки ред в тази таблица. Раздел II, част D определя S като по-ниската от две части от посочените минимални свойства при температура: две трети от границата на провлачване и една 3,5 от якостта на опън. При околна среда това дава 2/3 x 30=20.0 ksi срещу 75 / 3.5=21.4 ksi за правите степени, така че 20,0 управлява; и 2/3 x 25=16.7 ksi срещу 70 / 3.5=20.0 ksi за степени L, така че 16,7 управлява. Над приблизително 540 C свойствата на пълзене и разрушаване под напрежение поемат и двете семейства се разминават, така че прочетете таблица 1A за точния клас и проектна температура, вместо да интерполирате.

Практическият извод е, че въглеродният вариант е проектна променлива, а молибденът не е. Ако вашият плавателен съд е проектиран за 304L и след това го смените с 316L поради корозионни причини, дебелината на черупката остава непроменена и единствената сметка, която се променя, е цената на плочата. Ако смените от 316 на 316L, черупката нараства с около една пета. Потвърдете ефективността на съединението, на която имате право под UW-12, преди да финализирате стената, защото пълната радиография при E=1.00 струва повече материал, отколкото обикновено изборът на степен.

При каква температура трябва да спрете да използвате 304L или 316L?

Прилагат се три отделни лимита и най-ниският е от тях. Нискотемпературната сенсибилизация започва да има значение над приблизително 500 C при дълга експлоатация, допустимото напрежение намалява рязко над приблизително 540 C, тъй като пълзенето поема връх, а носещият молибден 316L е по-сигма-податливият от двата в диапазона от 550 до 900 C. За устойчива температура на метала над около 540 C, преминете към 304H или 316H, или към стабилизиран клас.

Температурни граници и какво управлява всяка лента

Сигма фазата заслужава бележка, защото е специфична за молибденовата страна на това сравнение. Сигма е твърд, крехък интерметал, който се образува от ферит в диапазона приблизително от 550 до 900 C, а молибденът го ускорява. В основния метал 316L обикновено няма ферит за преобразуване, така че рискът е в заваръчния метал, където умишлено е поставено феритно число от 3 до 10, за да се предотврати горещо напукване. Ако съд от 316L ще работи в този температурен диапазон, дръжте ферита на заваръчния метал на дъното на препоръчителния диапазон и поддържайте феритното число на пълнителя ниско.

316 по-добър ли е от 304 за напукване от хлоридна корозия?

Не. Това е най-често срещаната и най-скъпата грешка в цялото решение 304 срещу 316. Молибденът подобрява устойчивостта на пукнатини и пукнатини; не подобрява устойчивостта на хлоридно корозионно напукване. И двата вида се напукват и съд 316 под изолация на топло място, съдържащо хлорид, ще се провали по същия начин, както съд 304.

Хлоридното корозионно напукване се нуждае от четири неща едновременно: хлориди, разтворен кислород, напрежение на опън и температура над приблизително 50 до 60 C. Премахнете всяко едно и няма да получите напукване. Молибденът няма ефект върху нито един от четирите. Това, което се променя, е хлътването, което често предшества пукнатината, и в тесен лабораторен прозорец, което може леко да измести прага - но изместването на лабораторния праг не е основание за лицензиране на съд под налягане.

Какво всъщност предотвратява корозионното напукване от хлориден стрес

Ако пишете материалната линия за съд, който ще бъде изолиран и разположен на открито или на крайбрежно място, не пишете 316 като смекчаване на корозионното напукване от външен хлориден стрес. Напишете спецификацията на покритието, изискването за изолация с ниско съдържание на хлорид и детайлите за устойчивост на атмосферни влияния и бюджет за поддръжката им. Надграждането на материала, което работи при това задължение, е промяна на фамилията сплави, а не промяна в двойката 304 и 316.

Колко повече струва плоча 316 от 304 и има ли значение това за кораб?

316 плоча обикновено носи 25 до 45 процента премия спрямо 304, движена главно от допълнителните такси за молибден и никелова сплав. За завършен съд под налягане наказанието е по-малко, отколкото тази разлика предполага, тъй като плочата е само част от доставената цена и заваряването, изследването и топлинната обработка са идентични за двата класа.

Къде се вижда разликата в разходите и къде не

Последният ред не е шега. Когато съд 304 се повреди, защото се оказа, че процесът съдържа хлориди, основната причина е лесна за намиране и решението - надграждане на материала - е лесно. Когато съд 316 се спука под изолация, производителят обикновено е първият заподозрян, въпреки че материалът никога не е бил в състояние да устои на този механизъм. Плащането на премията за 316 и след това използването му за решаване на проблем, който молибденът не адресира, е най-лошият и от двата резултата.

За опциите за сплав извън тази двойка,904L срещу 254 SMO срещу 316Lпокрива, където супер аустенитните степени поемат, инеръждаема стомана 904Lдава състава и свойствата на най-използваните от тях.

Кой добавъчен метал използвате за плоча 304 спрямо 316?

Съответствайте на класа и поддържайте ниски въглеродни емисии. Заварете 304 и 304L с ER308L за GTAW и GMAW или E308L за SMAW; заварете 316 и 316L с ER316L или E316L. Използвайте вариантите, съдържащи силиций за GMAW, за да подобрите овлажняването. И двата неблагородни метала се намират в P-No. 8 Група 1 и всички тези пълнители се намират в F-No. 6, така че една квалификационна структура на процедурата обхваща цялото семейство.

Избор на пълнител за 304 и 316 заварени плочи

Пълнителят умишлено не съвпада перфектно с основния метал. ER308L съдържа около 19,5 до 22,0 процента хром срещу 17,5 до 19,5 процента в пластината, а ER316L съдържа около 18,0 до 20,0 процента хром срещу 16,0 до 18,0 процента в пластината. Това обогатяване с хром е това, което поставя заваръчния метал на феритно-аустенитния път на втвърдяване вместо на напълно аустенитния, което е следващият въпрос - и също така защо заваръчен шев, нанесен с грешен пълнител, може да изглежда перфектно на радиография и все още да е проблем с напукване.

Квалификационната структура е обща за двете степени. ASME Раздел IX присвоява 304, 304L, 316 и 316L към P-No. 8 група 1, причислява всички тези аустенитни неръждаеми пълнители към F-No. 6 и обхваща състава на метала на заваръчния шев под системата A-Number. Практическа последица: квалифицирането на процедура по 316L като цяло квалифицира основните променливи за останалата част от семейството, поради което повечето магазини се квалифицират по 316L и работят надолу, вместо да квалифицират всеки клас поотделно.

Защо феритното число има значение в аустенитния неръждаем заваръчен метал?

Тъй като малко количество делта ферит е единственото нещо, което стои между аустенитната заварка и напукването при втвърдяване. Цел 3 до 10 феритно число. Под около 3 FN заваръчният метал се втвърдява като едри колоновидни аустенитни зърна с богати на примеси течни филми между тях и може да се напука, докато се охлажда; над около 10 FN феритът може да се превърне в крехка сигма фаза при работа на топло.

Феритът е магнитен, а аустенитът не е, поради което цялото измерване може да се направи с калибриран магнитен инструмент върху готовата заварка. Феритното число се определя от AWS A4.2 и не е точно обемен процент - под около 8 до 10 двете са близки, над това се разминават - което е още една причина препоръчителната целева лента да стои там, където е.

Феритни числови ленти и какво означава всяка от тях

Прогнозирането му, преди да заварявате, се извършва с диаграмата на състава WRC-1992, която използва хромови и никелови еквиваленти, изчислени от състава на разредения заваръчен метал: Cr еквивалентът е равен на процент Cr плюс процент Mo плюс 0,7 пъти процент Nb, а еквивалентът Ni е равен на процент Ni плюс 35 пъти процент C плюс 20 пъти процент N плюс 0,25 пъти процент Cu. Азотният термин е причината WRC-1992 да измести по-старата диаграма на Schaeffler за съвременната нисковъглеродна, азотсъдържаща топлина.

Предсказаното феритно число е изчисление; измереното феритно число е записът за приемане. Измерете го на талона за квалификация на процедурата с калибриран инструмент и отново на купоните за производствен тест, ако топлината на пълнителя се промени. Обърнете внимание също, че изключенията за изпитване на криогенен удар в UHA-51 имат свои собствени феритни граници, които са по-ниски от лентата от 3 до 10. Ако вашият съд се нуждае както от устойчиви на пукнатини заварки, така и от много ниска проектна температура на метала, разрешете този конфликт на PQR с вашия упълномощен инспектор, вместо да го откривате, след като заварките са готови.

Имате ли нужда от предварително загряване или термична обработка след заваряване за заварки на съдове 304 и 316?

Не и на двете в обичайния смисъл. Няма водороден крекинг механизъм, срещу който да се нагрява предварително, тъй като аустенитът не се превръща в мартензит при охлаждане и има висока разтворимост на водород. И ASME Раздел VIII-1 Таблица UHA-32 гласи, че термичната обработка след заваряване за P-No. 8 аустенитна неръждаема стомана не е нито необходима, нито забранена - изобщо няма тригер за дебелина.

Термична обработка на заварки на аустенитни неръждаеми съдове

Позицията UHA-32 е наистина различна от света на въглеродната стомана и привлича производителите. За P-No. 1 съд от въглеродна стомана има праг на твърда дебелина - 38 mm (1,5 инча) за P-No. 1 група 1 -, над който PWHT е задължителен. За аустенитната неръждаема стомана няма праг, време на задържане и минимална температура. Ако потребителят все пак посочи топлинна обработка, правилният цикъл е отгряване на разтвора, последвано от бързо охлаждане, а не подкритично облекчаване на напрежението. Освобождаване на напрежението от 650 C върху съд, заварен от не-L плоча, е отличен начин за сенсибилизиране на цялата зона, засегната от топлина.

Формованите глави са изключение, за което си струва да знаете. Деформирането при студено формоване и всеки цикъл на горещо формоване променят материала и силно студено формованите аустенитни глави често се отгряват в разтвор след формоване, за да се премахне деформацията и да се възстанови устойчивостта на корозия. Това е термична обработка при формоване, а не PWHT на заваряване и се случва преди главата да бъде заварена в корпуса.

Как спирате сенсибилизацията в засегнатата от топлина зона на заваръчния шев на съд?

Първо контролирайте въглерода, след това времето и температурата. Поръчайте клас L или двойно сертифициран материал, така че да няма достатъчно въглерод за образуване на непрекъсната карбидна мрежа, след това поддържайте температурата между проходите ниска и входящата топлина умерена, така че HAZ да прекарва възможно най-малко време между 425 и 815 C. Когато съдът ще работи топъл в продължение на години, помислете за стабилизиран клас, а когато последствието е високо, проверете с тест ASTM A262.

Механизмът си струва да бъде разбран веднъж, така че контролите да имат смисъл. Хромният карбид се утаява по границите на зърната, тъй като въглеродът дифундира към границата по-бързо, отколкото хромът може да дифундира от околния метал. Карбидът, който се образува, е богат на хром, така че тясната ивица метал непосредствено до границата е изчерпана. Под приблизително 12 процента хром тази лента вече не е неръждаема и в корозивна течност се разтваря преференциално, оставяйки непрекъсната междукристална пътека. Най-бързото утаяване се случва около 650 до 750 C, което е точно в обхвата, през който преминава HAZ на заваръчния шев.

Контроли за сенсибилизация, в реда, в който трябва да се прилагат

Коя практика A262 да се извика зависи от степента и това е едно от малкото места, където изборът 304 срещу 316 наистина променя метода на изпитване. Практика B, тестът с железен сулфат и сярна киселина, е подходящ за аустенитни класове, съдържащи молибден, така че го уточнете за 316 и 316L. Практика C, азотната киселина или тестът на Хюи, е конвенционалният избор за 304 и 304L. Практика А е бързото ецване с оксалова киселина, използвано за скрининг, а Практика Е е тестът мед-меден сулфат-сярна киселина, използван, когато се иска обща аустенитна оценка.

Защо заваръчните шевове на аустенитни неръждаеми съдове се изкривяват повече от заваръчните шевове на въглеродна стомана?

Две физични свойства, и двете еднакви за 304 и 316. Аустенитната неръждаема стомана провежда приблизително една трета повече топлина от въглеродната стомана, така че топлината на заваръчния шев остава във връзката, вместо да се разпространява; и се разширява с приблизително 40 до 50 процента повече на градус, така че същото температурно поле създава повече термично напрежение. Повече напрежение, концентрирано в по-тясна зона, означава повече изкривяване, повече свиване и повече остатъчно напрежение.

Физически свойства, които определят поведението на производството

Контролите следват директно от физиката. Използвайте умерено подаване на топлина вместо високите скорости на отлагане, които бихте използвали върху въглеродна стомана. Използвайте медни или алуминиеви подложки, за да издърпате топлината от корена. Използвайте балансирана последователност на заваряване - стъпаловидно или симетрично - така че свиването се разпределя, а не се натрупва. Затегнете към силен гръб, където геометрията позволява, и не забравяйте, че ограничаването повишава остатъчното напрежение, дори докато намалява видимото изкривяване.

Още едно следствие е специфично за тънкостенните съдове. Обвивка под около 6 mm е с ограничена твърдост, а не с ограничена здравина, така че изкривяването и щетите при работа, а не изчислението UG-27, определят практическия минимум. Ето защо тънките аустенитни съдове обикновено се изграждат с усилващи пръстени или увеличена номинална стена, а не до изчисления минимум, и защо ръководството за дебелина вкак да изберем дебелина на плочата от неръждаема стоманаструва си да се прочете, преди да финализирате обвивката.

Какъв преглед изисква раздел VIII на ASME за заварки на аустенитни неръждаеми съдове?

Рентгенография на UW-11 на нивото, необходимо за постигане на ефективността на съединението, която сте проектирали, плюс течно проникващо изследване на всички аустенитни хром-никелови заварки с номинална дебелина над 19 mm (3/4 инча), както се изисква от UHA-34. Ако се извършва термична обработка, прегледът се прави след нея. Изискването за проникване е специфично за аустенит правило без еквивалент на въглеродна стомана.

Изисквания за изследване, които се прилагат за 304 и 316 заварки на съдове

Правилото UHA-34 е най-често пропусканото. Производител, чиито навици идват от въглеродна стомана, ще направи радиография, може би ултразвуков тест и няма да мисли за изследване с проникване на 25 mm шев на черупката. Кодексът го изисква и това има значение: аустенитният заваръчен метал се втвърдява с груби колоновидни зърна, а радиографията, направена през груби колоновидни зърна, не може да открие равнинните, плътно затворени дефекти от липса на топене, които тези зърна са склонни да скрият.

Какво представлява хидростатичният тестов уловител за съдове под налягане от неръждаема стомана?

Водата. Съд, който премине своя хидростатичен тест, може да бъде разрушен от тестовата вода, оставена да стои в него, тъй като застоялата вода, съдържаща хлорид, разгражда аустенитната неръждаема стомана по-бързо от повечето от процесните течности, които съдът някога ще види. Ограничете хлорида, източете незабавно, изсушете напълно и не оставяйте частично напълнен съд да престои през уикенда.

Контроли за хидростатични изпитвания за аустенитни неръждаеми съдове

В същата зона има втори, по-тих капан. Съдовете често се подлагат на хидротест, източват се и след това се оставят със заготовки на дюзите и затворен канал за седмици преди пускане в експлоатация. Останалият воден слой се изпарява и кондензира отново, концентрирайки какъвто и да е хлорид там върху най-топлите и най-хладните повърхности. Ако съдът трябва да седи, оставете го отворен и сух или го консервирайте със сух азот. Производители, които са се справилинеръждаема стоманагодини наред ще разпознаят този модел: повредата никога не е там, където водата е била най-дълбока, тя е на водната линия.

Как да проверите дали наистина сте получили 316, а не 304?

Положителна идентификация на материала с ръчен рентгенов флуоресцентен анализатор, проверка на молибден. Отнема секунди, работи върху плочата и върху готовата заварка и това е единственият практичен начин да хванете объркване в цеха, защото 304 и 316 са визуално, магнитно и размерно идентични.

Стъпки за проверка от поръчката за покупка до табелката с данни

Молибденът е дискриминаторът, защото това е единственият елемент в спецификацията, който единият клас има, а другият не. Диапазоните на хром и никел се припокриват достатъчно, за да не могат да разрешат въпроса, а нито един визуален или магнитен тест не може. Петсекундна PMI снимка на всяка плоча, преди да влезе в ролката, и на всеки шев след заваряване, премахва режим на грешка, който иначе се появява години по-късно като необяснима корозия. Същата проверка си струва да се направи и на макарата с тел за пълнене, защото телта е другото място, където може да се скрие объркване.

Кога трябва да се изгради съд под налягане от 304 вместо от 316?

Винаги, когато няма локализиран корозионен механизъм, който молибденът да адресира. Ако течността не съдържа значителен хлорид, температурата остава под приблизително 60 C в присъствието на какъвто и да е хлорид, услугата се окислява или съдът е сух, чист и на закрито, 304L е правилният и по-евтин материал, а молибденът е пари, похарчени за нищо.

Матрица за избор за 304L срещу 316L плоча на съд под налягане

Когато отговорът не е нито едно от двете, пътищата за надграждане са добре установени.Дуплекс 2205грубо удвоява границата на провлачване и се справя с корозионното напукване от хлориден стрес далеч по-добре от всеки клас.254 SMOи904Lпоемете там, където устойчивостта на питинг е управляващото изискване, а за най-агресивните задължения сравнението ставаInconel 625 срещу 316L. Заваряването на тези материали отново е различна дисциплина - вижтеръководството за заваряване на Hastelloy C276иръководството за заваряване на Inconel 625за това как се променят процедурите.

Как определяте плоча 304 срещу 316 за съд под налягане?

Работете в ред: дефинирайте околната среда, изберете въглеродния вариант, потвърдете списъка с кодове и сертифицирането, проектирайте с допустимото напрежение за класа, който действително сте закупили, квалифицирайте процедурата с измерено феритно число, контролирайте междинния проход и екранирането, уточнете изследването и всеки тест за междукристална корозия, след това контролирайте водата за хидротест и почистете съда след това.

Стъпка 1. Запишете средата на процеса, преди да запишете оценката:Запишете съдържанието на хлорид, температурата, рН, дали течността се окислява или редуцира, какво се случва по време на спиране и какво има под изолацията. 304 и 316 са класове аустенит хром-никел; молибденът в 316 ви купува нещо само ако действително е налице локализиран механизъм на корозия. ВижтеСвойства и приложения на неръждаема стомана 304 срещу 316за общата имотна картина.

Стъпка 2. Изберете въглеродния вариант от температурата на заваряване и работната температура заедно:За заварен съд, който няма да има продължителна работа над около 425 C, поръчайте клас L. Ако проектната температура е в диапазона на пълзене, преминете към 316H или 304H, вместо да се опитвате да разтегнете степен L. Ако искате един стоков артикул да обслужва и двете, купете двойно сертифициран материал и се уверете, че сертификатът на мелницата съдържа и двете спецификации.

Стъпка 3. Потвърдете, че плочата е кодов материал и вземете сертификата, преди да бъде изрязана:Плочата трябва да бъде SA-240 (възприемане от ASME на ASTM A240) и да е посочена за използване в раздел VIII-1, с номер на топлина, който може да бъде проследен до маркировката на табелата, и документ EN 10204 3.1 или 3.2. Прочетете топлинния анализ, а не типичната стойност: проверете въглерод срещу 0,030 процента за клас L и молибден срещу 2,00 процента за 316.ASTM A240изброява пълните химически и механични изисквания.

Стъпка 4. Проектирайте черупката с допустимото напрежение за точния клас, който сте закупили:Използвайте t=PR / (SE - 0.6P) от UG-27 за надлъжната фуга и t=PR / (2SE + 0.4P) за периферната фуга, като S се чете от раздел II, част D Таблица 1A при проектната температура и E от UW-12 за вашия тип и изследване на фугата. Не проектирайте с допустими 304 и след това купувайте плоча 304L.

Стъпка 5. Квалифицирайте заваръчната процедура с правилния пълнител и измерено феритно число:Квалифицирайте се според ASME Раздел IX, като използвате P-No. 8 Основен материал от група 1 с ER308L или ER316L под F-No. 6. Предскажете феритното число с WRC-1992 диаграмата върху действителната топлина на пълнителя, след това го потвърдете в талона за квалификация с калибриран магнитен инструмент и задръжте 3 до 10 FN.

Стъпка 6. Контролирайте входящата топлина, температурата между проходите и екранирането на корена:Поддържайте междинен проход при максимум 175 C (350 F) за обща работа и максимум 150 C (300 F), където устойчивостта на корозия е критична. Обратно прочистете корена с аргон, така че съдържанието на кислород да остане достатъчно ниско, за да избегнете образуването на захар, и използвайте балансирана последователност на заваряване с медни или алуминиеви опорни пръти, за да изтеглите топлината от съединението.

Стъпка 7. Запишете изследването и теста за междукристална корозия в реда:Посочете радиография за UW-11 за ефективността на съединението, за която сте проектирали, течен пенетрант за UHA-34 за заварки с номинална дебелина над 19 mm и тест ASTM A262 върху производствена заварка, когато съдът ще види сенсибилизиращи температури или корозивна течност. Използвайте практика B за 316L и практика C за 304L.

Стъпка 8. Контролирайте водата за хидростатичен тест и след това изсушете съда:Ограничете хлорида до приблизително 50 ppm, източете съда веднага щом тестът приключи, и подсушете всички вътрешни повърхности. Отстранете топлинния нюанс чрез ецване до ASTM A380 или чрез механични средства със специални инструменти от неръждаема стомана, пасивирайте до ASTM A967 и завършете с положителна идентификация на материала върху завършените заварки, за да потвърдите, че молибденът присъства там, където е посочен 316.

Два навика правят разликата между спецификация, която оцелява при контакт с магазин, и тази, която не го прави. Първо, напишете допълнителните изисквания в поръчката за покупка, а не в основната част на бележките към чертежа - минимален молибден, минимално феритно число, тест за междукристална корозия и тип сертификат са елементи от поръчката за покупка. Второ, направете проверката за идентификация на материала задържана точка в плана за проверка и изпитване, а не заявка. За пълния маршрут от плочата до монтажа на макара и съд,производство на макара за тръбиобхваща производствената последователност ипредварително производство срещу полево заваряванеобхваща местата, където работата се върши най-добре.

Често задавани въпроси

Molybdenum. 316 и 316L съдържат 2,00 до 3,00 процента молибден, а 304 и 304L не съдържат никакъв. Диапазоните на хрома се различават леко в другата посока - 304 включва 17,5 до 19,5 процента хром срещу 16,0 до 18,0 процента за 316 -, а 316 носи по-висок диапазон на никел от 10,0 до 14,0 процента. Всичко останало, включително всички механични свойства, е същото.

Колко молибден има в плоча от неръждаема стомана 316?

ASTM A240 изисква 2,00 до 3,00 процента както за 316, така и за 316L. Нагряването при 2,02 процента и едно при 2,95 процента са съвместими, но не се представят еднакво в горещ хлориден процеп, така че посочете минимален молибден като допълнително изискване, когато питингът е управляващият механизъм.

316 по-силен ли е от 304?

№ ASTM A240 изброява идентични минимални механични свойства: 515 MPa (75 ksi) якост на опън и 205 MPa (30 ksi) издръжливост и за двете, и 485 MPa (70 ksi) на опън и 170 MPa (25 ksi) издръжливост и за двата класа L. Молибденът променя корозионното поведение, а не силата.

Каква е PREN на 304 спрямо 316?

Използвайки PREN=процент Cr + 3.3 x процент Mo + 16 x процент N, типичният 304 е около 18 до 20, а типичният 316 е около 23 до 26. Разликата идва почти изцяло от члена на молибдена. PREN е индекс за класиране, а не проектен праг - той не ви дава критична температура на питинг или критична температура на пукнатини.

Кое е по-добро за съд под налягане, 304 или 316?

Зависи изцяло от това дали съществува локализиран механизъм на корозия. Ако няма хлориди или следи от хлориди под около 50 ppm при температура на околната среда, 304L е правилен и по-евтин. Ако има хлориди или течността е разредена редуцираща киселина, изберете 316L. Ако присъстват хлориди над около 60 °C, нито едно от двете не е подходящо, тъй като корозионното напукване при хлориден стрес тогава е основният риск.

Защо 316L е предпочитан пред 316 за заварени съдове под налягане?

Въглерод. 316 позволява до 0,08 процента въглерод, което е достатъчно за образуване на хромен карбид по границите на зърната в засегнатата от топлина зона по време на заваряване, изчерпвайки съседния метал от хром и създавайки път за междукристална корозия. 316L ограничава въглерода при 0,030 процента, което е твърде малко за образуване на непрекъсната карбидна мрежа при нормален цикъл на заваряване.

Можете ли да заварявате 304 към 316?

да Използвайте пълнител ER316L или E316L, който съответства на по-високо легирания от двата основни метала. Никога не понижавайте до 308L пълнител на фуги от 304 до 316, тъй като разреденият заваръчен метал би носил по-малко молибден от всеки родител. И двете степени са P-No. 8 група 1, така че съединението е в рамките на една квалификационна структура на процедурата.

Какъв добавъчен метал използвате за заваряване на плоча 316?

ER316L за GTAW и GMAW, E316L за SMAW и ER316LSi за GMAW, когато искате по-добро намокряне и форма на перли от силиция. За 316L към въглеродна стомана използвайте ER309LMo, така че преходната зона да запази молибдена. Цел 3 до 10 феритно число в заваръчния метал.

Какво е правилното число на ферит за 308L и 316L заваръчен метал?

Насочете се към 3 до 10 FN, като 3 до 8 е обичайният оптимум. Под около 3 FN рискът от напукване при втвърдяване нараства рязко, тъй като заваръчният шев се втвърдява като груб колонен аустенит с филми от примеси между зърната. Над около 10 FN, и особено над 12 FN, делта феритът може да се превърне в крехка сигма фаза в диапазона от 550 до 900 C, а молибденът ускорява тази трансформация.

Имате ли нужда от термична обработка след заваряване за заварки на съдове 304 или 316?

№ ASME Раздел VIII-1 Таблица UHA-32 посочва, че PWHT за P-No. 8 аустенитна неръждаема стомана не е нито необходима, нито забранена, така че няма тригер за дебелина, както има за въглеродна стомана. Ако потребителят все пак посочи топлинна обработка, правилният цикъл е отгряване на разтвора при 1040 до 1095 C, последвано от бързо охлаждане - не подкритично облекчаване на напрежението, което би сенсибилизирало всеки не-L материал.

Загрявате ли неръждаема стомана преди заваряване?

Не за предотвратяване на напукване и не до температурите, използвани за въглеродна стомана. Аустенитът не се трансформира в мартензит при охлаждане и лесно задържа водород, така че няма механизъм за водородно напукване, срещу който да се нагрява предварително. Предварителното загряване се използва само за отстраняване на влагата или за размразяване на студена фуга, а прекомерното предварително загряване влошава изкривяването.

Каква е максималната междинна температура за аустенитна неръждаема стомана?

175 C (350 F) е общият максимум за общата изработка, а 150 C (300 F) се използва, когато устойчивостта на корозия е критична. Interpass се контролира като максимум, а не като минимум, точно защото задържането на засегнатата от топлината зона в диапазона от 425 до 815 C е това, което причинява сенсибилизация.

Какво е сенсибилизация и как да я предотвратите?

Сенсибилизацията е утаяването на хромов карбид по границите на зърната, когато металът се държи между около 425 и 815 C, което изчерпва хрома от метала непосредствено до границата и позволява междукристална корозия. Предотвратете го, като използвате материал с клас L или двойно сертифициран материал с максимум 0,030 процента въглерод, ограничаване на температурата между проходите и входящата топлина и използване на стабилизиран клас като 347 за топло обслужване.

Каква температура причинява сенсибилизация в неръждаемата стомана?

Между около 425 и 815 C (800 и 1500 F), с най-бързо утаяване около 650 до 750 C. Зона, засегната от топлината на заваръчния шев, преминава през тази лента за минути, поради което съдържанието на въглерод - не съдържанието на хром - определя дали заваръчният шев остава устойчив на корозия.

Кой ASTM A262 практически тества 316L за сенсибилизация?

Практика B, тестът с железен сулфат и сярна киселина, е подходящата практика за аустенитна неръждаема стомана, съдържаща молибден, като 316 и 316L. Практика C, азотната киселина или тестът на Хюи, е конвенционалният избор за 304 и 304L. Практика А е бързото скринингово ецване с оксалова киселина, а Практика Е е тестът мед-меден сулфат-сярна киселина.

Какво е допустимото напрежение на SA-240 304 спрямо 316?

Идентичен при температура на околната среда: 20,0 ksi (138 MPa) както за 304, така и за 316 и 16,7 ksi (115 MPa) за 304L и 316L, според ASME Раздел II Част D Таблица 1A. Това означава, че 316 не ви позволява да изградите по-тънък съд от 304 - молибденът купува устойчивост на корозия, а не сила.

Устойчив ли е 316 на корозионно напукване от хлорид?

Не. Молибденът подобрява устойчивостта на хлътване и пукнатини, но няма полезен ефект върху корозионното напукване от хлориден стрес, което се нуждае от хлориди, кислород, напрежение на опън и температура над приблизително 60 C. Молибденът не засяга нито едно от четирите. Решението е да се премахне едно от четирите условия или да се промени фамилията сплави на дуплекс, 6Mo или никелова сплав.

Може ли 316 да се използва за обслужване на морска вода?

Не е за продължително потапяне или работа с пукнатини. 316L ями и цепнатини корозират в морска вода, особено в застояли или защитени зони. Използвайте супер дуплекс като S32750, клас 6Mo като 254 SMO или никелова сплав в зависимост от скоростта, температурата и геометрията на пукнатината.

Каква е границата на хидростатичния тест за воден хлорид за неръждаеми съдове?

Обикновено се определя при максимум 50 ppm и 25 ppm или по-ниско, когато съдът не може да бъде надеждно изсушен. Каквато и да е границата, източете съда веднага след теста и подсушете всички вътрешни повърхности. Застоялата хлоридна вода разрушава аустенитната неръждаема стомана по-бързо от повечето технологични течности, които някога ще съдържа, и повредата обикновено се появява на водопровода.

Как различавате 304 от 316 в магазина?

Положителна идентификация на материала с ръчен рентгенов флуоресцентен анализатор, проверка на молибден. Двата класа са визуално, магнитно и размерно идентични, а диапазоните на хром и никел се припокриват, така че молибденът е единственият надежден дискриминатор. Проверете го на всяка плоча при получаване, на всяко парче след рязане и на завършените заварки.

Магнитна ли е плочата от неръждаема стомана 316?

Не, не в загрято състояние - и 304, и 316 са аустенитни и немагнитни. Заваръчният метал в двата класа съдържа достатъчно делта ферит, за да даде слаб магнитен отговор, което е точно това, което открива феритният измервателен уред. Студената работа може също да предизвика лек магнетизъм в образуваните зони.

При каква температура трябва да спрете да използвате 304L или 316L?

Прилагат се три ограничения. Нискотемпературната сенсибилизация има значение над около 500 C при дълга експлоатация, допустимото напрежение отпада над приблизително 540 C, тъй като пълзенето управлява, а съдържащият молибден 316L е по-податливият на сигма клас в диапазона от 550 до 900 C. За устойчива температура на метала над около 540 C, преминете към 304H или 316H, или към стабилизиран клас като 347.

Какво е двойно сертифицирана плоча 316/316L?

Едно нагряване, което отговаря на всяко изискване и на двете спецификации: въглерод при максимум 0,030 процента заедно с прав клас на опън и минимум на провлачване. Позволява на един стоков артикул да удовлетвори спецификация за заваряване на клас L и допустим дизайн с прав клас, в зависимост от поръчката за покупка, маркировката на табелата и сертификата, всички посочващи степента, за която проектирате.

Нуждае ли се 316 заваръчен метал от облекчаване на напрежението?

Не. Няма изискване на Кодекса за облекчаване на напрежението от аустенитни неръждаеми заварки, а подкритичното облекчаване на напрежението в диапазона от 600 до 700 C е активно вредно, защото сенсибилизира не-L материал и може да увеличи сигма фазата в носещия молибден заваръчен метал. Остатъчното напрежение се управлява чрез проектиране на фуги, последователност на заваряване и, където е необходимо, механични методи.

Колко повече струва табела 316 от 304?

Обикновено 25 до 45 процента върху цената на плочата, движена главно от допълнителните такси за молибден и никелови сплави и движещи се с пазарите на сплави. При завършен съд неустойката е по-малка, тъй като разходите за заваряване, изследване и топлинна обработка са еднакви за двата класа и плочата е само част от цената на доставката.

316 по-добър ли е от 304 за обслужване с азотна киселина?

Не, по-лошо е. Молибденът се разтваря предимно в силно окисляващи киселини, така че 304L е стандартният избор за обслужване с азотна киселина, а 316L се избягва. Това е един от малкото случаи, когато по-скъпият клас е технически грешен.