304 vs 304L vs 304H: Sadržaj ugljika

304, 304L i 304H su ista osnovna familija austenitnog nehrđajućeg čelika -, ali razlika od nekoliko stotinki procenta u sadržaju ugljika mijenja način na koji se svaki razred zavari, otporan je na koroziju i drži čvrstoću na visokoj temperaturi. Ovaj vodič razlaže tačno šta ta razlika znači za odabir materijala, izradu i dugoročne-izvedbe.

Koja je osnovna razlika između nerđajućeg čelika 304, 304L i 304H?

304, 304L i 304H su varijante istog 18-8 hrom-nikl austenitnog nehrđajućeg čelika, koji se gotovo u potpunosti razlikuje po sadržaju ugljika: 304 dozvoljava do 0,08% ugljika, 304L ("L" za niski ugljik) je ograničen na 03% za ugljik 03" zahtijeva 0,04%–0,10% ugljika. Ovaj uski raspon kompozicije dovodi do velikih razlika u zavarljivosti, otpornosti na koroziju i čvrstoći na povišenim temperaturama.

Sva tri razreda dijele istu osnovnu hemiju - otprilike 18% hroma i 8% nikla - što im daje otpornost na koroziju, nemagnetno ponašanje (u žarenom stanju) i mogućnost oblikovanja. Ugljik je manji legirajući element po težini, ali ima veliki uticaj na performanse jer direktno utiče na taloženje hrom karbida tokom zavarivanja i rada na visokim{6}}temperaturama.

Tabela 1. Granice hemijskog sastava prema ASTM A240 / A276 (vrijednosti su težinski procenti).

Za šta je najbolje koristiti nerđajući čelik 304?

304 čelikje opće namjene, standardne-ugljične klase, najprikladnije za opremu i komponente koje neće biti zavarene na debelim profilima ili izložene stalnim visokim temperaturama -, na primjer, kuhinjska oprema, rezervoari, sudoperi i arhitektonski ukrasi.

Budući da 304 nosi najširi dozvoljeni raspon ugljika (do 0,08%), on obično ima nešto veću zateznost i čvrstoću tečenja od 304L na sobnoj temperaturi. To je najrasprostranjeniji i najisplativiji-od tri razreda, što ga čini zadanim izborom kad god senzibilizacija-povezana sa zavarivanjem i puzanje pri visokoj-temperaturi nisu primarni problemi.

Tipične 304 aplikacije

• Oprema za{0}}preradu i servis hrane{1}}(sudoperi, radne ploče, kućišta uređaja)
• Oprema za preradu pića i mliječnih proizvoda
• Arhitektonske ploče, ograde i ukrasi
• Opća izrada u kojoj su zavareni dijelovi tanki (obično ispod 3/16 in. / 5 mm) ili su-rasterećeni nakon zavarivanja

Šta je nerđajući čelik 304L i zašto se koristi za zavarivanje?

Čelik 304Lje nisko-ugljična verzija 304, dizajnirana posebno da spriječi taloženje hrom-karbida tokom zavarivanja, što ga čini preferiranim razredom za komponente debelog-presjeka, više-zavarene komponente u korozivnoj upotrebi, kao što su rezervoari za kemikalije, posude pod pritiskom i cjevovodi.

Zavarivanje zagreva materijal do opsega (otprilike 800-1500 stepeni F / 425-815 stepeni) u kojem se ugljenik može kombinovati sa hromom na granicama zrna, formirajući hrom karbide. Ovaj proces, nazvan senzibilizacija, iscrpljuje hrom blizu granice zrna i ostavlja materijal podložnim intergranularnoj koroziji. Budući da 304L zatvara ugljik na 0,03%, postoji daleko manje dostupnog ugljika za formiranje ovih karbida, tako da zona{8}}zahvaćena toplinom (HAZ) zadržava svoju otpornost na koroziju bez naknadnog-žarenja.

Kompromis je snaga: sa manje ugljika, 304L ima neznatno nižu minimalnu vlačnu čvrstoću i čvrstoću tečenja od 304. U većini dizajna ovo je manji trošak, koji se lako nadoknađuje eliminacijom toplinske obrade nakon-zavarivanja i smanjenim rizikom od korozije-raspadanja zavara.

Tipične 304L aplikacije

• Rezervoari za hemijsku obradu i posude pod pritiskom
• Zavarene cijevi i cijevi za transport korozivnih fluida
• Farmaceutska i poluprovodnička procesna oprema
• Bilo koji debeli-presjek, polje-zavarena konstrukcija gdje je naknadno-žarenje nepraktično

Šta je nerđajući čelik 304H i zašto se koristi na visokim temperaturama?

304H čelikje visoko-ugljična verzija 304, sa minimalnim sadržajem ugljika od 0,04% koji zahtijeva specifikacija, jer ugljik u čvrstom rastvoru značajno poboljšava snagu puzanja i naprezanja-otpornost na lomljenje iznad otprilike 1000 stepeni F (538 stepeni ), čineći 304H standardnim izborom za visoko-komponente sa visokim pritiskom i temperaturom{8}

Na povišenim temperaturama, atomi ugljika se otapaju u dislokaciji iglica austenitne matriksa i usporavaju mehanizme odgovorne za puzanje (spora, vremenski{0}}zavisna deformacija pod stalnim opterećenjem i toplinom). ASME kod za kotlove i posude pod pritiskom prepoznaje ovu prednost i dodeljuje 304H veće dozvoljene vrednosti naprezanja od 304 ili 304L za rad iznad 1000 stepeni F (538 stepeni). Iz tog razloga, ASME odjeljak II i odjeljak VIII zahtijevaju minimalni sadržaj ugljika od 0,04% za 304H koji se koristi u konstrukciji koda - obična toplota "304" koja se desi da testira nisko ugljika ne ispunjava uslove.

Tipične 304H aplikacije

• Komponente peći i{0}}izmjenjivača topline
• Visokotemperaturni cjevovodi i posude pod pritiskom prema ASME Odjeljku VIII
• Kotlovska i{0}}oprema za proizvodnju električne energije
• Petrohemijska procesna oprema koja radi iznad 1000 stepeni F (538 stepeni)

Kako sadržaj ugljika utiče na preosjetljivost i međugranularnu koroziju?

Veći sadržaj ugljika povećava rizik od senzibilizacije tokom zavarivanja ili produženog izlaganja visokim{0}}temperaturama, jer se ugljenik kombinuje sa hromom i formira hrom karbide na granicama zrna; 304L je otporan na ovaj efekat zbog malog ugljika, dok su 304 i posebno 304H osjetljiviji osim ako nisu pravilno termički-tretirani ili ograničeni na tanke dijelove.

Senzibilizacija nije mana koja se isključuje samo za jedan stepen -, to je metalurški mehanizam koji ovisi o dostupnosti ugljika, temperaturi i vremenu. Praktična posljedica odabira materijala je jednostavna:

304L: Ugljik je dovoljno nizak da ne dođe do značajnih taloženja karbida u normalnim vremenskim okvirima zavarivanja, tako da za otpornost na koroziju nije potreban tretman nakon -zavarivanja.

304: Umjereni sadržaj ugljika stvara stvaran, ali upravljiv rizik u debelim, više-zavarenim šavovima; tanki-dijelovi ili lagano zavareni dijelovi općenito nisu pogođeni.

304H: Najveći sadržaj ugljika od ova tri čini ga najsklonom senzibilizaciji ako se zavari i zatim izloži rasponu od 800–1500 stepeni F (425–815 stepeni) bez ublažavanja - prihvatljiv kompromis jer je 304H odabran posebno za visoko-temperaturnu čvrstoću, a ne za{7}}temperaturnu čvrstoću, a ne za{5}

Za zavarenu opremu koja će vidjeti korozivne medije na sobnoj temperaturi ili blizu nje, 304L (ili ekvivalentan nisko-ugljični, stabilizirani ili post-zavareni- žareni kvalitet) je metalurški ispravan izbor.

Koje su razlike u mehaničkim svojstvima između 304, 304L i 304H?

304H nudi najveću čvrstoću na povišenoj temperaturi, 304 nudi nešto veću zateznost i čvrstoću na sobnoj{2}}temperaturi i čvrstoću tečenja od 304L, a 304L nudi najnižu čvrstoću, ali najbolju -otpornost na koroziju zavarenih -, tri razreda međusobno razmjenjuju čvrstoću i zavarljivost, a ne univerzalno superiorni.

Tabela 2. Reprezentativne mehaničke osobine prema ASTM A240. *304L se ne preporučuje za trajnu konstrukciju na visokim-temperaturama zbog nižeg ugljika i smanjene snage puzanja.

Koju ocenu treba da odaberete za svoju prijavu?

Odaberite 304 za opću{1}}proizvodnju po cijeni{2}}i laganim zavarivanjem; odaberite 304L za opremu za zavarene-presjeke u korozivnom radu; i izaberite 304H za bilo koju komponentu koja neprekidno radi iznad otprilike 1000 stepeni F (538 stepeni), posebno pod jurisdikcijom ASME Code.

Tabela 3. Brzi-vodič za odabir referentnih ocjena.

Kada ste u nedoumici, navedite ocjenu na osnovu vladajućih uslova koji će vaš dio stvarno doživjeti u servisu - zavarivanje i tačku izloženosti koroziji do 304L, i tačke trajne povišene temperature do 304H. Za dijelove koji podležu i teškom zavarivanju i visokoj{4}}uslugi na visokim temperaturama, konsultujte se sa metalurgom ili proizvođačem, budući da je dvostruko-certificirani materijal 304/304L/304H dostupan upravo za ovu situaciju.

Često postavljana pitanja

Da, neznatno. 304L ima minimalnu vlačnu čvrstoću od 70 ksi (485 MPa) i minimalnu granicu tečenja od 25 ksi (170 MPa), u poređenju sa 75 ksi (515 MPa) i 30 ksi (205 MPa) za standard 304. Razlika je skromna i rijetko{10} upravlja dizajnom bez opterećenja.

Može li se 304H zamijeniti za 304 ili 304L?

304H generalno može zamijeniti 304 u primjenama na sobnoj{2}}temperaturi, budući da se njegov raspon ugljika preklapa s gornjim dijelom opsega 304 i njegova snaga je jednaka ili veća. Ne bi trebao zamijeniti 304L u teško zavarenoj, korozivnoj-uslužnoj opremi, jer njegov veći sadržaj ugljika povećava rizik od preosjetljivosti.

Da li 304L košta više od 304?

304L obično ima cijenu blizu standardne 304, ponekad uz malu premiju, budući da dodatno rafiniranje potrebno da se ugljik drži ispod 0,03% dodaje marginalne troškove proizvodnje. Razlika u cijeni je obično daleko manja od cijene termičke obrade nakon -zavarivanja koju bi inače 304 mogao zahtijevati u korozivnom radu.

Je li materijal s dvostrukim-certificiranjem 304/304L kompromis?

Ne. Dvostruko-certificirani materijal istovremeno ispunjava hemijske i mehaničke zahtjeve za 304 i 304L (ugljik na ili ispod 0,03%, sa čvrstoćom koja zadovoljava minimum 304). Nudi prednost zavarljivosti od 304L sa snagom od 304, i široko je dostupan kao standardni materijal za mljevenje.

Zašto ASME zahtijeva minimalni sadržaj ugljika za 304H?

Budući da ugljik u čvrstom rastvoru poboljšava otpornost na pucanje pri visokim{0}}temperaturama i naprezanju-, ASME Sekcija II postavlja minimalni zahtjev za ugljikom od 0,04% da bi se materijal kvalifikovao kao 304H i primio svoje veće dozvoljene vrijednosti naprezanja iznad 1000 stepeni F (538 stepeni). Materijal sa manje ugljika, čak i ako je inače identičan, ne kvalifikuje se kao 304H prema Kodeksu.