Ploča od nerđajućeg čelika 304 vs 316: hemijski sastav i zavarljivost za proizvodnju posuda pod pritiskom

Oba razreda su austenitni hrom-nikl nerđajući čelik, a oba su navedena u ASTM A240 za ploču posude pod pritiskom. Cijela razlika se svodi na jedan element: molibden. 316 nosi 2,00 do 3,00 posto, a 304 ne nosi ništa. Ta jedna linija na sertifikatu o ispitivanju mlinova menja ponašanje hloridnih udubljenja, menja koji se primenjuje test intergranularne korozije, menja cenu i - ako projektujete prema ASME sekciji VIII - ne menja skoro ništa u postupku zavarivanja. Ovaj vodič odvaja hemiju koja je važna od hemije koja se bavi marketingom.

Koja je razlika između ploče od nehrđajućeg čelika 304 i 316?

Jedan element: molibden. 316 i 316L sadrže 2,00 do 3,00 posto molibdena, a 304 i 304L ne sadrže nikakav. Rasponi hroma i nikla se kreću blago u suprotnom smjeru - 304 ima veći raspon hroma, 316 viši raspon nikla - i niskougljične varijante oba graničnog ugljika na 0,030 posto. Sve do čega vam je stalo u servisu iu zavarivanju proizlazi iz te četiri linije.

Najbrži način da pročitate specifikaciju je da prestanete da razmišljate o njoj304i316kao dva različita materijala i počnite o njima razmišljati kao o jednom materijalu sa opcijom legiranja. Oba su austenitna, što znači da oba imaju kubičnu kristalnu strukturu usmjerenu na lice na sobnoj temperaturi, oba su nemagnetna u žarenom stanju, oba se ne mogu očvrsnuti toplinskom obradom i oba su čvrsta sve do kriogenih temperatura. Osnove od nerđajućeg čelika serije 300 su identične za dva razreda.

ASTM A240 / ASME SA-240 hemijski zahtjevi, težinski postotak

Dva detalja u toj tabeli iznenađuju ljude. Prvo, 304 ima veći raspon hroma - 17.5 do 19,5 posto u odnosu na 16,0 do 18,0 posto za 316. Dodatna otpornost na koroziju 316 nije više hroma; to je molibden. Drugo, rasponi nikla su dovoljno široki da data toplota od 316 može biti gotovo jednako bogata niklom kao i mnogi specijalni razredi koji sadrže nikl, što je dio zašto samo doplata za molibden ne objašnjava jaz u cijeni.

Navedite iz analize toplote na sertifikatu o ispitivanju mlina, nikada iz tipičnih vrednosti štampanih u brošuri mlina.

Toplota 316 sa 2,02 posto molibdena i jedna sa 2,95 posto su oba u specifikaciji i ne ponašaju se isto u vrućem hloridnom pukotinu. Ako je plovilo u službi u kojoj je rupičenje glavni mehanizam, navedite minimalno 2,5 posto molibdena kao dodatni zahtjev u narudžbenici.

Kako molibden mijenja korozijsko ponašanje ploče 316?

Molibden usporava inicijaciju i rani rast jama i napad pukotina u sredinama koje sadrže hlorid. To čini obogaćivanjem pasivnog filma i otopine unutar jame za uzgoj, što čini lokalnu kemiju manje agresivnom i daje površini više vremena za repasivaciju. Ne čini 316 imunim i ne kupuje otpornost na pucanje hloridnim stresom.

Nehrđajući čelik se štiti filmom od krom oksida debljine nekoliko nanometara. U vodi koja sadrži kloride taj film se napada na slabim tačkama - inkluzija, ogrebotina, sulfidni spoj - i počinje rupa. Jednom kada je jama otvorena, hemija unutar nje postaje kisela i koncentrirana u hloridu, a jama kopa brže nego što je bila na početku. Molibden intervenira u dvije točke: vrste molibdata u filmu prije svega otežavaju razgradnju, a molibden otopljen iz metala unutar aktivne jame ublažava lokalnu kiselost i pomaže zidu jame da se repasivira prije nego što postane samoodrživi.

Gdje molibden u 316 pomaže, a gdje ne

Najskuplji nesporazum u ovoj tabeli je red pucanja zbog korozije pod naponom hloridom. Molibden ne pomaže. Posuda 316 pod izolacijom na obalnom mjestu može napuknuti izvana jednako lako kao i 304, jer su mehanizmu potrebni kloridi, kisik, vlačna napetost i temperatura iznad otprilike 60 C - a molibden ne mijenja ništa od četiri. Popravak je premaz, izolacija s malo klorida i održavanje metala suvim. Ako vam je potrebno plovilo da preživi tu dužnost u golom metalu, treba vamduplex 2205ili više legirani materijal.

Koje su PREN vrijednosti 304 i 316 i šta one zapravo predviđaju?

Koristeći PREN=posto Cr + 3.3 x posto Mo + 16 x postotak N, tipični 304 slijeće na otprilike 18 do 20 i tipičan 316 na otprilike 23 do 26. To je stvarna razlika u rangiranju od oko 25 posto, i to je koristan način za upoređivanje topline i toplote - ali je PREN razvijen na visokoj razini i na svim stacionarima, a PREN je razvijen za visokokvalitetne i besprijekorne ploče. to nije projektni broj posude pod pritiskom.

Koeficijent molibdena od 3,3 je razlog zašto postoji jaz: sa 2,1 posto molibdena, sam taj termin doprinosi oko 6,9 poena, više od brisanja deficita hroma. Azot takođe doprinosi, zbog čega je 316LN - varijanta legirana azotom - iznad običnog 316L za isti sadržaj molibdena. Vidinerđajući čelik 316LNza verziju sa azotom.

PREN je radio na osnovu tipičnih toplotnih analiza

Ono što vam PREN ne kaže jednako je važno. Ne govori ništa o kritičnoj temperaturi pukotina, koja je uvijek niža od kritične temperature udubljenja i predstavlja broj koji određuje zaptivnu prirubnicu ili preklopni spoj. Ne govori ništa o metalu šava, gdje segregacija tokom skrućivanja može ostaviti posljednji metal da se zamrzne s drugačijim sastavom od mase. I to je indeks rangiranja, a ne prag: PREN od 24 ne govori vam koncentraciju klorida ili temperaturu na kojoj će određena posuda pasti. Za to su vam potrebni podaci o izmjerenoj kritičnoj temperaturi pittinga za stvarno okruženje ili servisna istorija.

Zašto sadržaj ugljenika odlučuje da li ćete kupiti ploču od 304L ili 316L?

Zato što je ugljik ono zbog čega zona zavarenog zavarivanja gubi otpornost na koroziju. Iznad oko 0,03 posto ugljika ima ga dovoljno da se kombinuje sa hromom i istaloži hrom karbid na granicama zrna kada metal prođe kroz 425 do 815 C. Karbid izvlači hrom iz metala odmah oko sebe, taj metal pada ispod otprilike 12 posto hroma koji je potreban da ostane nerđajući put i ima međugranularni put nerđajućeg čelika.

Zavar čini toplotnu zonu isto što i termička obrada. Metal nekoliko milimetara od linije fuzije se zagreva u opsegu taloženja karbida i tamo drži dovoljno dugo da bude materija, a zatim se hladi. Na višeprolaznom zavaru u debeloj ploči zona se zagrijava nekoliko puta. U razredu sa 0,06 posto ugljika, taloženje hrom-karbida može početi za nekoliko minuta blizu 675 C. U razredu sa 0,02 posto ugljika, isti termički ciklus ne proizvodi kontinuiranu karbidnu mrežu, jer jednostavno nema dovoljno ugljika u otopini da se formira.

Ugljik, senzibilizacija i praktične posljedice

L razred nije besplatan ručak. Njegova granica tečenja je 170 MPa naspram 205 MPa za ravnu klasu, a u Odjeljku II, dio D, navodi se njegovo dozvoljeno naprezanje na 16,7 ksi naspram 20,0 ksi. Plaćate otprilike 17 posto projektne snage za zavarljivost. I izuzeće nije trajno: držite L ocjenu između otprilike 500 i 800 C godinama i i dalje će senzibilizirati, što je fenomen koji se naziva preosjetljivost na niskim temperaturama. To je važno za plovila koja se zagrijavaju, i to je jedan od razloga zašto 316H postoji - vidinerđajući čelik 316Hza varijantu sa visokim sadržajem ugljenika.

Šta je dvostruko certificirana ploča 304/304L ili 316/316L i pomaže li?

Dvostruko certificirana ploča je jedna toplina koja ispunjava sve zahtjeve i za ravnu i za L razred - ugljik na 0,030 posto ili manje, te zatezanje i popuštanje na minimumu za ravnu klasu. To je standardni način na koji mlinovi danas isporučuju nerđajuću ploču, i omogućava da jedna zaliha služi i specifikaciji L-razreda zavarivanja i dozvoljenom ravnom dizajnu.

Nema tu metalurškog trika. Toplina je jednostavno toplota sa niskim udjelom ugljika koja je također testirana iznad mehaničkih minimuma pravog stupnja, što većina modernih talina radi kada se dušik kontrolira. Mlin ga certificira prema obje specifikacije i certifikat navodi oboje.

Šta vam dvostruka certifikacija daje, a šta ne

Za plovilo koje će biti zavareno i koje nije u funkciji puzanja pri visokim temperaturama, navedite dvostruko certificirani 304/304L ili 316/316L i dizajnirajte na ravnoj razini dopuštenoj gdje se vaš ovlašteni inspektor slaže. To je najjeftiniji način za postizanje zavarljivosti L-klase bez odustajanja od 17 posto dozvoljenog naprezanja. Potvrdite da certifikat pokazuje ugljik na ili ispod 0,030 posto prije nego što ga prihvatite i provjerite je liVodič za kupovinu ploča od nehrđajućeg čelikazahtjevi za označavanje i sljedivost su upisani u narudžbu.

Koja su mehanička svojstva ploča 304 i 316 po ASTM A240?

304 i 316 su identični: 515 MPa (75 ksi) minimalno zatezanje, 205 MPa (30 ksi) minimalno izdašnost od 0,2 posto, 40 posto minimalno istezanje. 304L i 316L su također identični jedan drugom i niži: 485 MPa tens (70 ksi ksi) (70 ksiy1) identični. Molibden mijenja korozivno ponašanje; ne menja snagu. Jedina mehanička razlika u cijeloj usporedbi je ona uzrokovana ugljikom.

ASTM A240 minimalna mehanička svojstva, žareno stanje

Zadnja dva reda su ona koja su važnija u radnji nego na crtežu. Austenitni nehrđajući čelik provodi otprilike trećinu topline kao ugljični čelik i širi se otprilike 40 do 50 posto više za isti porast temperature. Te dvije činjenice zajedno su razlog zašto posuda od nehrđajućeg čelika iskrivljuje na način na koji to ne čini posuda od ugljičnog čelika identične geometrije, a iste su za 304 i za 316 - izbor između razreda neće promijeniti vaš problem izobličenja.

Koji razred daje tanju i jeftiniju školjku posude pod pritiskom?

Ni. 304 i 316 ne nose isti ASME dozvoljeni napon na temperaturi okoline, tako da je izračunata debljina omotača ista. Ono što mijenja debljinu je karbonska varijanta: projektovanje na 304L ili 316L na 16,7 ksi umjesto na 304 ili 316 na 20,0 ksi čini školjku oko 20 posto debljom. Molibden kupuje otpornost na koroziju; uopšte ne kupuje snagu.

Radite kroz reprezentativnu ljusku. Uzmite unutrašnji pritisak od 150 psi, unutrašnji radijus od 30 in, i tip 1 dvostruko zavareni čeoni spoj sa punom radiografijom dajući efikasnost spoja od 1,0 po UW-12. Jednačina UG-27 za uzdužni spoj je t=PR / (SE - 0.6P).

Radni proračun ljuske UG-27: P=150 psi, R=30 in, E=1.00

Sam dozvoljeni napon se izvodi na isti način za svaki red u toj tabeli. Odjeljak II Dio D postavlja S kao donju od dvije frakcije specificiranih minimalnih svojstava na temperaturi: dvije trećine granice tečenja i jednu 3,5 vlačne čvrstoće. Na ambijentu koji daje 2/3 x 30=20.0 ksi naspram 75 / 3.5=21.4 ksi za ravne ocjene, tako da vlada 20,0; i 2/3 x 25=16.7 ksi naspram 70 / 3.5=20.0 ksi za L razrede, tako da 16,7 vlada. Iznad otprilike 540 C, svojstva puzanja i lomljenja naprezanja preuzimaju se i dvije porodice se razilaze, pa pročitajte Tabelu 1A za tačan nagib i projektnu temperaturu umjesto interpolacije.

Praktičan zaključak je da je karbonska varijanta varijabla dizajna, a molibden nije. Ako je vaše plovilo dizajnirano za 304L, a zatim ga zamijenite 316L zbog korozivnih razloga, debljina školjke je nepromijenjena i jedini račun koji se pomiče je cijena ploče. Ako zamijenite sa 316 na 316L, školjka raste za oko petinu. Potvrdite efikasnost zgloba na koju imate pravo pod UW-12 prije nego što finalizirate zid, jer potpuna radiografija na E=1.00 vrijedi više materijala nego što je obično izbor ocjene.

Na kojoj temperaturi treba prestati koristiti 304L ili 316L?

Primjenjuju se tri odvojena ograničenja od kojih je najniža. Senzibilizacija na niskim temperaturama počinje biti važna iznad otprilike 500 C u dugom radu, dozvoljeni napon naglo opada iznad otprilike 540 C kako puzanje preuzima, a 316L koji sadrži molibden je skloniji sigmama od ta dva u opsegu od 550 do 900 C. Za trajnu temperaturu metala iznad oko 540 C, prijeđite na 304H ili 316H, ili na stabilizirani kvalitet.

Ograničenja temperature i ono što reguliše svaki opseg

Sigma faza zaslužuje napomenu jer je specifična za molibdensku stranu ovog poređenja. Sigma je tvrd, lomljiv intermetal koji se formira od ferita u rasponu otprilike 550 do 900 C, a molibden ga ubrzava. U osnovnom metalu 316L obično nema ferita za pretvaranje, tako da rizik leži u metalu šava, gdje je 3 do 10 feritni broj namjerno stavljen da bi se spriječilo vruće pucanje. Ako će posuda od 316L raditi u tom temperaturnom opsegu, držite ferit metala šava na dnu preporučenog raspona i održavajte nizak feritni broj punila.

Da li je 316 bolji od 304 za pucanje korozije pod naponom kloridom?

Ne. Ovo je najčešća i najskuplja greška u cijeloj odluci 304 naspram 316. Molibden poboljšava otpornost na udubljenje i pukotine; ne poboljšava otpornost na pucanje hloridnim stresom. Oba stepena pucaju, a posuda 316 pod izolacijom na toplom mestu koje sadrži hlorid će pokvariti na isti način kao i posuda 304.

Za pucanje korozije pod naprezanjem kloridom potrebne su četiri stvari odjednom: kloridi, otopljeni kisik, vlačna napetost i temperatura iznad otprilike 50 do 60 C. Uklonite bilo koju i nećete dobiti pukotinu. Molibden nema efekta ni na jedno od četiri. Ono što mijenja je udubljenje koje često prethodi pukotini, iu uskom laboratorijskom prozoru koji može lagano pomjeriti prag - ali pomak u laboratorijskom pragu nije osnova za licenciranje posude pod pritiskom.

Šta zapravo sprečava pucanje korozije pod naponom hloridom

Ako pišete liniju materijala za plovilo koje će biti izolirano i locirano na otvorenom ili na obalnom mjestu, nemojte pisati 316 kao sredstvo za ublažavanje eksternih hloridnih napona korozije. Napišite specifikaciju premaza, zahtjeve za izolacijom s niskim sadržajem klorida i detalje o otpornosti na vremenske uvjete, te budžet za njihovo održavanje. Nadogradnja materijala koja radi u toj funkciji je promjena porodice legura, a ne promjena unutar para 304 i 316.

Koliko više košta 316 ploča od 304 i da li je to bitno na plovilu?

Ploča 316 obično nosi 25 do 45 posto premiju u odnosu na 304, uglavnom zbog dodatnih naknada za molibden i legure nikla. Na gotovoj posudi pod pritiskom kazna je manja nego što taj razmak sugerira, jer je ploča samo dio isporučenog troška, ​​a zavarivanje, ispitivanje i termička obrada su identični za dva razreda.

Gdje se razlika u cijeni pojavljuje, a gdje ne

Poslednji red nije šala. Kada posuda 304 propadne jer se ispostavilo da proces sadrži kloride, osnovni uzrok je lako pronaći, a popravak - nadogradnja materijala - je jednostavan. Kada posuda 316 pukne pod izolacijom, proizvođač je obično prvi osumnjičeni iako materijal nikada nije bio sposoban da se odupre tom mehanizmu. Plaćanje premije za 316, a zatim korištenje za rješavanje problema koji molibden ne rješava je najgori od oba ishoda.

Za opcije legure izvan ovog para,904L naspram 254 SMO naspram 316Lpokriva gdje superaustenitne klase preuzimaju, inerđajući čelik 904Ldaje sastav i svojstva najraširenije od njih.

Koji dodatni metal koristite za ploču 304 naspram 316?

Uskladite klasu i održite nisku razinu ugljika. Zavarite 304 i 304L sa ER308L za GTAW i GMAW ili E308L za SMAW; zavariti 316 i 316L sa ER316L ili E316L. Koristite varijante koje sadrže silicijum za GMAW da poboljšate vlaženje. Oba osnovna metala nalaze se u P-br. 8 grupi 1, a svi ovi punioci u F-br. 6, tako da jedna kvalifikaciona struktura postupka pokriva cijelu porodicu.

Izbor punila za 304 i 316 zavarene ploče

Punilo namjerno nije savršeno u skladu s osnovnim metalom. ER308L koristi oko 19,5 do 22,0 posto hroma naspram 17,5 do 19,5 posto u ploči, a ER316L koristi oko 18,0 do 20,0 posto hroma naspram 16,0 do 18,0 posto u ploči. To obogaćivanje hromom je ono što metal šava stavlja na feritno-austenitnu stazu očvršćavanja umjesto na potpuno austenitnu, što je sljedeće pitanje - a to je i zašto zavar natopljen pogrešnim punilom može izgledati savršeno na radiografiji i još uvijek predstavljati problem s pucanjem.

Kvalifikaciona struktura je zajednička za oba razreda. ASME Odjeljak IX dodjeljuje 304, 304L, 316 i 316L P-br. 8 grupi 1, dodjeljuje svim ovim austenitnim nerđajućim puniocima F-br. 6 i pokriva sastav metala šava pod sistemom A-brojeva. Praktična posljedica: kvalificiranje procedure na 316L općenito kvalifikuje bitne varijable za ostatak porodice, zbog čega se većina trgovina kvalifikuje na 316L i radi manje nego da kvalifikuje svaku ocenu posebno.

Zašto je feritni broj bitan u austenitnom nerđajućem metalu šava?

Zato što je mala količina delta ferita jedina stvar koja stoji između austenitnog vara i pukotina učvršćivanja. Ciljajte od 3 do 10 feritnog broja. Ispod oko 3 FN metal šava se stvrdnjava kao gruba stupasta zrna austenita sa tečnim filmovima bogatim nečistoćama između njih i može pucati dok se hladi; iznad oko 10 FN ferit se može pretvoriti u lomljivu sigma fazu u toploj upotrebi.

Ferit je magnet, a austenit nije, zbog čega se cijelo mjerenje može obaviti kalibriranim magnetnim instrumentom na gotovom zavaru. Feritni broj je definisan od strane AWS A4.2 i nije baš zapreminski procenat - ispod oko 8 do 10 dva su blizu, iznad toga se razilaze - što je još jedan razlog zašto se preporučeni ciljni opseg nalazi tamo gde jeste.

Feritni brojevi i šta svaki od njih znači

Predviđanje prije zavarivanja se vrši pomoću dijagrama sastava WRC-1992, koji koristi ekvivalente hroma i nikla izračunate iz razrijeđenog sastava metala šava: Cr ekvivalent je jednak postotcima Cr plus posto Mo plus 0,7 puta posto Nb, a ekvivalent Ni jednak postocima Ni plus 35 puta postocima C plus 20 puta postocima C plus 20 puta. Pojam azota je razlog zašto je WRC-1992 zamijenio stariji Schaeffler dijagram za moderne toplote sa niskim udjelom ugljika i dušikom.

Predviđeni feritni broj je proračun; izmjereni feritni broj je zapis o prijemu. Izmjerite ga na kuponu za kvalifikaciju postupka kalibriranim instrumentom i ponovo na kuponima za ispitivanje proizvodnje ako se promijeni toplina punila. Također imajte na umu da izuzeća za ispitivanje na kriogeni udar u UHA-51 imaju vlastite feritne granice koje su niže od opsega od 3 do 10. Ako su vašem plovilu potrebni zavari otporni na pukotine i vrlo niska projektirana temperatura metala, riješite taj sukob na PQR-u sa svojim ovlaštenim inspektorom umjesto da ga otkrijete nakon što su zavareni spojevi umetnuti.

Da li vam je potrebna termička obrada predgrijavanja ili termička obrada nakon zavarivanja za zavare posuda 304 i 316?

Ne za oboje, u uobičajenom smislu. Ne postoji mehanizam za predgrijavanje vodonika, jer se austenit hlađenjem ne pretvara u martenzit i ima visoku rastvorljivost vodonika. A ASME odjeljak VIII-1 Tabela UHA-32 navodi da toplinska obrada nakon zavarivanja za P-No. 8 austenitnog nehrđajućeg čelika nije ni potrebna ni zabranjena - uopće nema okidača debljine.

Termička obrada austenitnih nehrđajućih šavova posuda

Pozicija UHA-32 se zaista razlikuje od svijeta ugljičnog čelika i hvata proizvođače. Za posudu od ugljičnog čelika P-No. 1 postoji prag debljine - 38 mm (1,5 in) za P-br. 1 grupu 1 - iznad kojeg je PWHT obavezan. Za austenitni nerđajući nehrđajući materijal ne postoji prag, vrijeme zadržavanja i minimalna temperatura. Ako korisnik ipak odredi termičku obradu, pravi ciklus je žarenje rješenja nakon čega slijedi brzo hlađenje, a ne smanjenje podkritičnog naprezanja. Rasterećenje naprezanja od 650 C na posudi zavarenoj od ne-L ploče je odličan način za senzibilizaciju cijele zone pogođene toplinom.

Formirane glave su izuzetak o kojem vrijedi znati. Deformacija hladnog oblikovanja i bilo koji ciklus vrućeg oblikovanja mijenjaju materijal, a jako hladno oblikovane austenitne glave se često žare u otopini nakon oblikovanja kako bi se uklonilo naprezanje i povratila otpornost na koroziju. To je operacija formiranja termičke obrade, a ne zavar PWHT, i dešava se prije nego što je glava zavarena u školjku.

Kako zaustaviti senzibilizaciju u zoni zavarivanja posude pod utjecajem topline?

Prvo kontrolirajte ugljik, zatim vrijeme i temperaturu. Naručite materijal klase L ili dvostruko certificirani tako da nema dovoljno ugljika za formiranje kontinuirane karbidne mreže, a zatim održavajte međuprolaznu temperaturu niskom i umjerenim unosom topline kako bi HAZ provodio što je moguće manje vremena između 425 i 815 C. Tamo gdje će posuda raditi topla godinama, razmotrite stabilizirani stupanj, a gdje je posljedica visoka, provjerite ASTM A262 testom.

Mehanizam vrijedi jednom razumjeti kako bi kontrole imale smisla. Krom karbid precipitira na granicama zrna jer ugljik difundira do granice brže nego što krom može difundirati iz okolnog metala. Karbid koji se formira je bogat hromom, tako da je uska traka metala odmah pored granice iscrpljena. Ispod otprilike 12 posto hroma ta traka više nije nerđajuća, a u korozivnoj tekućini se prvenstveno otapa, ostavljajući kontinuirani intergranularni put. Najbrže taloženje se dešava blizu 650 do 750 C, što je tačno unutar opsega kroz koji prolazi HAZ zavara.

Kontrole senzibilizacije, po redosledu kojim treba da se primenjuju

Koju vježbu A262 pozvati ovisi o ocjeni, a ovo je jedno od rijetkih mjesta gdje izbor 304 naspram 316 istinski mijenja metodu testiranja. Praksa B, test željeznog sulfata i sumporne kiseline, je prikladan za austenitne razrede koji sadrže molibden, pa ga specificirajte za 316 i 316L. Vježba C, azotna kiselina ili Huey test, je konvencionalni izbor za 304 i 304L. Praksa A je brzo jetkanje oksalnom kiselinom koja se koristi za skrining, a praksa E je bakar-bakar sulfat-sumporna kiselina test koji se koristi kada se želi opća austenitna procjena.

Zašto austenitne zavarene posude od nehrđajućeg čelika izobličuju više od zavarivanja ugljičnog čelika?

Dve fizičke osobine, obe iste za 304 i 316. Austenitni nerđajući nerđajući čelik provodi otprilike trećinu toplote od ugljeničnog čelika, tako da toplota zavara ostaje u spoju umesto da se širi; i širi se otprilike 40 do 50 posto više po stepenu, tako da isto temperaturno polje proizvodi veće termičko opterećenje. Više naprezanja koncentrisanog u užoj zoni znači više izobličenja, više skupljanja i više zaostalog naprezanja.

Fizička svojstva koja pokreću ponašanje proizvodnje

Kontrole slijede direktno iz fizike. Koristite umjereni unos topline umjesto visokih stopa taloženja koje biste koristili na ugljičnom čeliku. Koristite bakrene ili aluminijske pozadinske šipke da izvučete toplinu iz korijena. Koristite uravnotežen redoslijed zavarivanja - backstep ili simetričan - tako da se skupljanje distribuira, a ne akumulira. Pričvrstite se za čvrsti naslon gdje geometrija dopušta i zapamtite da ograničenje povećava zaostalo naprezanje čak i dok smanjuje vidljivu distorziju.

Još jedna posljedica je specifična za posude tankih stijenki. Ljuska ispod 6 mm je ograničena na krutost, a ne na snagu, tako da izobličenje i oštećenje pri rukovanju, a ne UG-27 proračun, postavljaju praktični minimum. Zbog toga se tanke austenitne posude obično grade sa prstenovima za ukrućenje ili povećanim nazivnim zidom, a ne na izračunatom minimumu, i zašto je vođenje debljine ukako odabrati debljinu ploče od nehrđajućeg čelikavrijedi pročitati prije nego što finalizirate shell.

Koje ispitivanje ASME Odjeljak VIII zahtijeva za austenitne nehrđajuće zavarene posude?

Radiografija po UW-11 na nivou potrebnom za postizanje efikasnosti zgloba za koju ste dizajnirali, plus ispitivanje penetranta tečnosti na svim austenitnim hrom-nikl zavarenim spojevima nominalne debljine preko 19 mm (3/4 in) kako zahtijeva UHA-34. Ukoliko se radi bilo kakva termička obrada, pregled se radi nakon nje. Zahtjev za penetrantom je pravilo specifično za austenit bez ekvivalenta ugljičnog čelika.

Zahtjevi za ispitivanje koji se primjenjuju na 304 i 316 zavare posuda

Pravilo UHA-34 je ono koje se najčešće propušta. Proizvođač čije navike potiču od ugljičnog čelika radit će radiografiju, možda ultrazvučno testirati i neće razmišljati o penetrantskom pregledu na šavu školjke od 25 mm. Kodeks to zahtijeva, i to je važno: austenitni metal šava se stvrdnjava s krupnim stupčastim zrnima, a radiografija napravljena kroz krupna stupasta zrna je loša u pronalaženju ravnih, čvrsto zatvorenih nedostataka zbog nedostatka fuzije koja ta zrna imaju tendenciju da sakriju.

Što je hidrostatička ispitna zamka za posude pod pritiskom od nehrđajućeg čelika?

Voda. Posuda koja prođe svoj hidrostatski test može biti uništena zbog vode za ispitivanje koja je ostala u njoj, jer stajaća voda koja sadrži hlorid izbacuje austenitnu nerđajuću boju brže od većine procesnih fluida koje će posuda ikada vidjeti. Ograničite hlorid, odmah ocedite, potpuno osušite i ne ostavljajte delimično napunjenu posudu da stoji tokom vikenda.

Hidrostatički test kontrole za austenitne nerđajuće posude

Postoji i druga, tiša zamka u istom području. Plovila se često hidrotestiraju, dreniraju, a zatim se ostavljaju sa praznim mlaznicama i zatvorenim prolazom nedeljama pre puštanja u rad. Preostali film vode isparava i ponovno se kondenzira, koncentrirajući hlorid koji je tamo bio na najtoplijim i najhladnijim površinama. Ako posuda mora stajati, ostavite je otvorenu i osušite ili je sačuvajte suhim dušikom. Fabrikatori koji su se bavilinerđajući čelikgodinama će prepoznati ovaj obrazac: šteta nikada nije tamo gdje je voda bila najdublja, već na liniji vode.

Kako potvrđujete da ste zaista primili 316, a ne 304?

Pozitivna identifikacija materijala ručnim rendgenskim fluorescentnim analizatorom, provjera molibdena. Traje nekoliko sekundi, radi na ploči i na gotovom zavaru, i to je jedini praktičan način da uhvatite zabunu u radnji, jer su 304 i 316 vizualno, magnetski i dimenzijski identični.

Koraci provjere od narudžbenice do natpisne pločice

Molibden je diskriminator jer je jedini element u specifikaciji koji jedna klasa ima, a druga nema. Rasponi kroma i nikla se dovoljno preklapaju da ne mogu riješiti pitanje, a niti jedan vizualni ili magnetski test ne može. PMI snimak od pet sekundi na svakoj ploči prije nego što ode u rolnu, i na svakom šavu nakon zavarivanja, uklanja način greške koji se inače pojavljuje godinama kasnije kao neobjašnjiva korozija. Istu provjeru vrijedi učiniti i na kolutu žice za punjenje, jer je žica drugo mjesto na kojem se miješanje može sakriti.

Kada treba graditi posudu pod pritiskom od 304 umjesto 316?

Kad god ne postoji lokalizirani mehanizam korozije koji bi molibden mogao riješiti. Ako tekućina ne sadrži značajne kloride, temperatura ostaje ispod 60 C u prisustvu bilo kakvog klorida, servis oksidira, ili je posuda suha, čista i zatvorena, 304L je ispravan i jeftiniji materijal, a molibden je novac potrošen na ništa.

Matrica za odabir za ploču posude pod pritiskom od 304L naspram 316L

Tamo gdje odgovor nije ni jedno ni drugo, putevi nadogradnje su dobro uspostavljeni.Duplex 2205otprilike udvostručuje granicu tečenja i podnose pucanje korozije pod naponom hloridom daleko bolje od bilo koje vrste.254 SMOi904Lpreuzeti tamo gdje je otpornost na udarce glavni zahtjev, a za najagresivnije dužnosti poređenje postajeInconel 625 naspram 316L. Zavarivanje tih materijala je opet druga disciplina - vidiHastelloy C276 vodič za zavarivanjeiInconel 625 vodič za zavarivanjekako se procedure mijenjaju.

Kako specificirate ploču 304 nasuprot 316 za posudu pod pritiskom?

Radite po redoslijedu: definirajte okolinu, odaberite varijantu ugljika, potvrdite popis kodova i certifikaciju, dizajnirajte s dozvoljenim naprezanjem za razred koji ste stvarno kupili, kvalifikujte proceduru izmjerenim feritnim brojem, kontrolišite međuprolaz i zaštitu, specificirajte ispitivanje i bilo kakvo ispitivanje intergranularne korozije, zatim kontrolirajte vodu za hidrotest i očistite posudu nakon toga.

Korak 1. Zapišite procesno okruženje prije nego što zapišete ocjenu:Zabilježite sadržaj klorida, temperaturu, pH, da li tekućina oksidira ili reducira, šta se dešava tokom gašenja i šta je ispod izolacije. 304 i 316 su austenitne hrom-nikl klase; molibden u 316 vam nešto kupuje samo ako je lokalizirani mehanizam korozije stvarno prisutan. Vidi304 vs 316 svojstva i primjena nehrđajućeg čelikaza opštu sliku imovine.

Korak 2. Odaberite varijantu ugljenika iz temperature zavarivanja i radne temperature zajedno:Za zavareni sud koji neće imati trajni rad iznad oko 425 C, naručite L razred. Ako je projektovana temperatura u rasponu puzanja, prijeđite na 316H ili 304H umjesto da pokušavate rastegnuti nivo L. Ako želite da jedan artikl služi za oboje, kupite materijal sa dvostrukim certifikatom i provjerite je li u certifikatu mlina navedene obje specifikacije.

Korak 3. Potvrdite da je ploča kodirani materijal i pribavite certifikat prije nego što se iseče:Ploča mora biti SA-240 (ASME usvajanje ASTM A240) i navedena za upotrebu u Odjeljku VIII-1, sa toplotnim brojem koji se može pratiti do oznake ploče i EN 10204 3.1 ili 3.2 dokumentom. Pročitajte analizu topline, a ne tipičnu vrijednost: provjerite ugljenik prema 0,030 posto za razred L i molibden naspram 2,00 posto za 316.ASTM A240navodi potpunu hemiju i mehaničke zahtjeve.

Korak 4. Dizajnirajte školjku s dozvoljenim naprezanjem za tačan razred koji ste kupili:Koristite t=PR / (SE - 0.6P) od UG-27 za uzdužni spoj i t=PR / (2SE + 0.4P) za obodni spoj, sa S očitanim iz Odjeljka II Dio D Tabela 1A na projektnoj temperaturi i E od UW-12 za tip i ispitivanje vašeg zgloba. Nemojte dizajnirati sa 304 dozvoljenim, a zatim kupiti 304L ploču.

Korak 5. Kvalificirajte postupak zavarivanja s pravim punilom i izmjerenim feritnim brojem:Kvalificirajte se prema ASME Odjeljku IX koristeći P-Br. 8 Grupa 1 osnovnog materijala sa ER308L ili ER316L pod F-No. 6. Predvidite feritni broj pomoću WRC-1992 dijagrama na stvarnoj toplini punila, a zatim ga potvrdite na kuponu za kvalifikaciju pomoću kalibriranog magnetnog instrumenta10 i držite FN3.

Korak 6. Kontrolirajte unos topline, međuprolaznu temperaturu i zaštitu korijena:Održavajte međuprolaz na 175 C (350 F) maksimalno za opći rad i 150 C (300 F) maksimalno gdje je otpornost na koroziju kritična. Pozadi očistite korijen argonom tako da sadržaj kisika ostane dovoljno nizak da izbjegne šećer, i koristite izbalansiranu sekvencu zavarivanja s bakrenim ili aluminijskim podložnim šipkama da izvučete toplinu iz spoja.

Korak 7. Napišite ispitivanje i ispitivanje intergranularne korozije u redoslijedu:Odredite radiografiju po UW-11 za efikasnost spoja koju ste dizajnirali, penetrant tekućine po UHA-34 na zavarenim spojevima preko 19 mm nominalne debljine i ASTM A262 test na kuponu za proizvodni zavar kada će posuda vidjeti osjetljive temperature ili korozivnu tekućinu. Koristite vježbu B za 316L i vježbu C za 304L.

Korak 8. Kontrolirajte hidrostatičku ispitnu vodu, a zatim osušite posudu:Ograničite količinu klorida na otprilike 50 ppm, ispraznite posudu čim se test završi i osušite sve unutrašnje površine. Uklonite toplotnu nijansu dekarenjem prema ASTM A380 ili mehaničkim sredstvima sa namjenskim nehrđajućim alatima, pasivirajte prema ASTM A967 i završite sa pozitivnom identifikacijom materijala na završenim zavarenim spojevima kako biste potvrdili da je molibden prisutan tamo gdje je 316 specificirano.

Dvije navike čine razliku između specifikacije koja preživi kontakt s trgovinom i one koja ne. Prvo, napišite dodatne zahtjeve na narudžbenici, a ne u tijelu napomena o crtežu - minimalni molibden, minimalni feritni broj, ispitivanje intergranularne korozije i tip certifikata su sve stavke narudžbenice. Drugo, učinite da identifikacija materijala provjeri tačku zadržavanja u planu inspekcije i testiranja, a ne zahtjevu. Za potpunu rutu od ploče do montaže kalema i posude,izrada kalema za cijevipokriva sekvencu izrade iprefabrikacija u odnosu na zavarivanje na terenupokriva mjesto gdje je posao najbolje obavljen.

Često postavljana pitanja

Molibden. 316 i 316L sadrže 2,00 do 3,00 posto molibdena, a 304 i 304L ga ne sadrže. Rasponi hroma se neznatno razlikuju u drugom smjeru - 304 radi 17,5 do 19,5 posto hroma naspram 16,0 do 18,0 posto za 316 - i 316 nosi viši raspon nikla od 10,0 do 14,0 posto. Sve ostalo, uključujući sva mehanička svojstva, je isto.

Koliko je molibdena u pločici od nehrđajućeg čelika 316?

ASTM A240 zahtijeva 2,00 do 3,00 posto i za 316 i za 316L. Toplota od 2,02 posto i jedna od 2,95 posto su usklađeni, ali ne djeluju identično u vrućem hloridnom pukotinu, tako da navedite minimalni molibden kao dodatni zahtjev kada je udubljenje upravljački mehanizam.

Da li je 316 jači od 304?

Br. ASTM A240 navodi identična minimalna mehanička svojstva: 515 MPa (75 ksi) zatezna i 205 MPa (30 ksi) prinos za oba, i 485 MPa (70 ksi) zatezna i 170 MPa (25 ksi) prinos za oba L razreda. Molibden mijenja korozijsko ponašanje, a ne snagu.

Šta je PREN od 304 u odnosu na 316?

Koristeći PREN=posto Cr + 3.3 x posto Mo + 16 x postotak N, tipični 304 je oko 18 do 20, a tipičan 316 je oko 23 do 26. Razmak dolazi gotovo u potpunosti iz termina molibdena. PREN je indeks rangiranja, a ne prag dizajna - ne daje vam kritičnu temperaturu udubljenja ili kritičnu temperaturu pukotina.

Što je bolje za posudu pod pritiskom, 304 ili 316?

To u potpunosti ovisi o tome postoji li lokalizirani mehanizam korozije. Ako nema hlorida ili ima klorida u tragovima ispod oko 50 ppm na temperaturi okoline, 304L je ispravan i jeftiniji. Ako su prisutni hloridi ili je tekućina razrijeđena redukujuća kiselina, odaberite 316L. Ako su hloridi prisutni iznad oko 60 C, ni jedan nije adekvatan jer je tada glavni rizik nastajanje hloridnog napona korozije.

Zašto je 316L poželjniji u odnosu na 316 za zavarene posude pod pritiskom?

Ugljik. 316 dozvoljava do 0,08 posto ugljika, što je dovoljno za formiranje hrom-karbida na granicama zrna u zoni utjecaja topline tokom zavarivanja, iscrpljujući susjedni metal hroma i stvarajući put za međugranularnu koroziju. 316L zatvara ugljenik na 0,030 posto, što je premalo da bi se formirala kontinuirana karbidna mreža u normalnoj mreži.

Možete li zavariti 304 do 316?

Da. Koristite punilo ER316L ili E316L, koje odgovara više legiranom od dva osnovna metala. Nikada nemojte prelaziti na 308L punilo na spoju od 304 do 316, jer bi razrijeđeni metal šava tada nosio manje molibdena od bilo kojeg roditelja. Oba razreda su P-br. 8 Grupa 1, tako da je spoj unutar jedne kvalifikacione strukture postupka.

Koji dodatni metal koristite za zavarivanje 316 ploče?

ER316L za GTAW i GMAW, E316L za SMAW i ER316LSi za GMAW kada želite bolje vlaženje i oblik kuglica od silikona. Za 316L na ugljični čelik koristite ER309LMo tako da prijelazna zona zadržava molibden. Ciljajte od 3 do 10 feritnog broja u taloženom metalu šava.

Koji je tačan feritni broj za 308L i 316L metal zavarivanja?

Ciljajte 3 do 10 FN, sa 3 do 8 uobičajeni optimum. Ispod oko 3 FN rizik od stvaranja pukotina pri skrućivanju naglo raste jer se zavar učvršćuje kao grubi stupasti austenit sa slojevima nečistoća između zrna. Iznad oko 10 FN, a posebno iznad 12 FN, delta ferit se može pretvoriti u krtu sigma fazu u opsegu od 550 do 900 C, a molibden ubrzava tu transformaciju.

Da li vam je potrebna termička obrada nakon zavarivanja za 304 ili 316 zavarivanja posuda?

Br. ASME odjeljak VIII-1 Tabela UHA-32 navodi da PWHT za P-br. 8 austenitni nerđajući čelik nije ni potreban ni zabranjen, tako da nema okidača debljine kao za ugljični čelik. Ako korisnik ipak odredi termičku obradu, pravi ciklus je žarenje rastvora na 1040 do 1095 C nakon čega slijedi brzo hlađenje - a ne subkritično ublažavanje naprezanja, koje bi senzibiliziralo bilo koji ne-L materijal.

Zagrijavate li nehrđajući čelik prije zavarivanja?

Ne radi sprječavanja pucanja, a ne na temperaturama koje se koriste na ugljičnom čeliku. Austenit se pri hlađenju ne pretvara u martenzit i lako zadržava vodonik, tako da ne postoji mehanizam za pucanje vodonika koji bi se mogao prethodno zagrijati. Predgrijavanje se koristi samo za uklanjanje vlage ili odmrzavanje hladnog spoja, a prekomjerno predgrijavanje pogoršava izobličenje.

Koja je maksimalna temperatura međuprolaza za austenitni nehrđajući čelik?

175 C (350 F) je uobičajeni maksimum za opštu proizvodnju, a 150 C (300 F) se koristi tamo gdje je otpornost na koroziju kritična. Interpass se kontroliše kao maksimum, a ne kao minimum, upravo zato što je držanje zone zahvaćene toplotom u opsegu od 425 do 815 C ono što izaziva senzibilizaciju.

Šta je senzibilizacija i kako je spriječiti?

Senzibilizacija je taloženje hrom karbida na granicama zrna kada se metal drži na temperaturi između oko 425 i 815 C, čime se hrom iz metala odmah pored granice i omogućava intergranularna korozija. Spriječite to korištenjem materijala L razreda ili dvostruko certificiranog materijala s maksimumom od 0,030 posto ugljika, ograničavanjem međuprolazne temperature i unosa topline i korištenjem stabiliziranog razreda kao što je 347 za topli servis.

Koja temperatura uzrokuje preosjetljivost nehrđajućeg čelika?

Između oko 425 i 815 C (800 i 1500 F), sa najbržim taloženjem blizu 650 do 750 C. Zona zavarenog šava prolazi kroz ovu traku za nekoliko minuta, zbog čega sadržaj ugljika - ne sadržaj hroma - određuje da li zavar ostaje otporan na koroziju.

Koja praksa ASTM A262 testira 316L na senzibilizaciju?

Praksa B, test željeznog sulfata i sumporne kiseline, je odgovarajuća praksa za austenitne nerđajuće nerđajuće materijale koji sadrže molibden, kao što su 316 i 316L. Vježba C, azotna kiselina ili Huey test, je konvencionalni izbor za 304 i 304L. Vježba A je brzi probir oksalne kiseline, a praksa E je test bakar-bakar sulfat-sumporna kiselina.

Koliki je dozvoljeni napon od SA-240 304 naspram 316?

Identično na temperaturi okoline: 20,0 ksi (138 MPa) za 304 i 316, i 16,7 ksi (115 MPa) za 304L i 316L, prema ASME odjeljak II dio D, tabela 1A. To znači da vam 316 ne dozvoljava da napravite tanju posudu od 304 - molibdena kupuje otpornost na koroziju, a ne snagu.

Da li je 316 otporan na pucanje hloridnim stresom?

Ne. Molibden poboljšava otpornost na udubljenje i pukotine, ali nema koristan učinak na korozijsko pucanje pod naponom hloridom, za koje su potrebni hloridi, kiseonik, vlačna naprezanja i temperatura iznad otprilike 60 C. Molibden ne odgovara nijednom od četiri. Popravak je uklanjanje jednog od četiri uslova ili promjena porodice legura u dupleks, 6Mo ili leguru nikla.

Može li se 316 koristiti za usluge morske vode?

Nije za kontinuirano uranjanje ili rad sa pukotinama. 316L jame i pukotine korodiraju u morskoj vodi, posebno u stajaćim ili zaštićenim područjima. Koristite super duplex kao što je S32750, 6Mo razred kao što je 254 SMO ili leguru nikla u zavisnosti od brzine, temperature i geometrije pukotina.

Koja je granica hidrostatičkog testa vodenog klorida za nehrđajuće posude?

Obično se navodi na maksimalno 50 ppm i 25 ppm ili niže kada se posuda ne može pouzdano osušiti. Bez obzira na ograničenje, ispraznite posudu odmah nakon testa i osušite sve unutrašnje površine. Stagnirajuća hloridna voda izbacuje austenitnu nerđajuću nerđajuću materiju brže od većine procesnih tečnosti koje će ikada sadržati, a oštećenja se obično pojavljuju na liniji vode.

Kako razlikujete 304 od 316 u radnji?

Pozitivna identifikacija materijala ručnim rendgenskim fluorescentnim analizatorom, provjera molibdena. Ova dva razreda su vizuelno, magnetski i dimenzionalno identična, a rasponi hroma i nikla se preklapaju, tako da je molibden jedini pouzdan diskriminator. Provjerite to na svakoj ploči pri prijemu, na svakom komadu nakon rezanja i na završenim zavarenim spojevima.

Je li ploča od nehrđajućeg čelika 316 magnetna?

Ne, nije u žarenom stanju - i 304 i 316 su austenitni i nemagnetni. Metal šava u bilo kojoj vrsti sadrži dovoljno delta ferita da da slab magnetni odziv, što je upravo ono što instrument za mjerenje ferita detektira. Hladni rad također može izazvati blagi magnetizam u formiranim područjima.

Na kojoj temperaturi treba prestati koristiti 304L ili 316L?

Primjenjuju se tri ograničenja. Senzibilizacija na niskim temperaturama je bitna iznad oko 500 C u dugom radu, dozvoljeno naprezanje opada iznad otprilike 540 C kako vlada puzanje, a 316L koji sadrži molibden je klasa koja je sklonija sigmama u opsegu od 550 do 900 C. Za trajnu temperaturu metala iznad oko 540 C, prijeđite na 304H ili 316H, ili na stabilizirani kvalitet kao što je 347.

Šta je dvostruko certificirana ploča 316/316L?

Jedinstvena toplota koja ispunjava sve zahtjeve obje specifikacije: ugljen na 0,030 posto maksimuma zajedno s ravnim zatezanjem i minimumom popuštanja. Omogućuje da jedan artikal na zalihama zadovolji specifikaciju za zavarivanje L-klase i dozvoljeni dizajn ravnog kvaliteta, u zavisnosti od narudžbenice, označavanja ploča i certifikata koji sve naziva razred za koji dizajnirate.

Da li 316 zavareni metal treba oslobađanje od naprezanja?

Ne. Ne postoji zahtjev koda za ublažavanje naprezanja austenitnih nehrđajućih zavarenih spojeva, a subkritično smanjenje naprezanja u rasponu od 600 do 700 C je aktivno štetno jer senzibilizira ne-L materijal i može razviti sigma fazu u metalu šava koji sadrži molibden. Preostalim naprezanjem se upravlja dizajnom spojeva, redoslijedom zavara i, gdje je potrebno, mehaničkim metodama.

Koliko više košta 316 ploča od 304?

Uobičajeno 25 do 45 posto cijene ploča, vođene uglavnom dodatnim naknadama za molibden i leguru nikla i kretanjem sa tržišta legura. Na gotovom plovilu kazna je manja, jer su zavarivanje, ispitivanje i termička obrada isti za oba tipa i ploče samo dio isporučenog troška.

Da li je 316 bolji od 304 za servis azotne kiseline?

Ne, gore je. Molibden se prvenstveno rastvara u jako oksidirajućim kiselinama, tako da je 304L standardni izbor za servis dušične kiseline, a 316L se izbjegava. Ovo je jedan od rijetkih slučajeva gdje je skuplja ocjena tehnički pogrešna.