317L ve 316L Paslanmaz Çelik: Ekstra Molibden Çukurlaşma Direncinde Fark Yarattığında

316L çelikKorozif hizmetlerde en yaygın olarak kullanılan paslanmaz çeliktir ve bunun iyi bir nedeni vardır: Kolayca kaynak yapar, genel korozyona karşı dayanıklıdır ve çoğu yüksek alaşımdan daha düşük maliyetlidir. Ancak 316L'nin mühendislerin klorür-zengin ortamlardaki - oyuk korozyonunu sessizce azaltmasına izin verdiği bir arıza modu da vardır. Deniz suyu, acı soğutma suyu, yol tuzu, proses tuzlu suları ve hatta kıyı nemi, 316L'nin metal duvar boyunca tünel açan küçük, derin çukurlar oluşturmasına neden olabilir ve çoğu zaman görünür bir uyarı olmaksızın sızıntılara - neden olabilir.

317L tam olarak bu durum için var. 316L ile 317L arasındaki tüm fark tek bir elementten kaynaklanmaktadır: molibden. 316L %2-3 oranında molibden içerir; 317L %3-4 içerir. Bu ekstra %1 molibden, biraz daha fazla krom (%18-20'ye karşı %16-18) ile birleştiğinde, alaşımın çukurlaşma direncini kabaca %25 artırır; bu, 3 yıl ömürlü bir ısı eşanjörü ile 15 ömürlü bir ısı eşanjörü arasındaki fark anlamına gelir. Her iki sınıfta da "L", "Düşük Karbon" (%0,03'e eşit veya daha az) anlamına gelir, böylece her ikisi de hassaslaşma olmadan temiz bir şekilde kaynak yapar.

316L bileşeniniz klorür iyonlarını (Cl⁻) -, özellikle sıcak veya asidik klorürleri - görecekse ve oyuklanma sizi endişelendiren arıza moduysa, 317L'ye yükseltin. %15-%30'luk maliyet primi size kabaca %25 daha fazla çukurlaşma direnci satın alır, bu da klorür çukurlaşması arızasına karşı ucuz bir sigortadır. Ortamda klorür yoksa 316L genellikle yeterli ve daha ekonomiktir. Kısacası: 316L varsayılandır, 317L ise klorür yükseltmesidir.

Kimyasal Bileşim

316L ve 317L aynı östenitik tabanı ve aynı ultra-düşük karbonu (%0,03'ten az veya eşit) paylaşır, ancak üç alaşım elementi bakımından farklılık gösterir: molibden (%2-3'e karşı %3-4), krom (%16-18'e karşı %18-20) ve nikel (%10-14'e karşı %11-15). Ekstra molibden belirleyici farktır; klorür ortamlarında çukurlaşma ve çatlak korozyonuna direnen elementtir. İki sınıfla ilgili diğer her şey aslında aynıdır.

Her iki kalite de 300-serisi östenitik paslanmaz çelik ailesine aittir ve kaynak hassasiyetine karşı maksimum direnç için "Düşük Karbon" (%0,03'ten az veya eşit) anlamına gelen "L" son ekini taşır. Molibden, 316/317 ailesini düz 304'ten ayıran tanımlayıcı alaşım elementidir. 316L'de molibden %2 ile %3 arasında değişir. 317L'de ise %3 ile %4 arasında değişmektedir. Bu anlamlı bir sıçramadır: molibden pahalı ve güçlüdür ve molibdenin ~%2,5'ten ~%3,5'e çıkması 316L'yi "deniz sınıfı" bir alaşıma dönüştüren şeydir.

Molibden Çukurlaşmaya Neden Direnir? - Sade Dilde Bilim

Molibden, çelik yüzeyindeki koruyucu krom oksit filmini daha güçlü ve kendi kendini-daha iyi onarabilir hale getirdiği için çukurlaşmaya karşı dayanıklıdır. Bir klorür iyonu filmde zayıf bir noktaya saldırdığında, alaşımdaki molibden su ile reaksiyona girerek molibdatlar oluşturur ve bunlar hasarlı filmi onarır-. Daha fazla molibden=daha hızlı ve daha eksiksiz kendi kendini-onarır=sızıntıya dönüşen daha az çukur. Paslanmaz çeliğin oyuklanma direncinin neredeyse doğrudan molibden içeriğiyle orantılı olmasının nedeni budur.

Paslanmaz çelik, oksijen varlığında yüzeyinde oluşan görünmez, kendi kendini onaran krom oksit (Cr₂O₃) filmi nedeniyle korozyona karşı dayanıklıdır. Bu film yalnızca birkaç nanometre kalınlığındadır - insan saçından binlerce kat daha incedir - ama yine de paslanmaz çeliği "paslanmaz" yapan da budur. Sorun, klorür iyonlarının agresif film-kırıcılar olmasıdır. Bir klorür iyonu, oksit filmini mikroskobik bir zayıf noktadan (bir sülfür oluşumu, bir çizik, bir tane sınırı) delebilir ve altındaki çıplak metale saldırabilir.

Çukur başladıktan sonra kendi kendine-hızlanır: Çukurun içi asidik hale gelir ve oksijen-yok olur, bu da filmin yeniden-oluşmasını engellerken çevredeki metal pasif kalır. Bu, küçük bir galvanik hücre - minyatür bir pil - oluşturur; burada çukurun iç kısmı anottur (hızla paslanır) ve çevreleyen yüzey ise katottur (korunur). Sonuç, yüzeyin geri kalanına dokunulmadan görünürken tüm duvar kalınlığı boyunca tünel açabilen dar, derin bir deliktir. Çukurlaşma tam da yerel olduğu için tehlikelidir: Bir boru toplam ağırlığının %0,01'ini korozyondan kaybedebilir, ancak tek bir duvar-oyuktan tamamen kopabilir.

Molibden bu süreci kesintiye uğratır. Alaşımdaki molibden çukur çözeltisi içinde çözünür ve metal yüzeyi yeniden pasifleştirmeye yardımcı olur, saldırıyı durduran ve oksit filminin yeniden-oluşmasına izin veren molibdat bileşikleri oluşturur. Daha yüksek molibden, alaşımın film hasarını klorürlerin kırabileceğinden daha hızlı onarabileceği anlamına gelir. Bu nedenle ~%3,5 molibden içeren 317L, ~%2,5 molibden içeren 316L'den önemli ölçüde daha iyi oyuklanmaya karşı direnç gösterir.

PREN - Çukurlaşma Direncini Belirleyen Sayı

PREN (Çukurlanma Direnci Eşdeğer Sayısı), paslanmaz çelikleri çukurlaşma direnci açısından sıralamanın standart yoludur: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. 316L'nin PREN'i yaklaşık 24-26'dır; 317L'nin PREN'i yaklaşık 29-31'dir. Bu 5 puanlık fark, klorür çukurlaşmasına karşı dirençte gerçek, ölçülebilir bir iyileşmeyi temsil ediyor ve bunun neredeyse tamamı ekstra %1 molibdenden kaynaklanıyor.

PREN formülü hızlı bir tarama aracıdır, garanti değildir. Belirli bir klorür ortamı için bir sınıfın makul bir aday olup olmadığını tek bir sayıyla size söyler. Genel bir kural olarak: 20'nin altındaki PREN, herhangi bir anlamlı klorür maruziyeti için uygun değildir; PREN 20-30, hafif ila orta dereceli klorürlerle (acı su, hafif deniz suyu sıçraması) mücadele eder; PREN 30-40 agresif klorürlerle (deniz suyuna daldırma, ılık tuzlu su) mücadele eder; Ciddi hizmet (sıcak deniz suyu, ağartıcı, asidik klorürler) için 40'ın üzerinde PREN gereklidir. 316L ve 317L'nin nereye düştüğüne dikkat edin: 316L "orta" bandın alt kısmına yakın bir yerde yer alırken, 317L bunun tepesine ulaşıyor; bu da anlamlı bir adım, ancak yine de gerçek deniz suyu sınıfı alaşımların altında.

Korozyon Direnci

Klorür-içeren ortamlarda 317L, oyuklanma ve çatlak korozyonuna karşı 316L'ye göre kesinlikle daha dayanıklıdır. 317L'nin kritik çukurlaşma sıcaklığı (CPT) kabaca 25-35 derece iken 316L için 15-20 derecedir; yani 317L, çukurlaşma başlamadan önce 10-15 derece daha sıcak klorür çözeltilerini tolere edebilir. Aralık korozyonu için boşluk benzerdir: 317L, özellikle contalar, birikintiler ve bağlantı elemanları altında, 316L'nin hızla aralık korozyonuna uğrayacağı klorür koşullarında hayatta kalır.

Çukur korozyonu, pürüzsüz bir yüzeyde küçük, derin delikler oluşturan lokalize bir saldırıdır. Aralık korozyonu onun yakın kuzenidir: contaların, rondelaların, cıvata başlarının, kaynak sıçramasının, deniz büyümesinin veya birikmiş birikintilerin - altındaki dar boşluklarda - meydana gelen ve ortamın durgunlaştığı, oksijenin- tükendiği ve asitlendiği saldırı. Aralık korozyonu genellikle çukurlaşmadan daha agresiftir çünkü aralık geometrisi, koruyucu filmi onarmak için gereken oksijeni dışarıda bırakırken klorürleri ve asidi hapseder.

Her iki arıza modu da kritik bir sıcaklıkla karakterize edilir: CPT'nin (kritik çukurlaşma sıcaklığı) veya CCT'nin (kritik çatlak sıcaklığı) altında alaşım saldırıya karşı direnç gösterir; onun üzerinde saldırı başlar ve yayılır. Bu sıcaklıklar, bir ferrik klorür çözeltisi içinde standartlaştırılmış testlerle (ASTM G48) ölçülür. 316L'nin CPT'si tipik olarak 15-20 derece civarındayken, 317L'nin testleri 25-35 derece civarındadır. Bu 10-15 derecelik fark pratikte son derece önemlidir: Tropikal deniz suyuna dayanabilen bir ısı eşanjörü ile aylar içinde çukurlaşan bir ısı eşanjörü arasındaki farktır.

Sülfürik ve Fosforik Asit - 317L'nin Diğer Avantajı

Çukurlaşmanın ötesinde, 317L ayrıca indirgeyici asitler -, özellikle sülfürik ve fosforik asit - konusunda 316L'den daha iyi performans gösterir çünkü daha yüksek molibden, krom ve nikel içeriği, bu asitlerin içinde bulunan indirgeyici (oksijen-açlıktan yoksun) koşullara karşı direnci artırır. Bu nedenle 317L, kimya ve gıda endüstrilerinde fosforik asit buharlaştırıcıları, yağ asidi işleme ve sülfürik asit işleme için geleneksel malzemedir.

Bu, birçok mühendisin gözden kaçırdığı önemli bir noktadır: 317L yalnızca "çukurlaşmaya-daha dayanıklı" bir 316L değildir -, aynı zamanda belirli asitlere karşı da daha dayanıklıdır. Sülfürik asit (H₂SO₄) ve fosforik asit (H₃PO₄) indirgeyici asitlerdir, yani oksijen-zengin yüzey yerine asidin kendi içinde - oksijenin az olduğu - metale saldırırlar. 317L'deki daha yüksek krom (%18-20), molibden (%3-4) ve nikel (%11-15), bu indirgeyici koşullara karşı 316L'ye göre daha iyi direnç sağlar.

Klasik örnek fosforik asit üretimi ve buharlaşmasıdır. Islak-işlem fosforik asit, 316L'yi çukurlaştıracak klorürler ve florürler içerir; dolayısıyla 317L, bu hizmette buharlaştırıcı tüpler, ısıtıcılar ve pompalar için standart malzemedir. Benzer şekilde, yağ asidi işlemede (yemeklik yağlar, sabunlar, deterjanlar) 317L, sıcak asidik koşullara 316L'den daha iyi direnç gösterir. Uygulamanız orta konsantrasyonlarda bile sülfürik veya fosforik asit - içeriyorsa - 317L daha güvenli bir seçimdir.

Genel Korozyon

-Klorür olmayan,-asidik olmayan ortamlarda - atmosferik maruz kalma, tatlı su, gıdadaki hafif organik asitler - 316L ve 317L'deki genel (tekdüze) korozyon için, genel korozyon direnci esas olarak her iki sınıfta da yakın olan krom içeriği tarafından yönetildiğinden, esasen aynı performansı gösterir. 317L'nin premium fiyatı bu ılıman ortamlarda size hiçbir şey kazandırmaz; bu nedenle 316L, genel-aşındırıcı hizmetlerde varsayılan ekonomik seçenek olmaya devam ediyor.

Bu, 317L'nin avantajına yönelik çok önemli bir karşı noktadır: evrensel olarak daha iyi değildir. Klorür veya indirgeyici asitlerin bulunmadığı ortamlarda, 317L'deki ekstra molibden israf edilir ve asla kullanmayacağınız korozyon direnci için %15-30 daha fazla para ödersiniz. Tuzlu su içermeyen gıda işleme, farmasötik ekipman, mimari uygulamalar ve klorür içermeyen genel kimyasal işleme için 316L doğru, ekonomik seçimdir. Malzeme seçimi becerisi, klorür veya asit tehdidinin ne zaman 317L yükseltmesini haklı çıkaracak kadar gerçek olduğunu bilmektir.

Mekanik Özellikler

317L, oda sıcaklığında 316L'den biraz daha güçlüdür: minimum gerilme mukavemeti 316L için 485 MPa'ya (70 ksi) karşılık 515 MPa'dır (75 ksi) ve minimum akma mukavemeti, 170 MPa'ya (25 ksi) karşı 205 MPa'dır (30 ksi). Bu %6-20'lik güç avantajı, daha yüksek krom, molibden ve nitrojen içeriğinden kaynaklanır - ancak bu, 317L'yi seçmek için bir neden değil, küçük bir faktördür. 317L'yi kullanma kararının temelinde dayanıklılık değil korozyon direnci yatmaktadır.

Şekillendirilebilirlik ve İşlenebilirlik

Her iki kalite de tamamen östenitiktir ve son derece şekillendirilebilir, kaynaklanabilir ve sünektir;. 317L'nin soğuk-işlenmesi, daha yüksek alaşım içeriği nedeniyle 316L'ye göre biraz daha zordur (çalışır-biraz daha hızlı sertleşir), ancak pratikte fark küçüktür. İşleme için her iki kalite de benzerdir, ancak 317L'nin yüksek alaşım içeriği işlenebilirliği biraz azaltır. Her iki kalite de ısıl işlemle sertleştirilemez - yalnızca soğuk işlemle sertleştirilirler.

İmalatçılar için pratik bir not: 317L daha fazla molibden, krom ve nikel içerdiğinden, soğuk şekillendirme ve işleme sırasında 316L'den biraz daha hızlı çalışır-sertleşir. Bu, biraz daha sık takım değiştirme ve biraz daha büyük bükme yarıçaplarına ihtiyaç duyulabileceği anlamına gelir. Bununla birlikte, uygulamaların büyük çoğunluğu için - boru, bağlantı parçaları, flanşlar, plaka ve levha - 317L, standart paslanmaz çelik uygulamaları kullanılarak esas olarak 316L ile aynı kolaylıkla üretilir.

[Kaynak] ASTM A240/A240M - Krom ve Krom-Nikel Paslanmaz Çelik Plaka, Levha ve Şerit için Standart Şartname.

Kaynak - Her İkisi de Temiz Bir Şekilde Kaynak Yapıyor, Ancak Dolgu Metaliyle Eşleşiyor

Hem 316L hem de 317L, %0,03'ten az veya buna eşit karbon içeren L-kaliteleridir, dolayısıyla her ikisi de kaynak-sonrası ısıl işlem gerektirmeden temiz bir şekilde kaynak yapar ve-kaynaklanmış durumda hassaslaşmaya karşı dayanıklıdır. Temel kural dolgu metali seçimidir: 317L bağlantı için ER317L dolgu maddesi (AWS A5.9) kullanın, böylece kaynak metali ana metalin daha yüksek molibden içeriğiyle eşleşir. 317L bağlantıda 316L dolgu maddesinin kullanılması, klorür hizmetinde potansiyel çukurlaşma zayıf noktası olan daha düşük-PREN kaynak bölgesi - oluşturur.

Dolgu Metal Tuzağı

317L - kaynağı yaparken veya 316L'yi 317L - ile birleştirirken ER317L dolgu metali kullanın. Kaynak metali, en azından korozyona- daha dayanıklı olan ana metal kadar molibden içermelidir. 317L'yi ER316L dolgu maddesiyle kaynak yaparsanız, kaynak boncuğu korozyonun zayıf noktası haline gelir ve çevredeki 317L -'den önce çukurlaşarak 317L'yi belirtme amacının tamamını boşa çıkarır.

Bu, sahada yaygın ve maliyetli bir hatadır. 316L kaynağına alışkın bir imalatçı otomatik olarak ER316L dolgu maddesine ulaşabilir. Bağlantı gerçekte 317L (veya 316L-ila-317L) olduğunda, biriken kaynak metali yalnızca ~%2,5 molibden ile sonuçlanırken, ana metal ~%3,5'tir. Klorür ortamında, düşük PREN'i - ile kaynak boncuğu -, çukurlaşacak ilk yer olur. Sonuç, tam olarak ekstra maliyetli 317L'nin koruma sağlaması gereken noktada tercihli korozyon nedeniyle başarısız olan bir kaynaktır. 317L işi için daima ER317L dolgusunu belirtin ve doğrulayın.

[Kaynak] AWS A5.9/A5.9M - Çıplak Paslanmaz Çelik Kaynak Elektrotları ve Çubukları için Teknik Özellikler.

Sıkça Sorulan Sorular

S: 316L ile 317L arasındaki fark nedir?

C: Fark, molibden ve krom içeriğidir. 316L'de %2-3 molibden ve %16-18 krom bulunur; 317L %3-4 molibden ve %18-20 krom içerir. Her ikisinde de %0,03'ten az veya buna eşit karbon bulunur. 317L'deki ekstra molibden, klorür ortamlarında çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı kabaca %25 daha fazla direnç sağlar, ayrıca sülfürik ve fosforik asit gibi indirgeyici asitlere karşı daha iyi direnç sağlar.

S: 316L yerine ne zaman 317L kullanmalıyım?

C: Ortamda 316L'nin çukurlaşmasına veya paslanmasına neden olabilecek klorürler (deniz suyu, acı su, tuzlu su, ağartıcı) veya indirgeyici asitler (sülfürik, fosforik, yağ asitleri) bulunduğunda 317L kullanın. Tipik uygulamalar: baca gazı kükürt giderme temizleyicileri, fosforik asit buharlaştırıcıları, yağ asidi işleme, kağıt hamuru ve kağıt ağartma ve deniz suyu/acı ısı eşanjörleri. Ortamda klorür veya indirgeyici asitler yoksa 316L yeterli ve daha ucuzdur.

S: 317L, 316L'den daha mı pahalıdır?

C: Evet, 317L genellikle 316L'den %15-%30 daha pahalıdır çünkü daha fazla molibden, krom ve nikel - hepsi de pahalı alaşım elementleri içerir. Bu prim, malzeme yükseltmesinden çok daha pahalıya mal olacak çukurlaşma korozyonu arızasını önlediği zaman haklıdır. Klorür içermeyen ortamlarda prim boşa gider ve 316L daha iyi değerdir.

S: PREN nedir?

C: PREN (Çukurlanma Direnci Eşdeğer Sayısı), çukurlaşma direncini tahmin eden bir formüldür: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. Ne kadar yüksekse o kadar iyidir. 316L'nin PREN'i ~24-26'dır; 317L ~29-31'e sahiptir. Kabaca bir kılavuz olarak, deniz suyu hizmeti için 32'nin üzerinde PREN gereklidir ve şiddetli klorür hizmeti için 40'ın üzerinde bir değer gereklidir. 317L, ~30'da, 316L'nin üzerinde anlamlı bir adımdır ancak yine de 904L ve süper dubleks gibi gerçek deniz suyu kalitesinde alaşımların altındadır.

S: 317L kaynaklanabilir mi?

C: Evet, 317L kolaylıkla kaynak yapar ve 316L gibi %0,03'ten az veya buna eşit karbon içermesi nedeniyle-kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmez. Temel kural, kaynak metalinin ana metalin daha yüksek molibden içeriğiyle eşleşmesi için ER317L dolgu metali (AWS A5.9) kullanmaktır. 317L bağlantı yerinde 316L dolgu maddesinin kullanılması, klorür hizmetinde çevredeki metalden önce çukurlaşacak daha düşük bir-PREN kaynak dikişi oluşturur.

S: 317L deniz suyu için iyi midir?

A: 317L is better than 316L in seawater, but it is not the ultimate seawater material. For continuous seawater immersion at ambient temperature, 317L performs reasonably well. For warm seawater (>30 derece), yüksek-akışlı deniz suyu veya çatlak koşulları varsa, daha yüksek alaşımları göz önünde bulundurun: 904L, 254 SMO (S31254), süper dubleks 2507 veya 6Mo süper östenitikler. 316L, çukurlaşacağından genellikle deniz suyuna daldırma için önerilmez.

S: 316L vs 317L vs 904L - nasıl seçerim?

C: Klorür veya indirgeyici asit içermeyen genel aşındırıcı hizmetlerde (gıda, ilaç, mimari) 316L kullanın. Orta düzeyde klorür veya indirgeyici-asit hizmeti (acı su, FGD, fosforik asit) için 317L kullanın. 317L'nin yeterli olmadığı agresif klorür hizmeti (deniz suyuna daldırma, sıcak klorürler) için 904L kullanın. Her adım, molibden ve korozyon direncini artırır ancak aynı zamanda maliyete de neden olur -, korozyon gereksinimlerinizi karşılayan en düşük kaliteyi seçin.

S: 316L değil de 317L aldığımı nasıl doğrularım?

C: Malzeme testi raporunu (MTR) kontrol edin: 317L %3,00-4,00 molibden, %18,0-20,0 krom ve %11,0-15,0 nikel göstermelidir. Elde taşınır XRF (PMI), daha yüksek molibden içeriğini tespit ettiği için 317L'yi 316L'den ayırt edebilir; karbondan farklı olarak molibden, XRF tarafından tespit edilebilir. Bu, 317L'nin saha doğrulamasını nispeten basit hale getirir. Kimyayı doğrulamak için EN 10204 Tip 3.1 sertifikası isteyin.