Co w praktyce oznacza „używanie 316 na 304”.
Gatunek 304 (UNS S30400, EN 1.4301) i gatunek 316 (UNS S31600, EN 1.4401) to dwie najczęściej stosowane austenityczne stale nierdzewne w rurociągach procesowych, instalacjach wody pitnej i sprzęcie-spożywczym. W rzeczywistych projektach są one często łączone w jeden system: zawór kulowy 316 na przewodzie 304, śruby 316 na kołnierzu 304 lub szpula 316 przyspawana do głowicy 304. Pytanie „czy można zastosować 316 na 304” dotyczy zatem dwóch odrębnych przypadków, mocowania mechanicznego i spawania, i oba są dopuszczalne w granicach opisanych poniżej.
Obydwa gatunki są austenityczne i mają-centryczną-strukturę sześcienną, oba nie są-magnetyczne w stanie wyżarzonym i oba są określone w normach ASTM A240, ASTM A312/A358, EN 10088-2 i EN 10216-5. Ponieważ ich potencjały elektrochemiczne są bardzo zbliżone, połączenie ich nie tworzy znaczącej pary galwanicznej. Praktyczne ograniczenia wynikają z zawartości stopu, a nie z korozji metali różnoimiennych.
Skład chemiczny i właściwości mechaniczne
| Element lub właściwość | 304 (S30400) | 316 (S31600) |
|---|---|---|
| Węgiel,% maks | 0.07 | 0.08 |
| Mangan, % maks | 2.00 | 2.00 |
| Krzem, % maks | 0.75 | 0.75 |
| Chrom,% | 18.0-20.0 | 16.0-18.0 |
| Nikiel,% | 8.0-10.5 | 10.0-14.0 |
| Molibden,% | nie określono | 2.00-3.00 |
| Wytrzymałość na rozciąganie, min | 515 MPa | 515 MPa |
| Granica plastyczności przy 0,2%, min | 205 MPa | 205 MPa |
Powyższe zakresy to standardowe limity składu i minima-temperatury pokojowej podane w ASTM A240 dla tych numerów UNS. Decydującą różnicą między tymi dwoma gatunkami jest molibden: znacznie poprawia on odporność na korozję wżerową i szczelinową w wodzie zawierającej-chlorki, dlatego też gatunek 316 jest preferowany w zastosowaniach przybrzeżnych, morskich i chemicznych.
Zachowanie korozyjne systemu mieszanego 304 i 316
Czynnikiem kontrolującym w układzie mieszanym nie jest korozja galwaniczna, ale zachowanie najmniej stopowego składnika. Zawór 316 nie chroni otaczającej go rury 304, a spoina 304 do 316 wykonana przy użyciu niewłaściwego wypełniacza może skutkować odpornością na korozję bliższą 304 z powodu rozcieńczenia.
Wżery chlorkowe: strona 304 określa odporność zespołu na wżery, dlatego komponenty 316 powinny być stosowane tam, gdzie faktycznie występuje agresywne środowisko.
Korozja szczelinowa i zacieranie: elementy złączne i wykończenia 316 zmniejszają agresywność i spawanie na zimno w połączeniach śrubowych, gdzie gwinty austenityczne są podatne na zacieranie.
Efekt galwaniczny: nieistotny, ponieważ w większości wód użytkowych te dwa stopnie różnią się od siebie o kilkadziesiąt miliwoltów.
Praca w wysokiej-temperaturze: oba gatunki podlegają uczulaniu w zakresie 450-850 stopni C, jeśli zawartość węgla i szybkość chłodzenia nie są kontrolowane; Zamiast tego stosuje się warianty niskoemisyjne lub stabilizowane.
Praktyka spawania i mocowania
Spoiwo: ER308L do połączeń 304-do-304, ER316L do połączeń 304 do 316 i 316 do 316. Dopasowanie strony wyżej stopowej jest typową zasadą, a ER309L stosuje się do przejścia na stal węglową lub niskostopową.
Kontrola termiczna: nie jest wymagane podgrzewanie wstępne. Utrzymuj temperaturę międzyściegową na poziomie około 150 stopni C lub poniżej, używaj niskiego dopływu ciepła i unikaj nadmiernego tkania, aby ograniczyć zniekształcenia i uczulenie.
Ekranowanie i oczyszczanie: przedmuchać otwór argonem, gdy liczy się wewnętrzna czystość i odporność na korozję, a następnie zakończyć trawieniem i pasywacją zgodnie z ASTM A380 i ASTM A967.
Mocowanie mechaniczne: śruba 316 na kołnierzu 304 jest standardową praktyką inżynierską. Zastosuj środek przeciwzatarciowy-na bazie niklu-, aby ograniczyć zacieranie się i stosować kontrolowane wartości momentu obrotowego.
Inspekcja: badanie penetracyjne lub radiograficzne złącza oraz kontrola ferrytu w spoinach austenitycznych, jeśli wymaga tego specyfikacja.
Przewodnik wyboru
| Stan serwisowy | Zalecany wybór |
|---|---|
| Woda pitna w pomieszczeniach, do kontaktu z żywnością, media ogólne | 304 w całości |
| Atmosfera przybrzeżna, chlorki powyżej poziomu śladowego,-sole odladzające | 316 do części zwilżanych i elementów złącznych |
| Linia mieszana zbudowana już w 304 | Zachowaj 316 na zawory, wykończenia i elementy złączne; spawać za pomocą ER316L |
| Rozcieńczyć kwasy organiczne gorącą wodą o niskiej zawartości chlorków | 316, gdzie molibden dodaje użyteczny margines |
| Obowiązek-oparty na kosztach,-nieagresywny | 304, pod warunkiem, że poziom chlorków zostanie potwierdzony jako niski |
Krótko mówiąc, użycie komponentów 316 na 304 lub w połączeniu z 304 jest technicznie rozsądne, a właściwym wyborem jest skoncentrowanie stopu tam, gdzie jest to potrzebne i wybranie spoiwa, które chroni go w spoinie.
Często zadawane pytania
P: Czy możesz użyć stali nierdzewnej 316 na 304?
Tak. Obydwa są gatunkami austenitycznymi o podobnych właściwościach elektrochemicznych, dlatego łączniki, zawory i złączki 316 mogą być stosowane z rurami 304, a spawanie 316 do 304 jest rutynowe. Odporność na korozję zespołu zależy od strony 304.
P: Czy możesz spawać 316 do 304?
Tak. Użyj spoiwa ER316L, aby w spoinie zachował molibden, utrzymuj temperaturę międzyściegową na poziomie około 150 stopni C lub poniżej, przeczyść otwór, jeśli czystość ma znaczenie, oraz wytraw i pasywuj gotowe złącze.
P: Czy korozja galwaniczna stanowi problem, gdy 316 dotyka 304?
Pomiędzy dwiema austenitycznymi stalami nierdzewnymi w normalnej wodzie użytkowej nie przepływa znaczący prąd galwaniczny, ponieważ ich potencjały korozyjne są prawie identyczne. Realistyczne ryzyko to atak szczeliny, chlorki i rozcieńczenie spoiny.
P: Jakiego gatunku należy użyć do elementów złącznych na kołnierzu 304?
Elementy złączne typu 316 są standardowym wyborem, ponieważ molibden zwiększa odporność na wżery chlorkowe w odsłoniętych śrubach, a twardsze gwinty austenityczne mniej się zacierają po zastosowaniu środka zapobiegającego-zatarciu.
P: Czy mieszanie gatunków zmienia ciśnienie znamionowe?
Nie. Projekt ciśnieniowy uwzględnia grubość ścianki i dopuszczalne naprężenie każdego elementu zgodnie z obowiązującymi normami, a oba gatunki mają tę samą minimalną granicę plastyczności 205 MPa w temperaturze pokojowej.
P: Jaki jest najtańszy popularny gatunek stali nierdzewnej?
Gatunek ferrytyczny 430 jest zwykle najtańszym powszechnym gatunkiem, ponieważ nie zawiera niklu, ale zapewnia niższą odporność na korozję i odkształcalność niż 304 lub 316.
