316 Vs. 316L cijevi od nehrđajućeg čelika: projekti poluprovodnika

Ako nabavljate cijevi od nehrđajućeg čelika 316L za poluvodičke fabrike-bilo za UHP plin, ultračistu vodu (UPW), isporuku kemikalija ili cijevi za opremu-samo cijena i debljina zida nisu jedini faktori koje treba uzeti u obzir. Projekti poluprovodnika stavljaju veći naglasak na čistoću materijala, hrapavost unutrašnje površine, kvalitet elektropoliranja (EP), zavarljivost, kontrolu čestica, čisto pakovanje i praćenje toplotnog broja.

 

Jedina fundamentalna razlika između 316 i 316L leži u njihovom sadržaju ugljika (manji ili jednak 0,08% u odnosu na manje ili jednak 0,03%), ali to direktno određuje rizik od intergranularne korozije nakon zavarivanja. Grade 316 se može podvrgnuti senzibilizaciji za samo 50 sekundi na 650 stepeni, dok je za 316L potrebno 8 sati; ova hiljadu-razlika je primarni razlog zašto je 316L odabran za sisteme poluvodičkih cjevovoda.

 

316 vs. 316L:Hemijski sastav

Element	316 (tež.%)	316L (težinski%)
ugljik (C)	Manje ili jednako 0,08	Manje ili jednako 0,03
hrom (Cr)	16.00–18.00	16.00–18.00
nikl (Ni)	10.00–14.00	10.00–14.00
molibden (Mo)	2.00–3.00	2.00–3.00
mangan (Mn)	Manje ili jednako 2,00	Manje ili jednako 2,00
silicijum (Si)	Manje ili jednako 0,75	Manje ili jednako 0,75
fosfor (P)	Manje ili jednako 0,045	Manje ili jednako 0,045
sumpor (S)	Manje ili jednako 0,030	Manje ili jednako 0,030
dušik (N)	Manje ili jednako 0,10	Manje ili jednako 0,10

 

Napomena:Iako je razlika u sadržaju ugljika mala (0,05 procentnih poena), ona ima dubok uticaj na mikrostrukturu nakon{1}zavarivanja. Ugljik se kombinuje sa hromom da bi formirao Cr₂₃C₆ karbide (u kojima sadržaj hroma može dostići i do 70 tež%), što dovodi do iscrpljivanja hroma blizu granica zrna. Zbog niskog ukupnog sadržaja ugljika, 316L stvara ograničenu količinu karbida, što rezultira stepenom iscrpljivanja hroma na granici zrna{6}}koji je daleko manji od onog kod 316.

 

 

316 vs. 316L (žareno, ASTM A269):Mehanička svojstva

Nekretnina	TP316	TP316L
Vlačna čvrstoća (min.)	515 MPa	485 MPa
Jačina tečenja, 0,2% (min.)	205 MPa	170 MPa
Izduženje	Veće ili jednako 40%	Veće ili jednako 40%
Tvrdoća (HB max.)	217	217
PREN	25–28	25–28

 

 

316 vs. 316L: Senzibilizacija i intergranularna korozija

Kada je austenitni nerđajući čelik izložen temperaturnom opsegu od 425–850 stepeni -opseg koji neizbežno prelazi zona zahvaćena toplotom-(HAZ) tokom termičkih ciklusa zavarivanja-ugljenik reaguje sa hromom da bi se formirali hrom karbidi (M₂₃C₆, prvenstveno Cr₆₆₆C₆). Ovi karbidi se talože duž granica zrna, sa sadržajem hroma do 70 tež.%. Ove padavine iscrpljuju hrom iz oblasti koje su u blizini granica zrna, stvarajući "zonu osiromašene hromom-." U ovoj zoni, sadržaj hroma pada ispod praga od 12,5% potrebnog za pasivizaciju, što dovodi do značajnog smanjenja otpornosti na koroziju i rezultira intergranularnom korozijom (IGC).

Ocjena	Sadržaj ugljika	Vrijeme osjetljivosti na 650 stepeni	Relativna razlika
316	Manje ili jednako 0,08%	~50 sekundi	1×
316L	Manje ili jednako 0,03%	~8 sati	~1,000×

 

316 vs. 316L:Razlike u performansama zavarivanja

Poluprovodnički cijevni sistemi koriste automatski orbitalni GTAW, što zahtijeva veliki broj visoko-kvalitetnih, ponovljivih zavara. Performanse zavarivanja su odlučujući faktor u izboru između 316 i 316L materijala.

Performanse zavarivanja	316	316L
Post-Rizik od preosjetljivosti zavarivanja	Visoko (~50 sekundi na 650 stepeni)	Veoma niska (~8 sati na 650 stepeni)
Post-Intergranularna korozija zavarivanja	Rizik postoji (raspad šava)	Visoka otpornost
HAZ senzibilizacija (DOS)	Može premašiti 1%	<1%
Taloženje karbida u zoni zavarivanja	Značajno (vidljivo SEM)	Količine u tragovima (teško za otkrivanje SEM-om)
Povratna-Zaštita od pročišćavanja argonom	Obavezno, sa produženim hlađenjem	Obavezno (standardna procedura)
Post-Otpornost na koroziju zavarivanja	Smanjeno zbog nedostatka hroma na granicama zrna	Generalno održavan
Preporučena aplikacija	Ne-primjena zavarivanja ili zahtjevi za visoko{1}temperaturnu čvrstoću	Poželjan izbor za zavarene cevovodne sisteme

 

316 vs. 316L:Razlike u obradi površine

I 316 i 316L se mogu podvrgnutisvijetlo žarenje (BA)ielektropoliranje (EP). Međutim, zbog nižeg sadržaja ugljika, 316L općenito osigurava veći-kvalitetni pasivni film nakon elektropoliranja, što rezultira boljom otpornošću na koroziju.

Metoda liječenja	316	316L	Razlika / Objašnjenje
Svijetlo žarenje (BA)	Dostupan	Dostupan	316L općenito pruža ujednačeniju površinu
elektropoliranje (EP)	Dostupan	Preferirano	316L formira gušći pasivni film nakon EP
Ra After EP (Standard)	Manje ili jednako 0,25 μm	Manje ili jednako 0,25 μm	Oba mogu postići istu hrapavost površine
Ra After EP (Premium)	Manje ili jednako 0,13 μm	Manje ili jednako 0,13 μm	316L može lakše postići ovaj nivo dosljedno

 

Zašto industrija poluvodiča gotovo isključivo koristi 316L umjesto 316?

Poluprovodnički cevni sistemi zahtevaju opsežno orbitalno zavarivanje, koje često uključuje hiljade zavarenih spojeva. Sa stepenom 316, zona-zahvaćena toplinom (HAZ) je veoma osjetljiva na senzibilizaciju tokom zavarivanja-gdje se krom karbidi talože duž granica zrna, što dovodi do iscrpljivanja hroma-što rezultira značajnim smanjenjem otpornosti na međugranularnu koroziju. Nasuprot tome, zbog izuzetno niskog sadržaja ugljenika, 316L pokazuje stepen senzibilizacije (DOS) manji od 1% nakon zavarivanja, što znači da njegova otpornost na koroziju ostaje suštinski nepromenjena. Nadalje, standardi poluvodičke industrije kao što su SEMI F20 i ASTM A270 eksplicitno specificiraju upotrebu 316L.

 

Standardi industrije poluprovodnika za 316 i 316L

Standardi industrije poluprovodnika jasno favorizuju316L umjesto 316za aplikacije cjevovoda visoke-čistoće:

Standard	Specificirana ocjena	316 Primjenjivo	316L Primjenjivo
SEMI F20	316L	br	Da
ASTM A270	316L	Ne (potrebno je 316L)	Da
ASTM A312	TP316 / TP316L	Da (cijevo-opće namjene)	Da (cijevo-opće namjene)
ASME BPE	316L	br	Da

SEMI F20specificira 316L za primjenu poluvodičkih cjevovoda opće-, visoke-čistoće i ultra{3}}visoke-čistoće, dok 316 nije unutar njegovog opsega materijala.ASTM A270sanitarne cijevi također specificiraju 316L za ove primjene.ASTM A312je glavna-specifikacija cjevovoda opće namjene koja pokriva i TP316 i TP316L; međutim, poluprovodnički projekti obično specificirajuTP316Lzbog nižeg sadržaja ugljika, poboljšane otpornosti na osjetljivost zavara i pogodnosti za proizvodnju visoke{0} čistoće.

 

 

316 vs. 316L:Corrosion Data Comparison

U stanju osnovnog{0}}metala (bez zavarivanja), 316 i 316L imaju vrlo sličnu otpornost na koroziju, sa vrijednostima PREN obično u rasponu od 25–28. Međutim, nakon zavarivanja, njihove stope korozije mogu se značajno razlikovati u određenim okruženjima{5}}povezanim s poluvodičima.

Srednje / stanje	316	316L
Voda visoke-čistoće / DI voda (nakon zavarivanja)	0,10 mm/god	0,03 mm/god
10% H₂SO₄, 60 stepeni	-	0,02 mm/god
NaCl Immersion	-	0,4260 mpy
H₂SO₄ Potapanje	-	2,5141 mpy
Medij koji sadrži fluor, 50 ppm F⁻, 60 stepeni	-	~0,08 mm/god
Medij koji sadrži fluor, F⁻ > 2000 ppm	-	>2 mm/god

 

Dobavljači cijevi od nehrđajućeg čelika 316L

Gnee isporučuje cijevi od nehrđajućeg čelika 316L za poluvodičke projekte, pokrivajući procesne cjevovode visoke{1}}čistoće, distribuciju plina i UPW/DI sisteme za vodu. Dostupne opcije uključuju ASTM A270, ASTM A312 i ASME BPE- kompatibilne cijevi, sa BA/EP površinama i kontroliranim Ra manjim ili jednakim 0,25 μm ili manjim ili jednakim 0,13 μm. Svaka serija se može isporučiti sa EN 10204 3.1 MTC, PMI, dimenzionalnom inspekcijom, hrapavostom površine, hidrostatičkim/vrtložnim{{10}testiranjem i praćenjem-broja topline, podržavajući proizvodnju visoke{12}}istoće i zahtjeve za osiguranje kvalitete projekta.

Kategorija proizvoda	Završna obrada površine	Standardi specifikacije	Raspon veličina (OD)
BA cijev (svijetlo žareno)	Ra Manji ili jednak 0,4 μm	ASTM A269 / A632	1/8" - 2"
EP cijev (elektro{0}}polirana)	Ra Manji ili jednak 0,25 μm	ASTM A269 / SEMI F19	1/8" - 2"
Bešavne cijevi	Hladno vučeno / žareno	ASTM A269	6mm - 114.3mm
Gasovod visoke čistoće	Pasivirano / ultra{0}}čisto	ASTM A632 / SEMI F20	Prilagođeno
Coiled Tubing	Bright Annealed	ASTM A269	1/4" - 1/2"

Ako planirate ili implementirate relevantan projekat, javite mi:
• Da li ste odgovorni za specijalne sisteme za gas, sisteme ultra čiste vode ili vakuumske/hemijske cevi?
• Koji je približni procesni čvor wafer fab-a (npr. zreli proces ili napredni čvorovi ispod 3nm)?
Tada vam mogu dati konkretnije preporuke u vezi odabira standardne opreme ili instalacije.

Kontaktirajte sada

 

FAQ

P: Koliko je skuplji 316L u odnosu na 316?
O: Premija u cijeni za 316L u odnosu na 316 je otprilike 15%, prvenstveno zbog dužeg vremena dekarbonizacije potrebnog tokom AOD rafiniranja. Uzimajući u obzir da je stopa korozije nakon -zavarivanja od 316L jedna-trećina od 316 (0,03 vs. 0.10 mm/godišnje u ultračistoj vodi) i da eliminiše rizik od prerade i zastoja u proizvodnji uzrokovanih senzibilizacijom zavara, ova premija od 15% premije{1} predstavlja 1} vrlo ekonomičnu investiciju za projekte osiguranja.

 

P: Koja je razlika između 316Ti i 316L?
O: 316Ti je titanijum{1}}stabilizovana verzija 316; titanijum se dodaje radi preferencijalne veze sa ugljenikom, čime se sprečava taloženje hrom karbida, što ga čini pogodnim za zavarivanje. Međutim, 316Ti je 15-30% skuplji od 316L [18], a dodatak titana može negativno utjecati na rezultate elektropoliranja (EP). Industrija poluprovodnika pretežno bira 316L u odnosu na 316Ti jer je nisko-ugljični pristup 316L ekonomičniji i daje superiorne EP završne obrade.

 

P: Šta je "Dual Certified" 316/316L?
O: Neke čeličane označavaju serije sa sadržajem ugljika manjim ili jednakim 0,03% kao "Dual Certified" 316/316L. To znači da serija ispunjava zahtjeve za čvrstoću 316 (iako je stvarna čvrstoća nešto niža) i zahtjeve za sadržaj ugljika 316L. Kako bi se izbjegla zabuna, preporučuje se da se 316L navede direktno tokom nabavke.

 

Q: What are the disadvantages of 316L at high temperatures (>600 stepeni)?
O: Granica tečenja 316L brže se degradira na visokim temperaturama (zbog nižeg sadržaja ugljika što rezultira slabijim jačanjem čvrstog-otvora). Za cjevovode izduvnih ili otpadnih plinova koji rade iznad 600 stepeni, 316 ili 316H (visoki-ugljik 316) je prikladniji izbor. Međutim, pošto su temperature u liniji procesnog gasa unutar poluprovodničkih fabrika obično ispod 200 stepeni, ova razlika nema uticaja.

 

P: Koja je razlika između 316L VIM-VAR i standardnog 316L?
O: Standardni 316L se proizvodi korištenjem AOD (Argon-Decarburization decarburization) topljenjem, dok VIM-VAR koristi dvostruku-metodu procesa-Vakumsko indukcijsko topljenje (VIM) praćeno vakuumskim indukcijskim otapanjem (VAR){{5}1}smanji sadržaj kisika jednakim od m. veličine do < 10 μm. Poluprovodnički UHP cjevovodi (za ALD/CVD prekursore) zahtijevaju materijal VIM-VAR klase, koji ima premiju cijene od 30–50%.