316H nerđajući čelik: objašnjenje otpornosti na koroziju na visokim temperaturama

Šta je 316H nerđajući čelik?

316H je visoko-ugljična varijanta porodice 316, označena UNS S31609 i pokrivena ASTM A240 za ploče, limove i trake, ASTM A312 za cijevi i ASTM A213 za cijevi za kotlove i pregrijače, gdje se naručuje kao TP316H. Sufiks H identificira kontrolirani raspon ugljika od 0,04 do 0,10 posto, namjerno veći od standardnog 316, jer je ugljik element koji pruža visoko{12}}temperaturnu čvrstoću puzanja austenitnim nehrđajućim čelicima.

Kao i cijela porodica 316, 316H sadrži 2,00 do 3,00 posto molibdena. Kombinacija kontrolisanog visokog ugljika i molibdena čini ga osnovnim materijalom za komponente koje moraju izdržati naprezanje na povišenoj temperaturi, a istovremeno odolijevati koroziji od sumpornih-ležaja, hlorida- ili kiselih medija. Određeno je gdje nisko-ugljični razredi prebrzo gube čvrstoću i gdje 304H ne pruža dovoljnu otpornost na koroziju.

Hemijski sastav 316H

Dolje navedeni rasponi{0}}analize topline zahtijeva ASTM A240 za UNS S31609. Ista hemija se odnosi na TP316H prema ASTM A312 i A213.

Element	Sadržaj, mas. %
Ugljik, C	0.04 - 0.10
Mangan, Mn	2,00 max
Fosfor, P	0,045 max
Sumpor, S	0,030 max
Silicijum, Si	0,75 max
Chromium, Cr	16.0 - 18.0
Nikl, Ni	10.0 - 14.0
Molibden, Mo	2.00 - 3.00
Gvožđe, Fe	Balans

Japanski ekvivalent je SUS316H pod JIS G4303 i G4304. EN 10088-2 ne navodi klasu 316H; Evropski projekti obično ukrštaju-reference TP316H prema ASTM A312/A213 ili specificiraju ekvivalentnu hemiju sa visokim{10}}ugljikom u molibdenu.

Mehanička svojstva i visoko{0}}temperaturna čvrstoća

Prema ASTM A240, otopinom{1}}žarena ploča i lim 316H moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve za sobnu{3}temperaturu:

Nekretnina	Requirement
Zatezna čvrstoća	515 MPa min
Granica tečenja, 0,2 % offset	205 MPa min
Izduženje u 2 in (50 mm)	40 % min
Tvrdoća	217 HBW max, 95 HRB max

Na temperaturi, kontrolirani sadržaj ugljika postavlja granice zrna i usporava kretanje dislokacije, što povećava snagu puzanja u poređenju sa 316L. Praktični servisni prozor za 316H je približno 425 do 870 stepeni za kontinuirani rad. Kodovi dizajna kao što su ASME odjeljak VIII i B31.3 kapica pritiska-održavaju radni položaj blizu 816 stepeni za ovu vrstu; iznad tog raspona, potrebne su više-legure otporne na toplinu{10}}. U atmosferama koje sadrže dimni{12}}gas i sumpor-dodatak molibdena daje značajno bolju otpornost na vruću koroziju od 304H u istoj upotrebi, zbog čega je 316H odabran za tople dijelove kotlova, reaktora i spalionica.

Otpornost na koroziju na povišenim temperaturama

Dva mehanizma su bitna u radu sa korozivnim{{0}temperaturama:

Oksidacija i sulfidacija: hrom formira zaštitnu ljusku Cr2O3, dok molibden pomaže u otpornosti na napad sumpora u redukcijskim i sulfidizirajućim atmosferama. U dimnim gasovima koji sadrže sumpor- blizu 800 stepeni, slojevi koji sadrže molibden- su konstantno otporniji od običnih 18-8 razreda.

Napad hloridima: ekvivalentni broj otpornosti na piting od 316H, izračunat iz njegovog nominalnog sastava, je približno 25 do 27, u poređenju sa oko 19 do 20 za 304H, što ukazuje na znatno bolju otpornost na koroziju udubljenja i pukotina kod naslaga i kondenzata koji sadrže klorid-.

I dalje je potrebna pažnja: u okruženjima sa jakom oksidacijom hlorida, ili gdje su prisutne rastopljene soli ili politionske kiseline, potrebno je procijeniti namjenske više- klase legure ili stabilizirane klase.

Zavarivanje i izrada 316H

Dodatni metal: koristite punilo ER316H prema AWS A5.9, čiji nivoi ugljika i molibdena odgovaraju osnovnom metalu. Nisko-ugljični ER316L punilo smanjuje snagu puzanja šava i ne bi se trebao koristiti za dizajn na visokim{5}}temperaturama.

Unos topline: održavajte unos topline umjerenim i kontrolirajte međuprolaznu temperaturu kako biste izbjegli prekomjerno taloženje karbida u zoni{0}}zahvaćenoj toplinom.

Toplinska obrada: 316H se obično koristi u stanju -žarenog rastvora, 1040 do 1120 stepeni nakon čega slijedi brzo hlađenje. Termička obrada nakon -zavarivanja nije potrebna za oporavak od korozije u većini slučajeva i može biti štetna ako drži materijal u opsegu osjetljivosti.

Oblikovanje: vruće oblikovanje mora završiti iznad opsega osjetljivosti, nakon čega slijedi žarenje u otopini; hladno oblikovanje slijedi uobičajena austenitna pravila s pažnjom na povratni udar i radno očvršćavanje.

Odabir između 316H, 316L i 316Ti

Stanje	Preporučena ocjena	Razlog
Kontinuirano naprezanje na 425 - 870 stepenu, korozivni medij	316H	Visoka čvrstoća puzanja plus otpornost na koroziju molibdena
Zavareni servis ispod oko 450 stepeni	316L	Nizak ugljik, bez senzibilizacije, niža cijena
Dugotrajni-statički servis 400 - 900 stepen sa zavarivanjem	316Ti, UNS S31635	Titanijumska stabilizacija sprečava senzibilizaciju bez visokog ugljika
Blaga usluga na visokim{0}}temperaturama, suv zrak, osjetljivo na troškove	304H	Nije potreban molibden, niža cijena legure

Tipične primjene

Komponente kotla i cijevi pregrijača i dogrijača u proizvodnji električne energije

Visokotemperaturni hemijski reaktori i transportni vodovi koji rukuju medijima koji sadrže klor- ili sumpor-

Površine grijanja i komponente dimnih{0}}gasova spalionica otpada

Visoko{0}}cijevi i razdjelnici na morskim platformama

Oprema za peći, jezgra ventila i komponente ventilatora u procesnim postrojenjima

Često postavljana pitanja

P: Šta znači H u 316H?

O: Označava kontrolirani raspon ugljika od 0,04 do 0,10 posto, što osigurava snagu puzanja potrebnu za trajnu -uslugu na visokim temperaturama. Klasa je pokrivena ASTM A240 kao UNS S31609 i ASTM A312/A213 kao TP316H.

P: Koja je razlika između 316H i 316L?

O: 316H ima 0.04 - 0.10 posto ugljenika naspram 0,035 posto maksimuma za 316L. Veći ugljik daje 316H mnogo bolju čvrstoću puzanja iznad otprilike 500 stepeni, dok 316L nudi bolju zavarljivost i -otpornost na koroziju zavarenih na nižim temperaturama.

P: Zašto je molibden važan u 316H?

O: Molibden poboljšava otpornost na koroziju udubljenja i pukotina u medijima koji sadrže hlorid{0}}i na napad sumpora u vrućim dimnim plinovima. To je razlog zašto 316H nadmašuje 304H u korozivnom radu na visokim temperaturama.

P: Koji dodatni metal treba koristiti za zavarivanje 316H?

O: ER316H po AWS A5.9, sa ugljenikom i molibdenom koji odgovaraju osnovnom metalu. ER316L punilo treba izbjegavati jer će zavar sa niskim-ugljičnim spojem imati znatno nižu čvrstoću puzanja na projektnoj temperaturi.

P: Koja je maksimalna radna temperatura od 316H?

O: Kontinuirani servis je praktičan do oko 870 stepeni, dok kodovi za projektovanje pritiska ograničavaju proračune naprezanja na blizu 816 stepeni. Iznad ovog opsega, potrebne su -vrste otporne na toplinu sa višim sadržajem hroma i nikla.

P: Kako se provjerava visoko{0}performanse 316H?

O: Ispitivanje lomljenja puzanja na povišenoj temperaturi, obično prijavljeno kao vijek trajanja lomljenja pod definiranim naprezanjem i temperaturom, je verifikacija jezgre, dopunjena intergranularnim{0}}testiranjem korozije kao što je Straussov test prema ASTM A262 za zavarene komponente.

Često postavljana pitanja

Q1. Koji standardi pokrivaju 316H i koje su njegove oznake?
316H je označen UNS S31609 i pokriven je ASTM A240 za ploče, lim i traku, ASTM A312 za cijevi i ASTM A213 za cijevi za kotlove i pregrijače, gdje se naručuje kao TP316H; japanski ekvivalent je SUS316H prema JIS G4303 i G4304, dok EN 10088-2 ne navodi klasu 316H.

Q2. Kakav je hemijski sastav 316H?
Po ASTM A240 za UNS S31609: ugljenik 0,04-0,10, mangan 2,00 max, fosfor 0,045 max, sumpor 0,030 max, silicijum 0,75 max, hrom 16,0-18,0, nikl 10,0-mob 10,0-mob. 2,00-3,00 posto, sa gvožđem kao balansom.

Q3. Koji su mehanički zahtjevi za sobnu{1}temperaturu?
Otopinom{0}}žarena ploča i lim 316H moraju imati minimalnu vlačnu čvrstoću 515 MPa, 0,2 posto pomaknute granicu tečenja 205 MPa, izduženje 40 posto u 2 in (50 mm) i tvrdoću 217 HBW ili 95 HRB maksimum.

Q4. Koji je praktični servisni prozor 316H?
Kontinuirani rad je praktičan od približno 425 do 870 C, a kodovi dizajna kao što su ASME Sekcija VIII i B31.3 kapica pritiska-održavaju rad blizu 816 C za ovu klasu; njegov ekvivalentni broj otpornosti na piting je približno 25 do 27, u poređenju sa oko 19 do 20 za 304H.

Q5. Kako je 316H odabran u odnosu na 316L i 316Ti?
Odaberite 316H za kontinuirano naprezanje na 425-870 C u korozivnim medijima gdje je potrebna čvrstoća puzanja plus otpornost na koroziju molibdena; 316L za zavarenu upotrebu ispod oko 450 C; i 316Ti, UNS S31635, za dugotrajni statički rad na 400-900 C sa zavarivanjem jer titanijumska stabilizacija sprečava senzibilizaciju bez visokog ugljika.