Placă din oțel inoxidabil 304 vs 316: Compoziție chimică și sudabilitate pentru fabricarea recipientelor sub presiune

Ambele clase sunt oțeluri inoxidabile austenitice cu crom-nichel și ambele sunt listate în ASTM A240 pentru plăcile recipientelor sub presiune. Întreaga diferență se reduce la un element: molibdenul. 316 transportă 2,00 până la 3,00 la sută din el, iar 304 nu poartă niciunul. Acea singură linie de pe certificatul de testare al morii modifică comportamentul la pitting clorură, schimbă care testul de coroziune intergranulară se aplică, schimbă prețul și - dacă proiectați conform ASME Secțiunea VIII - nu schimbă aproape nimic în ceea ce privește procedura de sudare. Acest ghid separă chimia care contează de chimia care este marketingul.

Care este diferența dintre placa din oțel inoxidabil 304 și 316?

Un element: molibden. 316 și 316L conțin 2,00 până la 3,00% molibden, iar 304 și 304L nu conțin niciun element. Gamele de crom și nichel se mișcă ușor în direcția opusă - 304 are intervalul de crom mai mare, 316 intervalul de nichel mai mare - și variantele cu conținut scăzut de carbon ale ambelor cărbune de carbon la 0,030 la sută. Tot ceea ce vă interesează în service și în sudare decurge din cele patru linii.

Cel mai rapid mod de a citi o specificație este să nu te mai gândești la304şi316ca două materiale diferite și începeți să vă gândiți la ele ca pe un singur material cu opțiune de aliere. Ambele sunt austenitice, ceea ce înseamnă că ambele au o structură cristalină cubică centrată pe față la temperatura camerei, ambele sunt nemagnetice în stare de recoacere, ambele nu pot fi întărite prin tratament termic și ambele sunt dure până la temperaturi criogenice. Elementele de bază din oțel inoxidabil din seria 300 sunt identice pentru cele două clase.

Cerințe chimice ASTM A240 / ASME SA-240, procente în greutate

Două detalii din acel tabel surprind oamenii. În primul rând, 304 are intervalul mai mare de crom - 17.5 la 19,5 la sută față de 16,0 la 18,0 la sută pentru 316. Rezistența suplimentară la coroziune a lui 316 nu este mai mult crom; este molibdenul. În al doilea rând, intervalele de nichel sunt suficient de largi încât o anumită căldură de 316 poate fi aproape la fel de bogată în nichel ca multe grade de specialitate purtătoare de nichel, ceea ce face parte din motivul pentru care suprataxa pe molibden singură nu explică diferența de preț.

Precizați din analiza termică de pe certificatul de testare al morii, niciodată din valorile tipice tipărite într-o broșură de morii.

O căldură 316 la 2,02 la sută molibden și una la 2,95 la sută sunt ambele în specificație și nu se comportă la fel într-o crăpătură de clorură fierbinte. Dacă nava se află într-un serviciu în care pitting este mecanismul de guvernare, specificați un minim de molibden de 2,5 la sută ca o cerință suplimentară pe comanda de cumpărare.

Cum modifică molibdenul comportamentul la coroziune al plăcii 316?

Molibdenul încetinește inițierea și creșterea timpurie a gropilor și a atacului crăpăturilor în mediile purtătoare de clorură. Face acest lucru prin îmbogățirea în pelicula pasivă și în soluția din interiorul unei gropi de creștere, ceea ce face chimia locală mai puțin agresivă și oferă suprafeței mai mult timp pentru repasivare. Nu face imunitate 316 și nu cumpără rezistență la fisurarea coroziunii prin stres cu clorură.

Oțelul inoxidabil se protejează cu o peliculă de oxid de crom grosime de câțiva nanometri. În apa care conține cloruri, acel film este atacat în punctele slabe - o incluziune, o zgârietură, un stringer de sulfură - și începe o groapă. Odată ce o groapă este deschisă, chimia din interiorul acesteia devine acidă și concentrată în clorură, iar groapa sapă mai repede decât la început. Molibdenul intervine în două puncte: speciile de molibden din film îngreunează în primul rând descompunerea, iar molibdenul dizolvat din metalul din interiorul unei gropi active tamponează aciditatea locală și ajută peretele gropii să se repasiveze înainte de a deveni auto-susținut.

Unde ajută molibdenul din 316 și unde nu

Cea mai scumpă neînțelegere din acest tabel este rândul de fisurare prin coroziune sub tensiune prin clorură. Molibdenul nu ajută. Un vas 316 izolat pe un loc de coastă poate crăpa din exterior la fel de ușor ca unul 304, deoarece mecanismul are nevoie de cloruri, oxigen, efort de tracțiune și o temperatură peste aproximativ 60 C - iar molibdenul nu modifică niciunul dintre cele patru. Soluția este o acoperire, izolație cu conținut scăzut de clorură și menținerea metalului uscat. Dacă ai nevoie de navă pentru a supraviețui acelei sarcini în metalul gol, ai nevoieduplex 2205sau un material mai aliat.

Care sunt valorile PREN ale 304 și 316 și ce prezic acestea de fapt?

Folosind PREN=la sută Cr + 3.3 x la sută Mo + 16 x la sută N, tipicul 304 aterizează la aproximativ 18 până la 20 și tipic 316 la aproximativ 23 până la 26. Aceasta este o diferență reală de clasare de aproximativ 25 la sută și este o modalitate utilă de a compara căldurile - dar PREN a fost dezvoltat pentru oțel duplex și înalt alocat pentru oțel inoxidabil și înalt alocat. nu este un număr de proiectare pentru un recipient sub presiune.

Coeficientul de molibden de 3,3 este motivul pentru care există decalajul: la 2,1 la sută molibden, acel termen singur contribuie cu aproximativ 6,9 puncte, mai mult decât eliminarea deficitului de crom. Azotul contribuie și el, motiv pentru care 316LN - varianta aliată cu azot - se află deasupra 316L simplu pentru același conținut de molibden. Vedeaoțel inoxidabil 316LNpentru versiunea întărită cu azot.

PREN a lucrat din analize tipice de căldură

Ceea ce nu vă spune PREN contează la fel de mult. Nu spune nimic despre temperatura critică a crăpăturii, care este întotdeauna mai mică decât temperatura critică de pitting și este numărul care guvernează o flanșă cu etanșare sau o îmbinare a suprapunerii. Nu spune nimic despre metalul de sudură, unde segregarea în timpul solidificării poate lăsa ultimul metal să înghețe cu o compoziție diferită de cea a vracului. Și este un indice de clasare, nu un prag: un PREN de 24 nu vă spune concentrația de clorură sau temperatura la care un anumit vas va gropi. Pentru asta aveți nevoie de date măsurate de temperatură critică de pitting pentru mediul real sau de un istoric de service.

De ce conținutul de carbon decide dacă cumpărați placă 304L sau 316L?

Deoarece carbonul este ceea ce face ca o zonă afectată de căldură să-și piardă rezistența la coroziune. Peste aproximativ 0,03 la sută de carbon există suficient pentru a se combina cu crom și precipita carbura de crom la granițele granulelor atunci când metalul trece prin 425 până la 815 C. Carbura trage cromul din metalul imediat din jurul său, acel metal scade sub aproximativ 12 la sută crom necesar pentru a rămâne inoxidabil și are o cale intergranulară pentru a urma coroziunea.

O sudură face zonei afectate de căldură ceea ce ar face un tratament termic. Metalul aflat la câțiva milimetri de linia de fuziune este încălzit în intervalul de precipitare a carburilor și ținut acolo suficient de mult pentru a conta, apoi răcit. La o sudură cu mai multe treceri în placă groasă, zona este reîncălzită de mai multe ori. Într-un grad cu 0,06 procente de carbon, precipitarea carburei de crom poate începe în minute aproape de 675 C. Într-un grad cu 0,02 procente de carbon, același ciclu termic nu produce o rețea continuă de carbură, deoarece pur și simplu nu există suficient carbon în soluție pentru a forma una.

Carbonul, sensibilizarea și consecințele practice

Nota L nu este un prânz gratuit. Limita sa de curgere este de 170 MPa față de 205 MPa pentru gradul drept, iar Secțiunea II Partea D enumeră tensiunea admisă la 16,7 ksi față de 20,0 ksi. Plătiți aproximativ 17% din rezistența de proiectare pentru sudabilitate. Iar scutirea nu este permanentă: mențineți un grad L între aproximativ 500 și 800 C timp de ani de zile și se va sensibiliza în continuare, un fenomen numit sensibilizare la temperatură scăzută. Acest lucru contează pentru navele care se încălzesc și este unul dintre motivele pentru care există 316H - veziotel inoxidabil 316Hpentru varianta cu conținut ridicat de carbon.

Ce este placa 304/304L sau 316/316L cu certificat dublu și ajută?

Placa certificată dublă este o singură căldură care îndeplinește toate cerințele atât pentru gradul drept, cât și pentru cel L - carbon la 0,030 la sută sau mai jos, și la tracțiune și randament la minimele de grad drept. Este modul standard în care morile furnizează plăci inoxidabile în prezent și permite unui singur articol de stoc să servească atât o specificație de sudare de grad L, cât și un design de grad drept permis.

Nu există nici un truc metalurgic aici. Căldura este pur și simplu o căldură cu emisii scăzute de carbon, care s-a întâmplat să testeze peste minimele mecanice de grad direct, ceea ce fac majoritatea topiturii moderne odată ce azotul este controlat. Moara o certifică conform ambelor specificații, iar certificatul le enumeră pe ambele.

Ce certificare dublă vă oferă și ce nu vă oferă

Pentru o navă care va fi sudată și care nu se află în serviciu de fluaj la temperaturi înalte, specificați 304/304L sau 316/316L cu dublă certificare și proiectați-vă la gradul drept admisibil, în cazul în care inspectorul dvs. autorizat este de acord. Este cea mai ieftină modalitate de a obține sudabilitate de calitate L fără a renunța la 17% din tensiunea admisă. Confirmați că certificatul arată carbon la sau sub 0,030 la sută înainte de a-l accepta și asigurați-vă căGhid de cumpărare a plăcilor din oțel inoxidabilcerințele pentru marcare și trasabilitate sunt înscrise în comandă.

Care sunt proprietățile mecanice ale plăcilor 304 și 316 conform ASTM A240?

304 și 316 sunt identice: 515 MPa (75 ksi) la tracțiune minimă, 205 MPa (30 ksi) minim 0,2 la sută randament, 40 la sută alungire minimă. 304L și 316L sunt, de asemenea, identice între ele și mai mici: 485 MPa (70 ksi) și ksiaiel (70 ksi) la tracțiune. Molibdenul modifică comportamentul la coroziune; nu schimbă puterea. Singura diferență mecanică în întreaga comparație este cea cauzată de carbon.

Proprietăți mecanice minime ASTM A240, stare recoaptă

Ultimele două rânduri sunt cele care contează mai mult în magazin decât pe desen. Inoxidabilul austenitic conduce aproximativ o treime mai multă căldură decât oțelul carbon și se extinde cu aproximativ 40 până la 50 la sută mai mult pentru aceeași creștere a temperaturii. Aceste două fapte împreună sunt motivul pentru care un vas inoxidabil distorsionează în moduri în care nu o va face un vas din oțel carbon cu geometrie identică și sunt aceleași pentru 304 și pentru 316 - alegerea dintre grade nu vă va schimba problema de distorsiune.

Care calitate oferă o carcasă mai subțire și mai ieftină a vasului sub presiune?

Nici . 304 și nici 316 nu suportă aceeași tensiune admisibilă ASME la temperatura ambiantă, deci grosimea calculată a carcasei este aceeași. Ceea ce modifică grosimea este varianta din carbon: proiectarea la 304L sau 316L la 16,7 ksi în loc de 304 sau 316 la 20,0 ksi face carcasa cu aproximativ 20% mai groasă. Molibdenul cumpără rezistență la coroziune; nu cumpără deloc putere.

Lucrați-l printr-o carcasă reprezentativă. Luați o presiune internă de 150 psi, o rază interioară de 30 inchi și o îmbinare cap la cap dublă de tip 1 cu radiografie completă, oferind o eficiență a îmbinării de 1,0 per UW-12. Ecuația UG-27 pentru îmbinarea longitudinală este t=PR / (SE - 0.6P).

Calculat UG-27 shell: P=150 psi, R=30 in, E=1.00

Tensiunea admisibilă în sine este derivată în același mod pentru fiecare linie din acel tabel. Secțiunea II Partea D stabilește S ca cea mai mică dintre două fracțiuni din proprietățile minime specificate la temperatură: două treimi din limita de curgere și o 3,5 din rezistența la tracțiune. La ambient care dă 2/3 x 30=20.0 ksi față de 75 / 3.5=21.4 ksi pentru gradele drepte, deci 20,0 guvernează; și 2/3 x 25=16.7 ksi față de 70 / 3.5=20.0 ksi pentru notele L, deci guvernează 16,7. Peste aproximativ 540 C, proprietățile de curgere și ruptură prin efort preiau și cele două familii se diferențiază, deci citiți Tabelul 1A pentru gradul exact și temperatura de proiectare, mai degrabă decât interpolarea.

Rezultatul practic este că varianta carbon este o variabilă de design, iar molibdenul nu este. Dacă nava dvs. este proiectată pentru 304L și apoi treceți la 316L din motive de coroziune, grosimea carcasei este neschimbată și singura factură care se mișcă este prețul plăcii. Dacă schimbați de la 316 la 316L, carcasa crește cu aproximativ o cincime. Confirmați eficiența comună la care aveți dreptul la UW-12 înainte de a finaliza peretele, deoarece radiografia completă la E=1.00 valorează mai mult material decât alegerea gradului de obicei.

La ce temperatură ar trebui să încetați să utilizați 304L sau 316L?

Se aplică trei limite separate, iar cea mai mică guvernează. Sensibilizarea la temperatură scăzută începe să conteze peste aproximativ 500 C în timpul serviciului îndelungat, stresul admisibil scade brusc peste aproximativ 540 C pe măsură ce fluajul preia controlul, iar 316L cu molibden este cel mai predispus la sigma dintre cele două în banda de 550 până la 900 C. Pentru o temperatură susținută a metalului peste aproximativ 540 C, treceți la 304H sau 316H sau la un grad stabilizat.

Limitele de temperatură și ceea ce guvernează la fiecare bandă

Faza Sigma merită o notă deoarece este specifică laturii de molibden a acestei comparații. Sigma este un intermetalic dur, fragil, care se formează din ferită în intervalul de aproximativ 550 până la 900 C, iar molibdenul o accelerează. În metalul de bază 316L, în mod normal, nu există ferită de convertit, astfel încât riscul se află în metalul de sudură, unde a fost pus în mod deliberat un număr de ferită de la 3 la 10 pentru a preveni fisurarea la cald. Dacă un vas de 316L va funcționa în acea bandă de temperatură, țineți ferita metalică de sudură în partea de jos a intervalului recomandat și mențineți scăzut numărul de ferită al căldurii de umplere.

Este 316 mai bun decât 304 pentru fisurarea prin coroziune sub tensiune cu clorură?

Nu. Aceasta este cea mai frecventă și cea mai scumpă greșeală din întreaga decizie 304 versus 316. Molibdenul îmbunătățește rezistența la spărturi și crăpături; nu îmbunătățește rezistența la fisurarea coroziunii prin stres cu clorură. Ambele grade crapă, iar un vas 316 sub izolare pe un loc cald, cu cloruri, se va defecta la fel ca un 304.

Fisurarea prin coroziune sub tensiune prin clorură necesită patru lucruri simultan: cloruri, oxigen dizolvat, efort de tracțiune și o temperatură peste aproximativ 50 până la 60 C. Îndepărtați oricare dintre acestea și nu veți avea fisurare. Molibdenul nu are efect asupra niciunuia dintre cele patru. Ceea ce se schimbă este pitting-ul care precede adesea fisura și, în fereastra îngustă de laborator, care poate schimba ușor pragul - dar o schimbare a pragului de laborator nu este o bază de autorizare pentru un vas sub presiune.

Ceea ce previne de fapt crăparea coroziunii la stres cu clorură

Dacă scrieți linia de material pentru o navă care va fi izolată și amplasată în aer liber sau pe un site de coastă, nu scrieți 316 ca atenuare pentru fisurarea coroziunii la stres extern cu clorură. Scrieți specificația de acoperire, cerința de izolare cu conținut scăzut de clorură și detaliile de izolare la intemperii și bugetul pentru întreținerea acestora. Upgrade-ul de material care funcționează în această sarcină este o schimbare a familiei de aliaje, nu o schimbare în perechea 304 și 316.

Cât costă mai mult placa 316 decât 304 și contează pe un vas?

Placa 316 poartă de obicei o primă de 25 până la 45% față de 304, determinată în principal de suprataxele din aliaj de molibden și nichel. Pe un vas sub presiune finit, penalizarea este mai mică decât sugerează acest decalaj, deoarece placa este doar o parte din costul livrat, iar sudarea, examinarea și tratamentul termic sunt identice pentru cele două grade.

Unde apare diferența de costuri și unde nu

Ultimul rând nu este o glumă. Când un vas de 304 gropi, deoarece procesul sa dovedit a conține cloruri, cauza principală este ușor de găsit, iar soluția - îmbunătățirea materialului - este simplă. Atunci când un vas 316 crapă sub izolație, producătorul este de obicei primul suspect, chiar dacă materialul nu a fost niciodată capabil să reziste acestui mecanism. Achitarea primei pentru 316 și apoi folosirea acesteia pentru a rezolva o problemă pe care molibdenul nu o abordează este cel mai rău dintre ambele rezultate.

Pentru opțiunile de aliaj dincolo de această pereche,904L față de 254 SMO față de 316Lacoperă unde gradele super austenitice preiau controlul șiotel inoxidabil 904Ldă compoziţia şi proprietăţile celor mai utilizate pe scară largă dintre ele.

Ce metal de umplutură folosiți pentru placa 304 față de 316?

Potriviți gradul și păstrați carbonul scăzut. Sudați 304 și 304L cu ER308L pentru GTAW și GMAW sau E308L pentru SMAW; sudați 316 și 316L cu ER316L sau E316L. Utilizați variantele cu rulment de siliciu pentru GMAW pentru a îmbunătăți umezirea. Ambele metale de bază se află în P-No. 8 Grupa 1 și toate aceste materiale de umplutură se află în F-No. 6, astfel încât o singură structură de calificare a procedurii acoperă întreaga familie.

Selecția de umplutură pentru sudurile cu plăci 304 și 316

Umplutura nu se potrivește în mod deliberat cu metalul de bază. ER308L are aproximativ 19,5 până la 22,0 procente de crom față de 17,5 până la 19,5 procente în placă, iar ER316L rulează aproximativ 18,0 până la 20,0 procente de crom față de 16,0 până la 18,0 procente în placă. Acea îmbogățire cu crom este cea care pune metalul de sudură pe calea de solidificare feritic-austenitică în loc de cea complet austenitică, care este următoarea întrebare - și este, de asemenea, motivul pentru care o sudură depusă cu umplutura greșită poate arăta perfect pe radiografie și totuși să fie o problemă de fisurare.

Structura de calificare este comună ambelor clase. Secțiunea IX ASME atribuie 304, 304L, 316 și 316L la P-No. 8 Grupa 1, atribuie toate aceste umpluturi inoxidabile austenitice la F-No. 6 și acoperă compoziția metalului de sudare în cadrul sistemului A-Number. Consecință practică: calificarea unei proceduri pe 316L califică, în general, variabilele esențiale pentru restul familiei, motiv pentru care majoritatea magazinelor se califică pe 316L și reduc mai degrabă decât să califice fiecare notă separat.

De ce contează numărul de ferită în metalul de sudură inoxidabil austenitic?

Pentru că o cantitate mică de ferită delta este singurul lucru care stă între o sudură austenitică și fisurarea prin solidificare. Numărul de ferită țintă de la 3 la 10. Sub aproximativ 3 FN, metalul de sudură se solidifică sub formă de granule grosiere de austenită columnară, cu pelicule lichide bogate în impurități între ele și se poate crăpa în timp ce se răcește; peste aproximativ 10 FN, ferita se poate converti în faza sigma fragilă în serviciul cald.

Ferita este magnetică, iar austenita nu, motiv pentru care întreaga măsurătoare se poate face cu un instrument magnetic calibrat pe sudura finită. Numărul de ferită este definit de AWS A4.2 și nu este exact procentul de volum - sub aproximativ 8 până la 10 cele două sunt apropiate, mai sus diverg - ceea ce este încă un motiv pentru care banda țintă recomandată se află acolo unde se află.

Benzile numerice de ferită și ce înseamnă fiecare

Prezicerea acesteia înainte de sudare se face cu diagrama de constituție WRC-1992, care utilizează echivalenți de crom și nichel calculați din compoziția metalului de sudură diluat: echivalentul Cr este egal cu procente Cr plus procente Mo plus 0,7 ori procente Nb și echivalentul Ni este egal cu procente Ni plus 35 ori procente C plus 20 ori procente ori N plus 0.25 ori procente. Termenul de azot este motivul pentru care WRC-1992 a înlocuit diagrama Schaeffler mai veche pentru căldurile moderne cu emisii scăzute de carbon și purtătoare de azot.

Numărul de ferită estimat este un calcul; numărul de ferită măsurat este înregistrarea de acceptare. Măsurați-l pe cuponul de calificare a procedurii cu un instrument calibrat și din nou pe cupoanele de testare de producție dacă căldura de umplere se schimbă. Rețineți, de asemenea, că scutirile pentru testele de impact criogenic din UHA-51 au propriile limite de ferită care sunt mai mici decât banda de la 3 la 10. Dacă nava dvs. are nevoie atât de suduri rezistente la fisuri, cât și de o temperatură metalică de proiectare foarte scăzută, rezolvați conflictul de pe PQR cu inspectorul dvs. autorizat, în loc să-l descoperiți după ce sudurile sunt puse.

Aveți nevoie de tratament termic de preîncălzire sau post-sudare pentru sudurile vaselor 304 și 316?

Nu la ambele, în sensul obișnuit. Nu există un mecanism de cracare a hidrogenului împotriva căruia să se preîncălzească, deoarece austenita nu se transformă în martensită la răcire și are o solubilitate ridicată a hidrogenului. Și secțiunea ASME VIII-1 Tabelul UHA-32 afirmă că tratamentul termic după sudare pentru oțelul inoxidabil austenitic P-No. 8 nu este nici necesar, nici interzis - nu există deloc declanșator de grosime.

Tratarea termică a sudurilor vaselor inoxidabile austenitice

Poziția UHA-32 este cu adevărat diferită de lumea oțelului carbon și îi atrag pe producători. Pentru un vas din oțel carbon P-No. 1 există un prag dur de grosime - 38 mm (1,5 inchi) pentru P-No. 1 Grupa 1 - peste care PWHT este obligatorie. Pentru inoxidabilul austenitic nu există prag, timp de menținere și temperatură minimă. Dacă utilizatorul specifică oricum un tratament termic, ciclul potrivit este o recoacere cu soluție urmată de o răcire rapidă, nu o reducere a tensiunilor subcritice. O reducere a tensiunii de 650 C pe un vas sudat din placă non-L este o modalitate excelentă de a sensibiliza întreaga zonă afectată de căldură.

Capetele formate sunt excepția despre care merită să știți. Tensiunea de formare la rece și orice ciclu de formare la cald schimbă ambele materialul, iar capetele austenitice puternic formate la rece sunt adesea recoapte după formare pentru a elimina deformarea și a restabili rezistența la coroziune. Acesta este un tratament termic operațiune de formare, nu o sudură PWHT și se întâmplă înainte ca capul să fie sudat în carcasă.

Cum opriți sensibilizarea în zona afectată de căldură a unei suduri a vasului?

Controlați mai întâi carbonul, apoi timpul și temperatura. Comandați material de calitate L sau cu dublă certificare, astfel încât să nu existe suficient carbon pentru a forma o rețea continuă de carbură, apoi mențineți temperatura interpass scăzută și aportul de căldură moderat, astfel încât HAZ să petreacă cât mai puțin timp posibil între 425 și 815 C. Acolo unde vasul se va încălzi ani de zile, luați în considerare un grad stabilizat, iar atunci când consecința este ridicată, verificați cu un test ASTM A262.

Mecanismul merită înțeles o dată, astfel încât controalele să aibă sens. Carbura de crom precipită la granițele granulelor, deoarece carbonul difuzează la limită mai repede decât poate difuza cromul din metalul din jur. Carbura care se formează este bogată în crom, astfel încât banda îngustă de metal imediat lângă graniță este epuizată. Sub aproximativ 12% crom, acea bandă nu mai este inoxidabilă, iar într-un fluid coroziv se dizolvă preferenţial, lăsând o cale intergranulară continuă. Cea mai rapidă precipitație are loc în apropiere de 650 până la 750 C, care se află exact în intervalul prin care trece un HAZ de sudură.

Controale de sensibilizare, în ordinea în care trebuie aplicate

Ce practică A262 pe care să o evocați depinde de notă, iar acesta este unul dintre puținele locuri în care alegerea 304 versus 316 schimbă cu adevărat o metodă de testare. Practica B, testul sulfat feric-acid sulfuric, este cea potrivită pentru clasele austenitice cu molibden, deci specificați-o pentru 316 și 316L. Practica C, acidul azotic sau testul Huey, este alegerea convențională pentru 304 și 304L. Practica A este gravarea rapidă cu acid oxalic utilizată pentru screening, iar Practica E este testul cupru-sulfat de cupru-acid sulfuric utilizat atunci când se dorește o evaluare generală a austeniticului.

De ce sudurile vaselor inoxidabile austenitice distorsionează mai mult decât sudurile din oțel carbon?

Două proprietăți fizice, ambele aceleași pentru 304 și 316. Inoxidabilul austenitic conduce aproximativ o treime mai multă căldură decât oțelul carbon, astfel încât căldura de sudură rămâne în îmbinare în loc să se răspândească; și se extinde cu aproximativ 40 până la 50 la sută mai mult pe grad, astfel încât același câmp de temperatură produce mai multă tensiune termică. Mai multă tensiune concentrată într-o zonă mai îngustă înseamnă mai multă distorsiune, mai multă contracție și mai multă tensiune reziduală.

Proprietăți fizice care determină comportamentul de fabricație

Controalele urmează direct din fizică. Utilizați un aport moderat de căldură, mai degrabă decât ratele mari de depunere pe care le-ați folosi pe oțel carbon. Utilizați bare de suport din cupru sau aluminiu pentru a trage căldura din rădăcină. Utilizați o secvență de sudare echilibrată - backstep sau simetrică - astfel încât contracția să fie distribuită mai degrabă decât acumulată. Fixați-vă pe un spate rezistent acolo unde geometria permite și amintiți-vă că reținerea crește stresul rezidual chiar și în timp ce reduce distorsiunea vizibilă.

Încă o consecință este specifică vaselor cu pereți subțiri. O carcasă mai mică de aproximativ 6 mm este limitată mai degrabă de rigiditate decât de rezistență, așa că distorsiunea și daunele de manipulare, nu calculul UG-27, stabilesc minimul practic. Acesta este motivul pentru care vasele austenitice subțiri sunt de obicei construite cu inele de rigidizare sau un perete nominal mărit mai degrabă decât la minimul calculat și de ce ghidarea grosimii încum să alegeți grosimea plăcii de oțel inoxidabilmerită citit înainte de a finaliza shell-ul.

Ce examinare necesită ASME Secțiunea VIII pentru sudurile vaselor din inox austenitic?

Radiografie pe UW-11 la nivelul necesar pentru a obține eficiența îmbinării la care ați proiectat, plus examinarea lichidului penetrant pe toate sudurile austenitice crom-nichel cu o grosime nominală de peste 19 mm (3/4 inchi), conform cerințelor UHA-34. Dacă se efectuează orice tratament termic, examinarea se face după acesta. Cerința de penetrant este o regulă specifică austeniticului, fără echivalent de oțel carbon.

Cerințe de examinare care se aplică pentru sudurile de vase 304 și 316

Regula UHA-34 este cea mai des ratată. Un producător ale cărui obiceiuri provin din oțel carbon va face radiografii, poate testa cu ultrasunete și nu se va gândi la examinarea cu penetrant pe o cusătură de 25 mm. Codul o cere și contează: metalul de sudură austenitic se solidifică cu granule grosiere columnare, iar o radiografie realizată prin granule grosiere columnare este slabă la găsirea defectelor plane, bine închise de lipsă de fuziune, acele granule tind să le ascundă.

Ce este sifonul de testare hidrostatic pentru recipientele sub presiune din oțel inoxidabil?

Apa. Un vas care trece testul hidrostatic poate fi ruinat de apa de testare rămasă în el, deoarece apa cu clorură stagnantă îngroașă inoxidabilul austenitic mai repede decât majoritatea fluidelor de proces pe care vasul le va vedea vreodată. Limitați clorura, scurgeți imediat, uscați complet și nu lăsați un vas parțial umplut să stea în weekend.

Controale de testare hidrostatică pentru vase inoxidabile austenitice

Există o a doua capcană, mai liniștită, în aceeași zonă. Vasele sunt adesea testate cu hidromasaj, drenate și apoi lăsate cu duzele goale pornite și canalul de evacuare închis timp de săptămâni înainte de punere în funcțiune. Pelicula de apă rămasă se evaporă și se recondensează, concentrând orice clorură pe cele mai calde și mai reci suprafețe. Dacă un vas trebuie să stea, lăsați-l deschis și uscat sau păstrați-l cu azot uscat. Fabricatorii care s-au ocupatoţel inoxidabilani de zile vor recunoaște acest model: daunele nu sunt niciodată acolo unde apa a fost cea mai adâncă, ci la linia de apă.

Cum verifici că ai primit de fapt 316 și nu 304?

Identificarea pozitivă a materialului cu un analizor portabil de fluorescență cu raze X, verificând molibdenul. Durează câteva secunde, funcționează pe placă și pe sudura finită și este singura modalitate practică de a prinde o confuzie în magazin, deoarece 304 și 316 sunt identice vizual, magnetic și dimensional.

Pașii de verificare de la comanda de achiziție până la plăcuța de identificare

Molibdenul este discriminatorul deoarece este singurul element din caietul de sarcini pe care un grad îl are, iar celălalt nu. Gamele de crom și nichel se suprapun suficient de mult încât nu pot rezolva problema și nici un test vizual sau magnetic nu poate. O împușcare PMI de cinci secunde pe fiecare placă înainte de a intra în rolă și pe fiecare cusătură după sudare, elimină un mod de eroare care altfel apare ani mai târziu ca coroziune inexplicabilă. Aceeași verificare merită făcută și pe bobina de sârmă de umplere, deoarece sârma este celălalt loc pe care îl poate ascunde o confuzie.

Când ar trebui să fie construit un vas sub presiune din 304 în loc de 316?

Ori de câte ori nu există un mecanism de coroziune localizat pentru ca molibdenul să se adreseze. Dacă fluidul nu conține clorură semnificativă, temperatura rămâne sub aproximativ 60 C în prezența oricărei cloruri, serviciul este oxidant sau vasul este uscat, curat și în interior, 304L este materialul corect și mai ieftin, iar molibdenul este bani cheltuiți pentru nimic.

Matrice de selecție pentru placa vasului sub presiune 304L față de 316L

Acolo unde răspunsul nu este niciunul, căile de upgrade sunt bine stabilite.Duplex 2205dublează aproximativ limita de curgere și gestionează fisurarea prin coroziune sub tensiune cu clorură mult mai bine decât oricare dintre cele două clase.254 SMOşi904Lpreia acolo unde rezistența la înfruntare este cerința de guvernare, iar pentru sarcinile cele mai agresive, comparația devineInconel 625 față de 316L. Sudarea acelor materiale este din nou o disciplină diferită - vezighidul de sudare Hastelloy C276şighidul de sudare Inconel 625pentru modul în care se schimbă procedurile.

Cum specificați placa 304 față de 316 pentru un vas sub presiune?

Lucrați în ordine: definiți mediul, alegeți varianta de carbon, confirmați codul și certificarea, proiectați cu solicitarea admisă pentru gradul pe care l-ați cumpărat efectiv, calificați procedura cu un număr de ferită măsurat, controlați interpass și ecranarea, specificați examinarea și orice test de coroziune intergranulară, apoi controlați apa de hidrotest și curățați vasul ulterior.

Pasul 1. Notați mediul procesului înainte de a nota nota:Înregistrați conținutul de clorură, temperatura, pH-ul, dacă fluidul se oxidează sau se reduce, ce se întâmplă în timpul opririi și ceea ce se află sub izolație. 304 și 316 sunt ambele clase austenitice de crom-nichel; molibdenul din 316 vă cumpără orice numai dacă este prezent un mecanism de coroziune localizat. VedeaProprietăți și aplicații ale oțelului inoxidabil 304 vs 316pentru imaginea generală a proprietății.

Pasul 2. Alegeți împreună varianta carbon din temperatura de sudare și de serviciu:Pentru o navă sudată care nu va avea un serviciu susținut peste aproximativ 425 C, comandați clasa L. Dacă temperatura de proiectare se află în intervalul de fluaj, treceți la 316H sau 304H în loc să încercați să întindeți un grad L. Dacă doriți ca un articol de stoc să le servească pe ambele, cumpărați material cu dublă certificare și asigurați-vă că certificatul de fabrică conține ambele specificații.

Pasul 3. Confirmați că placa este materialul Cod și obțineți certificatul înainte de a fi tăiat:Plăcuța trebuie să fie SA-240 (adoptarea ASME a ASTM A240) și listată pentru utilizare în secțiunea VIII-1, cu un număr de căldură trasabil până la marcarea plăcii și un document EN 10204 3.1 sau 3.2. Citiți analiza de căldură, nu valoarea tipică: verificați carbonul față de 0,030 la sută pentru un grad L și molibden față de 2,00 la sută pentru 316.ASTM A240enumeră toate cerințele chimice și mecanice.

Pasul 4. Proiectați carcasa cu stresul permis pentru clasa exactă pe care ați cumpărat-o:Utilizați t=PR / (SE - 0.6P) de la UG-27 pentru îmbinarea longitudinală și t=PR / (2SE + 0.4P) pentru îmbinarea circumferențială, cu S citit din Secțiunea II Partea D Tabelul 1A la temperatura de proiectare și E de la UW-12 pentru tipul și examinarea dvs. de îmbinare. Nu proiectați cu 304 permise și apoi cumpărați placa 304L.

Pasul 5. Calificați procedura de sudare cu umplutura potrivită și un număr de ferită măsurat:Calificați conform ASME Secțiunea IX folosind materialul de bază P-No. 8 Grupa 1 cu ER308L sau ER316L sub F-No. 6. Preziceți numărul de ferită cu diagrama WRC-1992 pe căldura reală a umpluturii, apoi confirmați-l pe cuponul de calificare cu un instrument magnetic calibrat și țineți apăsat 3 până la 10 FN.

Pasul 6. Controlați aportul de căldură, temperatura interpass și protecția rădăcinii:Păstrați interpass la 175 C (350 F) maxim pentru lucrări generale și 150 C (300 F) maxim acolo unde rezistența la coroziune este critică. Purjați înapoi rădăcina cu argon, astfel încât conținutul de oxigen să rămână suficient de scăzut pentru a evita formarea de zahăr și utilizați o secvență de sudură echilibrată cu bare de suport din cupru sau aluminiu pentru a scoate căldura din îmbinare.

Pasul 7. Scrieți examinarea și testul de coroziune intergranulară în ordinea:Specificați radiografie pe UW-11 pentru eficiența îmbinării pentru care ați proiectat, penetrant lichid pe UHA-34 pe suduri de peste 19 mm grosime nominală și un test ASTM A262 pe un cupon de sudură de producție atunci când vasul va vedea temperaturi sensibilizante sau un fluid coroziv. Utilizați Practica B pentru 316L și Practica C pentru 304L.

Pasul 8. Controlați apa de testare hidrostatică și apoi uscați vasul:Limitați clorura la aproximativ 50 ppm, scurgeți vasul de îndată ce testul este finalizat și uscați toate suprafețele interne. Îndepărtați nuanța termică prin decapare conform ASTM A380 sau prin mijloace mecanice cu instrumente inoxidabile dedicate, pasivizare conform ASTM A967 și finalizați cu identificarea pozitivă a materialului pe sudurile finalizate pentru a confirma molibdenul prezent acolo unde a fost specificat 316.

Două obiceiuri fac diferența între o specificație care supraviețuiește contactului cu un magazin și una care nu. Mai întâi, scrieți cerințele suplimentare pe comanda de achiziție, nu în corpul notelor de desen - molibdenul minim, numărul minim de ferită, testul de coroziune intergranulară și tipul de certificat sunt toate articolele din comandă. În al doilea rând, faceți verificarea identificării materialului un punct de reținere în planul de inspecție și testare, mai degrabă decât o solicitare. Pentru traseul complet de la placă până la asamblarea bobinei și a vasului,fabricarea bobinei de țeavăacoperă secvenţa de fabricaţie şiprefabricare versus sudare pe terenacoperă locul unde munca este cel mai bine realizată.

Întrebări frecvente

Molibden. 316 și 316L conțin 2,00 până la 3,00% molibden, iar 304 și 304L nu conțin niciunul. Intervalele de crom diferă ușor în cealaltă direcție - 304 are 17,5 până la 19,5 procente de crom față de 16,0 până la 18,0 procente pentru 316 - și 316 poartă intervalul mai mare de nichel la 10,0 până la 14,0 procente. Orice altceva, inclusiv toate proprietățile mecanice, este la fel.

Cât de mult molibden este în placa de oțel inoxidabil 316?

ASTM A240 necesită 2,00 până la 3,00 procente atât pentru 316, cât și pentru 316L. O căldură la 2,02 la sută și una la 2,95 la sută sunt ambele conforme, dar nu funcționează identic într-o crăpătură de clorură fierbinte, deci specificați un minim de molibden ca cerință suplimentară atunci când pitting este mecanismul de guvernare.

Este 316 mai puternic decât 304?

Nr. ASTM A240 enumeră proprietăți mecanice minime identice: 515 MPa (75 ksi) la tracțiune și 205 MPa (30 ksi) pentru ambele și 485 MPa (70 ksi) la tracțiune și 170 MPa (25 ksi) pentru ambele clase L. Molibdenul modifică comportamentul la coroziune, nu rezistența.

Care este PREN-ul 304 față de 316?

Folosind PREN=procente Cr + 3.3 x procente Mo + 16 x procente N, 304 tipic este de aproximativ 18 până la 20 și 316 tipic este de aproximativ 23 până la 26. Decalajul provine aproape în întregime din termenul de molibden. PREN este un indice de clasare, nu un prag de proiectare - nu vă oferă o temperatură critică de pitting sau o temperatură critică de crestătură.

Care este mai bine pentru un vas sub presiune, 304 sau 316?

Depinde în întregime de existența unui mecanism de coroziune localizat. Dacă nu există cloruri sau urme de cloruri sub aproximativ 50 ppm la temperatura ambiantă, 304L este corect și mai ieftin. Dacă sunt prezente cloruri sau lichidul este un acid reducător diluat, alegeți 316L. Dacă clorurile sunt prezente peste aproximativ 60 C, nici una nu este adecvată, deoarece fisurarea prin coroziune sub tensiune este atunci riscul care guvernează.

De ce este preferat 316L față de 316 pentru recipientele sub presiune sudate?

Carbonul. 316 permite până la 0,08% carbon, ceea ce este suficient pentru a forma carbură de crom la granițele granulelor din zona afectată de căldură în timpul sudării, epuizând metalul adiacent de crom și creând o cale pentru coroziunea intergranulară. 316L limitează carbonul la 0,030%, ceea ce este prea puțin pentru a forma o rețea de carbură normală.

Poți suda 304 la 316?

Da. Utilizați material de umplutură ER316L sau E316L, care se potrivește cu aliajul mai mare dintre cele două metale de bază. Nu retrogradați niciodată la o umplutură 308L pe o îmbinare de la 304 la 316, deoarece metalul de sudură diluat ar transporta mai puțin molibden decât oricare dintre părinți. Ambele clase sunt P-Nr. 8 Grupa 1, deci îmbinarea se află în cadrul unei structuri de calificare a procedurii.

Ce metal de umplutură folosiți pentru a suda placa 316?

ER316L pentru GTAW și GMAW, E316L pentru SMAW și ER316LSi pentru GMAW atunci când doriți o umezire mai bună și o formă mai bună din silicon. Pentru 316L la oțel carbon, utilizați ER309LMo, astfel încât zona de tranziție să păstreze molibdenul. Numărul de ferită țintă de la 3 la 10 în metalul de sudură depus.

Care este numărul corect de ferită pentru metalul de sudură 308L și 316L?

Ținta 3 până la 10 FN, cu 3 până la 8 optimul obișnuit. Sub aproximativ 3 FN riscul de fisurare prin solidificare crește brusc, deoarece sudura se solidifică ca austenită columnară grosieră cu pelicule de impurități între boabe. Peste aproximativ 10 FN, și în special peste 12 FN, ferita delta se poate transforma în faza sigma fragilă în banda de la 550 la 900 C, iar molibdenul accelerează această transformare.

Aveți nevoie de tratament termic post-sudare pentru suduri de vase 304 sau 316?

Nr. Secțiunea VIII-1 Tabelul UHA-32 ASME precizează că PWHT pentru oțelul inoxidabil austenitic P-No. 8 nu este nici obligatoriu, nici interzis, deci nu există un declanșator de grosime așa cum este pentru oțelul carbon. Dacă utilizatorul specifică oricum un tratament termic, ciclul potrivit este o recoacere cu soluție la 1040 până la 1095 C, urmată de o răcire rapidă - nu o reducere a tensiunilor subcritice, care ar sensibiliza orice material non-L.

Preîncălziți oțelul inoxidabil înainte de sudare?

Nu pentru a preveni crăparea și nici la temperaturile folosite pe oțel carbon. Austenita nu se transformă în martensită la răcire și reține hidrogenul cu ușurință, astfel încât nu există un mecanism de cracare a hidrogenului împotriva căruia să se preîncălzească. Preîncălzirea este utilizată numai pentru a îndepărta umezeala sau pentru a dezgheța o îmbinare rece, iar preîncălzirea excesivă agravează distorsiunea.

Care este temperatura maximă între treceri pentru oțelul inoxidabil austenitic?

175 C (350 F) is the common maximum for general fabrication, and 150 C (300 F) is used where corrosion resistance is critical. Interpass is controlled as a maximum rather than a minimum precisely because holding the heat-affected zone in the 425 to 815 C band is what causes sensitisation.

Ce este sensibilizarea și cum o preveniți?

Sensibilizarea este precipitarea carburii de crom la limitele granulelor atunci când metalul este ținut între aproximativ 425 și 815 C, ceea ce epuizează cromul din metalul imediat lângă limită și permite coroziunea intergranulară. Preveniți-l utilizând material de calitate L sau cu certificat dublu cu 0,030 la sută maxim de carbon, limitând temperatura între treceri și aportul de căldură și folosind un grad stabilizat, cum ar fi 347, pentru serviciul cald.

Ce temperatură provoacă sensibilizarea în oțel inoxidabil?

Între aproximativ 425 și 815 C (800 și 1500 F), cu cea mai rapidă precipitație aproape de 650 până la 750 C. O zonă afectată de căldură de sudare trece prin această bandă în câteva minute, motiv pentru care conținutul de carbon - nu conținutul de crom - determină dacă o sudură rămâne rezistentă la coroziune.

Care practică ASTM A262 testează 316L pentru sensibilizare?

Practica B, testul sulfat feric-acid sulfuric, este practica potrivită pentru inoxidabilul austenitic cu molibden, cum ar fi 316 și 316L. Practica C, acidul azotic sau testul Huey, este alegerea convențională pentru 304 și 304L. Practica A este gravarea rapidă cu acid oxalic, iar Practica E este testul cupru-sulfat de cupru-acid sulfuric.

Care este tensiunea admisă de SA-240 304 față de 316?

Identic la temperatura ambiantă: 20,0 ksi (138 MPa) atât pentru 304, cât și 316 și 16,7 ksi (115 MPa) atât pentru 304L, cât și 316L, conform ASME Secțiunea II Partea D Tabelul 1A. Aceasta înseamnă că 316 nu vă permite să construiți un vas mai subțire decât 304 - molibdenul cumpără rezistență la coroziune, nu rezistență.

Este 316 rezistent la fisurarea coroziunii prin stres cu clorură?

Nu. Molibdenul îmbunătățește rezistența la zâmbituri și crevaturi, dar nu are un efect util asupra fisurarii coroziunii prin stres cu clorură, care necesită cloruri, oxigen, efort de tracțiune și o temperatură peste aproximativ 60 C. Molibdenul nu se adresează niciunuia dintre cele patru. Soluția este de a elimina una dintre cele patru condiții sau de a schimba familia de aliaje la duplex, 6Mo sau un aliaj de nichel.

Poate fi folosit 316 pentru serviciul de apă de mare?

Nu pentru imersiune continuă sau pentru orice sarcină cu crăpături. 316L gropile și crăpăturile se corodează în apa de mare, în special în zonele stagnante sau protejate. Utilizați super-duplex, cum ar fi S32750, un grad 6Mo, cum ar fi 254 SMO, sau un aliaj de nichel, în funcție de viteză, temperatură și geometria crăpăturilor.

Care este limita de clorură a apei de testare hidrostatică pentru vasele inoxidabile?

Specificat în mod obișnuit la 50 ppm maxim și 25 ppm sau mai puțin atunci când vasul nu poate fi uscat în mod fiabil. Indiferent de limită, scurgeți vasul imediat după test și uscați toate suprafețele interne. Apa clorură stagnantă îngroșează inoxidabilul austenitic mai repede decât majoritatea fluidelor de proces pe care le va conține vreodată, iar deteriorarea apare de obicei la linia de apă.

Cum să deosebești 304 de 316 în magazin?

Identificarea pozitivă a materialului cu un analizor portabil de fluorescență cu raze X, verificând molibdenul. Cele două clase sunt identice vizual, magnetic și dimensional, iar intervalele de crom și nichel se suprapun, astfel încât molibdenul este singurul discriminator de încredere. Verificați-l pe fiecare placă la recepție, pe fiecare piesă după tăiere și pe sudurile finalizate.

Placa din oțel inoxidabil 316 este magnetică?

Nu, nu în stare recoaptă - atât 304 cât și 316 sunt austenitice și nemagnetice. Metalul de sudură în oricare dintre clase conține suficientă ferită delta pentru a da un răspuns magnetic slab, care este exact ceea ce detectează un instrument de măsurare a feritei. Lucrarea la rece poate induce, de asemenea, un ușor magnetism în zonele formate.

La ce temperatură ar trebui să încetați să utilizați 304L sau 316L?

Se aplică trei limite. Sensibilizarea la temperatură scăzută contează peste aproximativ 500 C în timpul serviciului îndelungat, stresul admisibil scade peste aproximativ 540 C pe măsură ce fluajul guvernează, iar 316L cu molibden este gradul mai predispus la sigma în banda de 550 până la 900 C. Pentru o temperatură susținută a metalului peste aproximativ 540 C, treceți la 304H sau 316H sau la un grad stabilizat, cum ar fi 347.

Ce este placa 316/316L certificată dublă?

O singură căldură care îndeplinește toate cerințele ambelor specificații: carbon la 0,030 la sută maxim, împreună cu minimele de tracțiune și randament de grad drept. Permite unui singur articol de stoc să satisfacă specificațiile de sudare de grad L și un design de grad drept permis, sub rezerva comenzii de achiziție, a marcajului pe plăcuță și a certificatului care denumește toate gradul la care proiectați.

Metalul de sudură 316 are nevoie de relaxare?

Nu. Nu există nicio cerință de cod pentru ameliorarea tensiunilor sudurilor inoxidabile austenitice, iar o reducere a tensiunilor subcritice în intervalul 600 până la 700 C este activ dăunătoare deoarece sensibilizează materialul non-L și poate crește faza sigma în metalul de sudură cu molibden. Tensiunea reziduală este gestionată prin proiectarea îmbinării, secvența de sudare și, acolo unde este necesar, prin metode mecanice.

Cât costă mai mult placa 316 decât 304?

De obicei, 25 până la 45 la sută din prețul plăcii, determinată în principal de suprataxele de aliaj de molibden și nichel și evoluția cu piețele aliajelor. Pe un vas finit, penalizarea este mai mică, deoarece sudarea, examinarea și tratamentul termic costă același pentru ambele clase, iar placa este doar o parte din costul livrat.

Este 316 mai bun decât 304 pentru serviciul cu acid azotic?

Nu, este mai rău. Molibdenul se dizolvă de preferință în acizi puternic oxidanți, astfel încât 304L este alegerea standard pentru serviciul cu acid azotic și 316L este evitat. Acesta este unul dintre puținele cazuri în care nota mai scumpă este cea greșită din punct de vedere tehnic.