Nerezový plech 304 vs 316: Chemické složení a svařitelnost pro výrobu tlakových nádob

Obě třídy jsou austenitické chromniklové nerezové oceli a obě jsou uvedeny v ASTM A240 pro desky tlakových nádob. Celý rozdíl spočívá v jediném prvku: molybden. 316 obsahuje 2,00 až 3,00 procenta a 304 nenese žádné. Tato jediná čára na osvědčení o zkoušce mlýna mění chování chloridové důlkové koroze, mění, který test mezikrystalové koroze platí, mění cenu a – pokud navrhujete podle ASME sekce VIII – nemění téměř nic na postupu svařování. Tato příručka odděluje chemii, na které záleží, od chemie, která je marketingová.

Jaký je rozdíl mezi deskou z nerezové oceli 304 a 316?

Jeden prvek: molybden. 316 a 316L obsahují 2,00 až 3,00 procenta molybdenu a 304 a 304L neobsahují žádný. Rozsahy chrómu a niklu se pohybují mírně opačným směrem - 304 má vyšší rozsah chrómu, 316 vyšší rozsah niklu - a nízkouhlíkové varianty obou uhlíkových čepic na 0,030 procenta. Z těchto čtyř linií vyplývá vše, na čem vám záleží při obsluze a při svařování.

Nejrychlejší způsob, jak si přečíst specifikaci, je přestat přemýšlet304a316jako dva různé materiály a začněte o nich uvažovat jako o jednom materiálu s možností legování. Oba jsou austenitické, což znamená, že oba mají plošně centrovanou kubickou krystalickou strukturu při pokojové teplotě, oba jsou nemagnetické v žíhaném stavu, oba nelze vytvrdit tepelným zpracováním a oba jsou houževnaté až do kryogenních teplot. Základy nerezové oceli řady 300 jsou identické pro obě třídy.

ASTM A240 / ASME SA-240 chemické požadavky, hmotnostní procenta

Dva detaily v té tabulce lidi překvapují. Za prvé, 304 má vyšší rozsah chrómu - 17.5 až 19,5 procenta oproti 16,0 až 18,0 procentům 316. Mimořádná odolnost proti korozi u 316 není více chrómu; je to molybden. Za druhé, rozsahy niklu jsou dostatečně široké, že dané teplo 316 může být téměř stejně bohaté na nikl jako mnoho speciálních druhů obsahujících nikl, což je součástí toho, proč samotná přirážka za molybden nevysvětluje cenový rozdíl.

Upřesněte z tepelné analýzy na osvědčení o zkoušce mlýna, nikdy ne z typických hodnot vytištěných v brožuře mlýna.

Teploty 316 na 2,02 procenta molybdenu a jedna na 2,95 procenta jsou ve specifikaci a nechovají se stejně v horké chloridové štěrbině. Pokud je nádoba v provozu, kde je řídícím mechanismem důlková koroze, uveďte v objednávce jako doplňkový požadavek minimální molybden 2,5 procenta.

Jak molybden mění korozní chování desky 316?

Molybden zpomaluje iniciaci a raný růst důlků a štěrbin v prostředí s obsahem chloridů. Dělá to obohacením pasivního filmu a roztoku uvnitř pěstební jámy, což činí místní chemii méně agresivní a dává povrchu více času na repasivaci. Nečiní 316 imunní a nezískává odolnost vůči chloridovému koroznímu praskání.

Nerezová ocel se chrání vrstvou oxidu chromu o tloušťce několika nanometrů. Ve vodě obsahující chloridy je tento film napaden na slabých místech – inkluze, škrábanec, sulfidový provazec – a začíná prohlubeň. Jakmile je jáma otevřena, chemie uvnitř se okyselí a koncentruje se v chloridech a jáma se hloubí rychleji než na začátku. Molybden zasahuje ve dvou bodech: druhy molybdenu ve filmu znesnadňují rozklad a molybden rozpuštěný z kovu uvnitř aktivní jámy tlumí místní kyselost a pomáhá stěně jámy repasivovat, než se stane soběstačná.

Kde molybden v 316 pomáhá a kde ne

Jediným nejdražším nedorozuměním v této tabulce je řada chloridového korozního praskání. Molybden nepomáhá. Nádoba 316 pod izolací na pobřežním místě může prasknout zvenčí stejně snadno jako nádoba 304, protože mechanismus potřebuje chloridy, kyslík, napětí v tahu a teplotu nad zhruba 60 C – a molybden nemění nic ze čtyř. Opravou je nátěr, izolace s nízkým obsahem chloridů a udržování kovu v suchu. Pokud potřebujete, aby plavidlo přežilo tuto povinnost v holém kovu, potřebujeteduplex 2205nebo z vysoce legovaného materiálu.

Jaké jsou hodnoty PREN 304 a 316 a co vlastně předpovídají?

Při použití PREN=procent Cr + 3.3 x procent Mo + 16 x procent N, typický 304 dopadá na zhruba 18 až 20 a typický 316 zhruba na 23 až 26. To je skutečný rozdíl v hodnocení asi 25 procent a je to užitečný způsob, jak porovnat teploty - ale PREN byl vyvinut a není ověřen pro vysoce legovanou ocel a není ověřen na nerezovém duplexu. tlaková nádoba.

Koeficient molybdenu 3,3 je důvodem, proč existuje mezera: při 2,1 procenta molybdenu tento pojem sám o sobě přispívá asi 6,9 body, což je více než odstranění deficitu chrómu. Dusík přispívá také, a proto 316LN - varianta legovaná dusíkem - sedí nad prostým 316L pro stejný obsah molybdenu. Vidětnerezová ocel 316LNpro verzi zesílenou dusíkem.

PREN vycházel z typických tepelných analýz

Stejně tak záleží na tom, co vám PREN neřekne. Neříká nic o kritické štěrbinové teplotě, která je vždy nižší než kritická důlková teplota a je to číslo, které určuje těsnící přírubu nebo přeplátovaný spoj. Neříká nic o svarovém kovu, kde segregace během tuhnutí může zanechat poslední kov zmrznout s jiným složením než objem. A je to index hodnocení, nikoli práh: PREN 24 vám neřekne koncentraci chloridů nebo teplotu, při které bude konkrétní nádoba pit. K tomu potřebujete naměřená kritická data o teplotě pitting pro aktuální prostředí nebo servisní historii.

Proč rozhoduje obsah uhlíku, zda si koupíte 304L nebo 316L desku?

Protože uhlík je to, co způsobuje, že zóna ovlivněná teplem svaru ztrácí odolnost proti korozi. Nad asi 0,03 procenta uhlíku je ho dost, aby se spojil s chrómem a vysrážel karbid chrómu na hranicích zrn, když kov prochází teplotou 425 až 815 C. Karbid vytáhne chrom z kovu bezprostředně kolem sebe, takže kov klesne pod zhruba 12 procent chrómu, které je potřeba k udržení nerezové oceli, a následuje mezikrystalová koroze.

Svar udělá s tepelně ovlivněnou zónou to, co tepelné zpracování. Kov několik milimetrů od tavné linky se zahřeje do oblasti precipitace karbidu a udržuje se tam dostatečně dlouho, aby záležel, a poté se ochladí. U vícevrstvého svaru tlustého plechu se zóna několikrát znovu zahřeje. U jakosti s 0,06 procenta uhlíku může precipitace karbidu chrómu začít během několika minut blízko 675 C. U třídy s 0,02 procenta uhlíku nevytvoří stejný tepelný cyklus souvislou karbidovou síť, protože v roztoku prostě není dostatek uhlíku k vytvoření sítě.

Uhlík, senzibilizace a praktické důsledky

Třída L není oběd zdarma. Její mez kluzu je 170 MPa proti 205 MPa pro přímou třídu a oddíl II část D uvádí její dovolené napětí při 16,7 ksi proti 20,0 ksi. Za svařitelnost zaplatíte zhruba 17 procent konstrukční pevnosti. A výjimka není trvalá: udržujte stupeň L mezi zhruba 500 a 800 C po dobu let a stále bude senzibilizovat, což je jev nazývaný nízkoteplotní senzibilizace. To záleží na plavidlech, které se zahřívají, a je to jeden z důvodů, proč 316H existuje - viznerezová ocel 316Hpro variantu s vysokým obsahem uhlíku.

Co je dvojitě certifikovaná deska 304/304L nebo 316/316L a pomáhá to?

Dvojitě certifikovaná deska je jediná žáruvzdorná, která splňuje všechny požadavky jak přímé třídy, tak třídy L - uhlík na 0,030 procenta nebo méně, a tažnost a výtěžnost na minimu rovné třídy. Jedná se o standardní způsob, jakým dnes frézy dodávají nerezové plechy, a umožňuje, aby jedna skladová položka obsluhovala jak specifikaci svařování třídy L, tak přípustné provedení s rovným provedením.

Tady nejde o žádný metalurgický trik. Teplo je prostě teplo s nízkým obsahem uhlíku, které se také stalo testem nad mechanická minima přímé třídy, což většina moderních tavenin dělá, jakmile je kontrolován dusík. Závod to certifikuje podle obou specifikací a certifikát uvádí obojí.

Co vám duální certifikace dá a nedá

Pro nádobu, která bude svařována a není ve vysokoteplotním creepovém provozu, specifikujte duálně certifikované 304/304L nebo 316/316L a navrhněte na rovný přípustný stupeň, kde váš autorizovaný inspektor souhlasí. Je to nejlevnější způsob, jak dosáhnout svařitelnosti třídy L, aniž byste se vzdali 17 procent povoleného napětí. Potvrďte, že certifikát ukazuje uhlík na nebo pod 0,030 procenta, než jej přijmete, a ujistěte se, žeprůvodce nákupem nerezového plechupožadavky na značení a sledovatelnost se zapisují do objednávky.

Jaké jsou mechanické vlastnosti desek 304 a 316 na ASTM A240?

304 a 316 jsou totožné: 515 MPa (75 ksi) minimální pevnost v tahu, 205 MPa (30 ksi) minimální průtažnost 0,2 procenta, minimální průtažnost 40 procent. 304L a 316L jsou také navzájem totožné a nižší: 485 MPa (70 ksi) výtěžnost v tahu (a 15 MPa). Molybden mění korozní chování; nemění sílu. Jediný mechanický rozdíl v celém srovnání je ten, který způsobuje karbon.

ASTM A240 minimální mechanické vlastnosti, žíhaný stav

Poslední dvě řady jsou ty, na kterých záleží více v obchodě než na výkresu. Austenitická nerezová ocel vede zhruba třetinu tepla než uhlíková ocel a expanduje zhruba o 40 až 50 procent více při stejném nárůstu teploty. Tyto dvě skutečnosti dohromady jsou důvodem, proč se nerezová nádoba deformuje způsobem, jakým se nádoba z uhlíkové oceli identické geometrie nedeformuje, a jsou stejné pro 304 a pro 316 - výběr mezi jakostí nezmění váš problém s deformací.

Která třída dává tenčí a levnější plášť tlakové nádoby?

Ani . 304 ani 316 nenesou stejné povolené napětí ASME při teplotě okolí, takže vypočítaná tloušťka pláště je stejná. Co mění tloušťku, je karbonová varianta: navržení na 304L nebo 316L při 16,7 ksi místo 304 nebo 316 při 20,0 ksi dělá plášť asi o 20 procent tlustší. Molybden kupuje odolnost proti korozi; nekupuje to vůbec žádnou sílu.

Zpracujte to přes reprezentativní shell. Vezměte vnitřní tlak 150 psi, vnitřní poloměr 30 palců a dvojitě svařovaný tupý spoj typu 1 s úplnou rentgenografií poskytující účinnost spoje 1,0 na UW-12. Rovnice UG-27 pro podélný spoj je t=PR / (SE - 0.6P).

Zpracovaný výpočet UG-27 shellu: P=150 psi, R=30 in, E=1.00

Samotné dovolené napětí je odvozeno stejným způsobem pro každý řádek v této tabulce. Část II část D stanoví S jako nižší ze dvou frakcí specifikovaných minimálních vlastností při teplotě: dvě třetiny meze kluzu a jednu 3,5 pevnosti v tahu. Při okolním prostředí, které dává 2/3 x 30=20.0 ksi proti 75 / 3.5=21.4 ksi pro rovné stupně, takže rozhoduje 20,0; a 2/3 x 25=16.7 ksi oproti 70 / 3.5=20.0 ksi pro stupně L, takže rozhoduje 16,7. Při teplotě zhruba nad 540 C převezmou vlastnosti tečení a lomu při napětí a obě skupiny se rozcházejí, proto si raději přečtěte tabulku 1A, kde najdete přesnou třídu a návrhovou teplotu, než interpolaci.

Praktické je, že karbonová varianta je designově variabilní a molybden nikoli. Pokud je vaše nádoba navržena na 304 l a vy pak vyměníte za 316 l z důvodu koroze, tloušťka pláště se nezmění a jediným účtem, který se pohybuje, je cena desky. Pokud vyměníte z 316 na 316L, skořápka naroste asi o pětinu. Než dokončíte stěnu, potvrďte společnou účinnost, na kterou máte nárok pod UW-12, protože úplná rentgenografie v E=1.00 je cennější než obvykle výběr stupně.

Při jaké teplotě byste měli přestat používat 304L nebo 316L?

Platí tři samostatné limity a rozhoduje nejnižší. Nízkoteplotní senzibilizace začíná vadit zhruba nad 500 C při dlouhém provozu, povolené napětí prudce klesá nad zhruba 540 C, jak převládá tečení, a molybdenový 316L je z těchto dvou v pásmu 550 až 900 C náchylnější k sigma. Pro trvalou teplotu kovu nad asi 540 C přejděte na 304H nebo 316H nebo na stabilizovaný stupeň.

Teplotní limity a co se řídí na každém pásmu

Sigma fáze si zaslouží poznámku, protože je specifická pro molybdenovou stranu tohoto srovnání. Sigma je tvrdá, křehká intermetalická látka, která se tvoří z feritu v rozmezí teplot zhruba 550 až 900 C a molybden jej urychluje. V obecném kovu 316L není normálně žádný ferit k přeměně, takže riziko spočívá ve svarovém kovu, kde bylo záměrně umístěno feritové číslo 3 až 10, aby se zabránilo praskání za tepla. Pokud má nádoba o objemu 316 l pracovat v tomto teplotním pásmu, držte ferit svarového kovu na spodní hranici doporučeného rozsahu a udržujte nízké feritové číslo výplňového tepla.

Je 316 lepší než 304 pro chloridové korozní praskání?

Ne. Toto je nejčastější a nejdražší chyba v celém rozhodnutí 304 versus 316. Molybden zlepšuje odolnost proti důlkům a štěrbinám; nezlepšuje odolnost proti chloridovému koroznímu praskání. Oba stupně prasknou a nádoba 316 pod izolací na teplém místě obsahujícím chloridy selže stejně jako nádoba 304.

Chloridové korozní praskání vyžaduje čtyři věci najednou: chloridy, rozpuštěný kyslík, tahové napětí a teplotu zhruba nad 50 až 60 C. Odstraňte všechny a nedojde k popraskání. Molybden nemá žádný vliv na žádnou ze čtyř. To, co změní, je důlek, který často předchází trhlině, a v úzkém laboratorním okně může práh mírně posunout - ale posun laboratorního prahu není licenčním základem pro tlakovou nádobu.

Co vlastně zabraňuje chloridovému koroznímu praskání

Pokud píšete materiálový řádek pro nádobu, která bude izolována a umístěna venku nebo na pobřežním místě, nepište 316 jako zmírnění vnějšího chloridového korozního praskání. Napište specifikaci nátěru, požadavek na izolaci s nízkým obsahem chloridů a podrobnosti o odolnosti vůči povětrnostním vlivům a rozpočet na jejich údržbu. Upgrade materiálu, který v této povinnosti funguje, je změna rodiny slitin, nikoli změna v rámci páru 304 a 316.

O kolik více stojí 316 deska než 304 a záleží na plavidle?

Deska 316 obvykle nese 25 až 45 procent prémie oproti 304, která je způsobena hlavně příplatky za slitinu molybdenu a niklu. Na hotové tlakové nádobě je penalizace menší, než napovídá mezera, protože plech je pouze součástí dodaných nákladů a svařování, zkoušení a tepelné zpracování jsou pro oba druhy identické.

Kde se rozdíl v nákladech projevuje a kde ne

Poslední řada není vtip. Když se nádoba 304 prokope, protože se ukázalo, že proces obsahuje chloridy, lze snadno najít hlavní příčinu a náprava – upgrade materiálu – je přímočará. Když 316 nádoba praskne pod izolací, výrobce je obvykle prvním podezřelým, i když materiál nebyl nikdy schopen tomuto mechanismu odolat. Zaplacení prémie za 316 a její použití k vyřešení problému, který molybden neřeší, je nejhorší z obou výsledků.

Pokud jde o možnosti slitiny nad rámec tohoto páru,904L versus 254 SMO versus 316Lkryty, kde převládají superaustenitické třídy, anerezová ocel 904Ludává složení a vlastnosti nejpoužívanějších z nich.

Jaký přídavný kov používáte pro desku 304 versus 316?

Slaďte třídu a udržujte uhlík na nízké úrovni. Svařte 304 a 304L s ER308L pro GTAW a GMAW nebo E308L pro SMAW; svar 316 a 316L s ER316L nebo E316L. Pro zlepšení smáčení použijte varianty s křemíkovým ložiskem pro GMAW. Oba obecné kovy patří do skupiny 1 P-č. 8 a všechna tato plniva jsou zařazena do kategorie F-č. 6, takže jedna kvalifikační struktura postupu pokrývá celou rodinu.

Výběr výplně pro svary plechu 304 a 316

Výplň se záměrně dokonale nehodí k obecnému kovu. ER308L obsahuje asi 19,5 až 22,0 procent chrómu proti 17,5 až 19,5 procentům v desce a ER316L obsahuje asi 18,0 až 20,0 procent chrómu proti 16,0 až 18,0 procentům v desce. Toto obohacení chrómem staví svarový kov na cestu feriticko-austenitického tuhnutí místo na cestu plně austenitického tuhnutí, což je další otázka – a to je také důvod, proč může svar nanesený se špatným plnivem vypadat perfektně na rentgenovém snímku a stále představovat problém s praskáním.

Kvalifikační struktura je společná pro oba ročníky. ASME Section IX přiřazuje 304, 304L, 316 a 316L k P-č Praktický důsledek: kvalifikace postupu na 316L obecně kvalifikuje základní proměnné pro zbytek rodiny, což je důvod, proč se většina obchodů kvalifikuje na 316L a pracuje dolů spíše než kvalifikovat každou třídu samostatně.

Proč záleží na feritovém čísle v austenitickém nerezovém svarovém kovu?

Protože malé množství delta feritu je jediná věc, která stojí mezi austenitickým svarem a praskáním při tuhnutí. Cílové feritové číslo 3 až 10. Pod asi 3 FN svarový kov tuhne jako hrubá sloupcová zrna austenitu s tekutými filmy bohatými na nečistoty mezi nimi a může praskat, když se ochlazuje; nad asi 10 FN se může ferit v teplém provozu převést na křehkou sigma fázi.

Ferit je magnetický a austenit ne, proto lze celé měření provést na hotovém svaru kalibrovaným magnetickým přístrojem. Feritové číslo je definováno AWS A4.2 a není to přesně objemové procento - pod asi 8 až 10 jsou si dva blízko, nad tím se rozcházejí - což je další důvod, proč doporučené cílové pásmo sedí tam, kde sedí.

Feritová číselná pásma a co každé z nich znamená

Předpovídání před svařováním se provádí pomocí konstitučního diagramu WRC-1992, který používá ekvivalenty chrómu a niklu vypočítané ze složení zředěného svarového kovu: Ekvivalent Cr se rovná procentu Cr plus procento Mo plus 0,7krát procento Nb a ekvivalent Ni se rovná procentu Ni plus 35krát procento C plus 20krát procento N plus 0,25krát procento Cu. Termín dusík je důvodem, proč WRC-1992 nahradil starší Schaefflerův diagram pro moderní nízkouhlíkové teplo s obsahem dusíku.

Předpokládané feritové číslo je výpočet; naměřené feritové číslo je záznam o přijetí. Změřte ji na kalibračním kupónu postupu pomocí kalibrovaného přístroje a znovu na testovacích kupónech výroby, pokud se změní teplo plniva. Všimněte si také, že výjimky z testu kryogenního nárazu v UHA-51 mají své vlastní feritové limity, které jsou nižší než pásmo 3 až 10. Pokud vaše nádoba potřebuje jak svary odolné proti prasklinám, tak velmi nízkou návrhovou teplotu kovu, vyřešte tento konflikt na PQR s vaším autorizovaným inspektorem, než abyste jej zjišťovali až po svarech.

Potřebujete předehřátí nebo tepelné zpracování po svařování pro svary nádoby 304 a 316?

Ne oběma, v obvyklém smyslu. Neexistuje žádný mechanismus krakování vodíkem, proti kterému by bylo možné předehřívat, protože austenit se při chlazení nepřeměňuje na martenzit a má vysokou rozpustnost ve vodíku. A ASME sekce VIII-1 tabulka UHA-32 uvádí, že tepelné zpracování po svařování u austenitické nerezové oceli P-No. 8 není ani vyžadováno, ani zakázáno – neexistuje vůbec žádná tloušťka.

Tepelné zpracování svarů austenitických nerezových nádob

Pozice UHA-32 je skutečně odlišná od světa uhlíkové oceli a přitahuje výrobce. Pro nádobu z uhlíkové oceli P-No. 1 existuje práh tvrdé tloušťky - 38 mm (1,5 palce) pro skupinu P-No. 1 1 -, nad kterou je PWHT povinná. Pro austenitické nerezové materiály neexistuje žádná prahová hodnota, žádná doba zdržení a žádná minimální teplota. Pokud uživatel přesto určí tepelné zpracování, správným cyklem je rozpouštěcí žíhání s následným rychlým ochlazením, nikoli odlehčení podkritického napětí. Odlehčení pnutí 650 C na nádobě svařené z jiného než L plechu je vynikající způsob, jak zcitlivit celou tepelně ovlivněnou zónu.

Formované hlavy jsou výjimkou, o které stojí za to vědět. Přetvoření při tváření za studena a jakýkoli cyklus tváření za tepla mění materiál a silně za studena tvářené austenitické hlavy jsou po tváření často žíhány v roztoku, aby se odstranilo pnutí a obnovila se odolnost proti korozi. Jedná se o tvářecí operaci tepelného zpracování, nikoli o svarové PWHT, a děje se tak před zavařením hlavy do skořepiny.

Jak zastavíte senzibilizaci v tepelně ovlivněné zóně svaru nádoby?

Nejprve kontrolujte uhlík, poté čas a teplotu. Objednejte materiál třídy L nebo duální certifikace, aby nebylo dostatek uhlíku k vytvoření souvislé karbidové sítě, poté udržujte nízkou teplotu interpassu a mírný přívod tepla, aby HAZ strávil co nejkratší dobu mezi 425 a 815 C. Tam, kde se nádoba bude zahřívat roky, zvažte stabilizovanou třídu a tam, kde je důsledek vysoký, ověřte testem ASTM A262.

Mechanismus se vyplatí jednou pochopit, aby ovládání dávalo smysl. Karbid chrómu se vysráží na hranicích zrn, protože uhlík difunduje k hranici rychleji, než může chróm difundovat z okolního kovu. Karbid, který se tvoří, je bohatý na chrom, takže úzký pás kovu bezprostředně vedle hranice je vyčerpán. Pod zhruba 12 procenty chrómu tento pás již není nerezový a v korozivní kapalině se přednostně rozpouští a zanechává souvislou mezikrystalovou dráhu. Nejrychlejší srážky se vyskytují v blízkosti 650 až 750 C, což je přesně v rozsahu, kterým prochází HAZ svaru.

Kontroly senzibilizace v pořadí, v jakém by měly být aplikovány

Který postup A262 vyvolat závisí na stupni a toto je jedno z mála míst, kde volba 304 versus 316 skutečně mění testovací metodu. Cvičení B, test síranu železitého a kyseliny sírové, je vhodné pro austenitické třídy s molybdenem, proto ji specifikujte pro 316 a 316L. Praxe C, test na kyselinu dusičnou nebo Huey test, je konvenční volbou pro 304 a 304L. Cvičení A je rychlé leptání kyselinou šťavelovou používané pro screening a Cvičení E je test měď-síran měďnatý-kyselina sírová používaný, když je požadováno obecné austenitické posouzení.

Proč svary austenitických nerezových nádob deformují více než svary uhlíkové oceli?

Dvě fyzikální vlastnosti, obě stejné pro 304 a 316. Austenitická nerezová ocel vede zhruba třetinu tepla než uhlíková ocel, takže teplo svaru zůstává ve spoji, místo aby se šířilo; a expanduje zhruba o 40 až 50 procent více na stupeň, takže stejné teplotní pole vytváří větší tepelné napětí. Větší napětí soustředěné v užší zóně znamená větší deformaci, větší smrštění a větší zbytkové napětí.

Fyzikální vlastnosti, které řídí chování výroby

Ovládání vyplývá přímo z fyziky. Používejte spíše mírný tepelný příkon než vysoké rychlosti nanášení, které byste použili na uhlíkovou ocel. Použijte měděné nebo hliníkové podpůrné tyče k vytažení tepla z kořene. Použijte vyvážený postup svařování – zpětný nebo symetrický – tak, aby se smrštění spíše rozložilo než akumulovalo. Upněte se na pevnou zadní část, kde to geometrie umožňuje, a pamatujte, že omezení zvyšuje zbytkové napětí, i když snižuje viditelné zkreslení.

Ještě jeden důsledek je specifický pro tenkostěnné nádoby. Skořepina menší než asi 6 mm je spíše omezena tuhostí než pevností, takže zkreslení a poškození při manipulaci, nikoli výpočet UG-27, představují praktické minimum. To je důvod, proč se tenké austenitické cévy obvykle staví s výztužnými prstenci nebo se zvýšenou jmenovitou stěnou spíše než na vypočítané minimum, a proč je vedení tloušťky vjak vybrat tloušťku nerezového plechustojí za přečtení, než dokončíte shell.

Jaké vyšetření vyžaduje ASME sekce VIII na svarech austenitických nerezových nádob?

Radiografie za UW-11 na úrovni potřebné k dosažení požadované účinnosti spoje, na kterou jste navrhli, plus vyšetření kapalinovou penetrací u všech austenitických chromniklových svarů s nominální tloušťkou nad 19 mm (3/4 palce), jak požaduje UHA-34. Pokud se provádí nějaké tepelné zpracování, vyšetření se provádí až po něm. Požadavek na penetrant je austenitické specifické pravidlo bez ekvivalentu uhlíkové oceli.

Požadavky na zkoušky, které se vztahují na svary nádoby 304 a 316

Pravidlo UHA-34 je to, které nejčastěji chybí. Výrobce, jehož zvyky pocházejí z uhlíkové oceli, provede rentgenový snímek, možná bude testovat ultrazvukem a nebude uvažovat o penetračním zkoumání na 25mm švu pláště. Kód to vyžaduje a na tom záleží: austenitický svarový kov tuhne s hrubými sloupcovými zrny a rentgenový snímek pořízený přes hrubá sloupcová zrna je špatný při hledání rovinných, těsně uzavřených defektů nestavitelnosti, která tato zrna mají tendenci skrývat.

Co je to hydrostatický zkušební odvaděč pro tlakové nádoby z nerezové oceli?

Voda. Nádoba, která projde hydrostatickým testem, může být zničena zkušební vodou, která v ní zůstane stát, protože stojatá voda obsahující chloridy vytváří austenitické nerezové rychleji než většina procesních tekutin, které nádoba kdy uvidí. Omezte chlorid, ihned vypusťte, zcela vysušte a nenechávejte částečně naplněnou nádobu stát přes víkend.

Kontroly hydrostatického testu pro austenitické nerezové nádoby

Ve stejné oblasti je druhá, tišší past. Nádoby jsou často před uvedením do provozu podrobeny hydrotestům, odvodnění a poté ponechány s nasazenými polotovary trysek a uzavřeným průlezem. Zbývající film vody se odpařuje a znovu kondenzuje a koncentruje veškerý chlorid, který tam byl, na nejteplejší a nejchladnější povrchy. Pokud musí nádoba sedět, nechte ji otevřenou a vyschnout nebo ji zakonzervujte suchým dusíkem. Výrobci, kteří zvládlinerezléta pozná tento vzorec: poškození nikdy není tam, kde byla voda nejhlubší, je to u vodní hladiny.

Jak ověříte, že jste skutečně obdrželi 316 a ne 304?

Pozitivní identifikace materiálu pomocí ručního rentgenového fluorescenčního analyzátoru, kontrola molybdenu. Trvá to sekundy, funguje to na plechu i na hotovém svaru a je to jediný praktický způsob, jak zachytit záměnu v dílně, protože 304 a 316 jsou vizuálně, magneticky a rozměrově totožné.

Ověřovací kroky od nákupní objednávky po typový štítek

Molybden je diskriminátor, protože je to jediný prvek ve specifikaci, který jedna třída má a druhá ne. Rozsahy chrómu a niklu se natolik překrývají, že nemohou vyřešit otázku a žádný vizuální nebo magnetický test to nedokáže. Pětisekundový výstřel PMI na každou desku před tím, než jde do role, a na každý šev po svařování, odstraňuje chybový režim, který se jinak objeví po letech jako nevysvětlitelná koroze. Stejná kontrola se vyplatí provést na cívce plnicího drátu, protože drát je další místo, kde se může záměna skrýt.

Kdy se má postavit tlaková nádoba z 304 místo z 316?

Kdykoli neexistuje žádný lokalizovaný korozní mechanismus, který by molybden mohl řešit. Pokud kapalina neobsahuje žádný smysluplný chlorid, teplota se drží pod zhruba 60 C za přítomnosti jakéhokoli chloridu, provoz je oxidující nebo je nádoba suchá, čistá a uzavřená, 304L je správný a levnější materiál a molybden jsou peníze utracené za nic.

Výběrová matice pro desku tlakové nádoby 304L versus 316L

Tam, kde není odpověď ani jedno, jsou cesty upgradu dobře zavedené.Duplex 2205zhruba zdvojnásobuje mez kluzu a zvládá chloridové korozní praskání mnohem lépe než kterýkoli druh.254 SMOa904Lpřevzetí tam, kde je rozhodujícím požadavkem odolnost proti důlkové korozi, a pro nejagresivnější úkoly se srovnání stáváInconel 625 versus 316L. Svařování těch materiálů je zase jiná disciplína - vizsvařovací průvodce Hastelloy C276asvařovací příručka Inconel 625jak se postupy mění.

Jak určíte desku 304 versus 316 pro tlakovou nádobu?

Pracujte v pořadí: definujte prostředí, vyberte uhlíkovou variantu, potvrďte seznam kódů a certifikaci, navrhněte s povoleným namáháním pro jakost, kterou jste skutečně zakoupili, kvalifikujte postup naměřeným feritovým číslem, ovládejte interpass a stínění, specifikujte vyšetření a případný test mezikrystalové koroze, poté ovládejte hydrotestovací vodu a poté nádobu vyčistěte.

Krok 1. Než zapíšete známku, zapište si prostředí procesu:Zaznamenejte obsah chloridů, teplotu, pH, zda kapalina oxiduje nebo redukuje, co se děje během odstávky a co je pod izolací. 304 a 316 jsou oba austenitické chrom-niklové třídy; molybden v 316 vám něco koupí pouze v případě, že je skutečně přítomen mechanismus lokalizované koroze. VidětVlastnosti a aplikace nerezové oceli 304 vs 316pro obecný obraz majetku.

Krok 2. Vyberte uhlíkovou variantu ze svařovací a provozní teploty dohromady:Pro svařovanou nádobu, která nebude mít trvalý provoz nad přibližně 425 C, objednejte třídu L. Pokud návrhová teplota leží v rozsahu tečení, přejděte na 316H nebo 304H namísto pokusu o natažení třídy L. Pokud chcete, aby jedna skladová položka sloužila oběma, kupte si duálně certifikovaný materiál a ujistěte se, že certifikát mlýna uvádí obě specifikace.

Krok 3. Potvrďte, že deska je materiálem kódu a získejte certifikát, než bude řezán:Štítek musí být SA-240 (přijetí ASTM A240 podle ASME) a ​​musí být uveden pro použití v sekci VIII-1, s tepelným číslem vysledovatelným k označení štítku a dokumentem EN 10204 3.1 nebo 3.2. Přečtěte si tepelnou analýzu, nikoli typickou hodnotu: zkontrolujte uhlík proti 0,030 procenta pro třídu L a molybden proti 2,00 procenta pro 316.ASTM A240uvádí úplné chemické a mechanické požadavky.

Krok 4. Navrhněte plášť s povoleným napětím pro přesnou jakost, kterou jste si koupili:Použijte t=PR / (SE - 0.6P) od UG-27 pro podélný spoj a t=PR / (2SE + 0.4P) pro obvodový spoj, přičemž S se odečte z oddílu II části D tabulky 1A při návrhové teplotě a E z UW-12 pro váš typ a zkoušku spoje. Nenavrhujte s povolenými 304 a pak si kupte 304L desku.

Krok 5. Kvalifikujte postup svařování se správným plnivem a naměřeným feritovým číslem:Kvalifikujte se podle ASME sekce IX pomocí P-No. 8 Základní materiál skupiny 1 s ER308L nebo ER316L pod F-No. 6. Předpokládejte feritové číslo pomocí diagramu WRC-1992 na skutečném výplňovém teple, poté jej potvrďte na kvalifikačním kupónu pomocí kalibrovaného magnetického přístroje a podržte 3 až 10 FN.

Krok 6. Ovládejte přívod tepla, teplotu mezi průchody a stínění kořenů:Udržujte interpass maximálně na 175 C (350 F) pro běžné práce a maximálně 150 C (300 F), kde je kritická odolnost proti korozi. Zpětné propláchnutí kořene argonem, aby obsah kyslíku zůstal dostatečně nízký, aby se zabránilo cukernatění, a použijte vyváženou sekvenci svarů s měděnými nebo hliníkovými podložnými tyčemi k odvedení tepla ze spoje.

Krok 7. Vyšetření a test mezikrystalové koroze zapište do objednávky:Určete radiografii na UW-11 pro účinnost spoje, na kterou jste navrhli, penetrant kapaliny na UHA-34 u svarů větších než 19 mm nominální tloušťky a test ASTM A262 na produkčním svarovém kupónu, když nádoba uvidí senzibilizující teploty nebo korozivní kapalinu. Použijte cvičení B pro 316L a cvičení C pro 304L.

Krok 8. Kontrolujte hydrostatickou zkušební vodu a poté nádobu vysušte:Omezte chlorid na zhruba 50 ppm, vypusťte nádobu, jakmile je test dokončen, a vysušte všechny vnitřní povrchy. Odstraňte tepelný odstín mořením podle ASTM A380 nebo mechanickými prostředky pomocí speciálních nerezových nástrojů, pasivujte podle ASTM A967 a dokončete s pozitivní identifikací materiálu na dokončených svarech, abyste potvrdili přítomnost molybdenu tam, kde bylo specifikováno 316.

Dva zvyky dělají rozdíl mezi specifikací, která přežije kontakt s obchodem, a tou, která ne. Nejprve zapište doplňující požadavky na objednávku, nikoli do těla poznámek k výkresu - minimální molybden, minimální feritové číslo, test mezikrystalové koroze a typ certifikátu jsou všechny položky nákupní objednávky. Zadruhé, udělejte z kontroly identifikace materiálu spíše zádržný bod v plánu inspekcí a zkoušek než požadavek. Pro celou cestu od desky až po sestavu cívky a nádoby,výroba cívek potrubípokrývá výrobní sekvenci aprefabrikace versus polní svařovánípokrývá místa, kde se práce nejlépe provádí.

Často kladené otázky

Molybden. 316 a 316L obsahují 2,00 až 3,00 procenta molybdenu a 304 a 304L neobsahují žádný. Rozsahy chrómu se mírně liší v opačném směru - 304 se pohybuje mezi 17,5 až 19,5 procenty chrómu oproti 16,0 až 18,0 procentům pro 316 - a 316 nese vyšší rozsah niklu 10,0 až 14,0 procent. Vše ostatní, včetně všech mechanických vlastností, je stejné.

Kolik molybdenu je v plechu z nerezové oceli 316?

ASTM A240 vyžaduje 2,00 až 3,00 procenta pro 316 i 316L. Teploty na 2,02 procenta a jedna na 2,95 procenta jsou obě vyhovující, ale nefungují identicky v horké chloridové štěrbině, proto specifikujte minimální molybden jako doplňkový požadavek, když je řídícím mechanismem důlková koroze.

Je 316 silnější než 304?

č. ASTM A240 uvádí shodné minimální mechanické vlastnosti: 515 MPa (75 ksi) tažnost a 205 MPa (30 ksi) pro obě třídy a 485 MPa (70 ksi) tažnost a 170 MPa (25 ksi) pro obě třídy L. Molybden mění korozní chování, nikoli pevnost.

Jaká je PREN 304 versus 316?

Při použití PREN=procent Cr + 3.3 x procent Mo + 16 x procent N je typický 304 asi 18 až 20 a typický 316 asi 23 až 26. Mezera pochází téměř výhradně z molybdenového členu. PREN je klasifikační index, nikoli návrhový práh – neurčuje vám kritickou teplotu důlků nebo kritickou teplotu štěrbiny.

Co je lepší pro tlakovou nádobu, 304 nebo 316?

Záleží zcela na tom, zda existuje lokální korozní mechanismus. Pokud při teplotě okolí nejsou žádné chloridy nebo stopy chloridů pod asi 50 ppm, je 304L správný a levnější. Pokud jsou přítomny chloridy nebo je kapalina zředěná redukční kyselina, zvolte 316L. Jsou-li chloridy přítomny nad asi 60 °C, ani jeden není adekvátní, protože rozhodujícím rizikem je korozní praskání chloridy.

Proč je u svařovaných tlakových nádob preferován 316L před 316?

Uhlík. 316 povoluje až 0,08 procenta uhlíku, což je dostatečné množství k vytvoření karbidu chrómu na hranicích zrn v tepelně ovlivněné zóně během svařování, ochuzení přilehlého kovu o chrom a vytvoření cesty pro mezikrystalovou korozi. 316uhlíkové uzávěry L na 0,030 procenta, což je příliš málo na vytvoření souvislé sítě karbidového cyklu v normálním svařovacím cyklu.

Umíte svařovat 304 až 316?

Ano. Použijte plnivo ER316L nebo E316L, které odpovídá výše legovanému ze dvou obecných kovů. U spoje 304 až 316 nikdy neklesejte na plnivo 308L, protože zředěný svarový kov by pak nesl méně molybdenu než kterýkoli z rodičů. Oba stupně jsou P-No. 8 Skupina 1, takže spoj je v rámci jedné kvalifikační struktury postupu.

Jaký přídavný kov používáte pro svařování plechu 316?

ER316L pro GTAW a GMAW, E316L pro SMAW a ER316LSi pro GMAW, když chcete lepší smáčení a tvar korálků od křemíku. Pro 316L na uhlíkovou ocel použijte ER309LMo, takže přechodová zóna udržuje molybden. Zaměřte se na feritové číslo 3 až 10 v naneseném svarovém kovu.

Jaké je správné feritové číslo pro svarový kov 308L a 316L?

Cíl 3 až 10 FN, přičemž 3 až 8 je obvyklé optimum. Pod asi 3 FN riziko praskání při tuhnutí prudce stoupá, protože svar tuhne jako hrubý sloupcový austenit s filmy nečistot mezi zrny. Nad asi 10 FN a zejména nad 12 FN může delta ferit přecházet na křehkou sigma fázi v pásmu 550 až 900 C a molybden tuto transformaci urychluje.

Potřebujete tepelné zpracování po svařování pro 304 nebo 316 svarů nádob?

Č. ASME sekce VIII-1 Tabulka UHA-32 uvádí, že PWHT pro P-No. 8 austenitická nerezová ocel není ani vyžadována, ani zakázána, takže neexistuje žádná tloušťka jako u uhlíkové oceli. Pokud uživatel přesto určí tepelné zpracování, správným cyklem je rozpouštěcí žíhání při 1040 až 1095 C s následným rychlým ochlazením – nikoli podkritické uvolnění napětí, které by senzibilizovalo jakýkoli materiál bez L.

Předehříváte nerezovou ocel před svařováním?

Ne, aby se zabránilo praskání, a ne kvůli teplotám používaným na uhlíkové oceli. Austenit se při chlazení nepřeměňuje na martenzit a snadno zadržuje vodík, takže neexistuje žádný mechanismus praskání vodíkem, proti kterému by se bylo možné předehřívat. Předehřívání se používá pouze k odstranění vlhkosti nebo rozmrazování studeného spoje a nadměrné předehřívání zhoršuje deformaci.

Jaká je maximální interpass teplota pro austenitické nerezové oceli?

175 C (350 F) je společné maximum pro všeobecnou výrobu a 150 C (300 F) se používá tam, kde je kritická odolnost proti korozi. Interpass je řízen jako maximum spíše než minimum právě proto, že udržování tepelně ovlivněné zóny v pásmu 425 až 815 C způsobuje senzibilizaci.

Co je to senzibilizace a jak jí předcházíte?

Senzibilizace je srážení karbidu chrómu na hranicích zrn, když je kov udržován mezi asi 425 a 815 C, což ochuzuje chróm z kovu bezprostředně vedle hranice a umožňuje mezikrystalovou korozi. Předcházejte tomu použitím materiálu třídy L nebo materiálu s dvojitou certifikací s maximálním obsahem uhlíku 0,030 procenta, omezením interpass teploty a tepelného příkonu a použitím stabilizované třídy, jako je 347 pro provoz za tepla.

Jaká teplota způsobuje senzibilizaci u nerezové oceli?

Mezi asi 425 a 815 C (800 a 1500 F), s nejrychlejšími srážkami v blízkosti 650 až 750 C. Zóna ovlivněná teplem svaru prochází tímto pásmem během minut, proto obsah uhlíku – nikoli obsah chrómu – určuje, zda svar zůstane odolný vůči korozi.

Která praxe ASTM A262 testuje 316L na senzibilizaci?

Cvičení B, test síranu železitého a kyseliny sírové, je vhodnou praxí pro austenitické nerezové oceli s molybdenem, jako jsou 316 a 316L. Praxe C, test na kyselinu dusičnou nebo Huey test, je konvenční volbou pro 304 a 304L. Cvičení A je rychlé screeningové leptání kyselinou šťavelovou a Cvičení E je test měď-síran měďnatý-kyselina sírová.

Jaké je přípustné napětí SA-240 304 oproti 316?

Identické při okolní teplotě: 20,0 ksi (138 MPa) pro 304 i 316 a 16,7 ksi (115 MPa) pro 304L i 316L, podle ASME sekce II část D tabulka 1A. To znamená, že 316 vám nedovolí postavit tenčí nádobu než 304 - molybden kupuje odolnost proti korozi, nikoli pevnost.

Je 316 odolný vůči chloridovému koroznímu praskání?

Ne. Molybden zlepšuje odolnost proti důlkové korozi a trhlinám, ale nemá žádný užitečný účinek na korozní praskání způsobené chloridy, které vyžaduje chloridy, kyslík, napětí v tahu a teplotu nad zhruba 60 C. Molybden neřeší žádný z těchto čtyř. Oprava spočívá v odstranění jedné ze čtyř podmínek nebo ve změně rodiny slitin na duplex, 6Mo nebo slitinu niklu.

Lze 316 použít pro servis mořské vody?

Není určeno pro nepřetržité ponořování nebo jakékoli štěrbinové provozy. 316L důlky a štěrbiny korodují v mořské vodě, zejména ve stojatých nebo stíněných oblastech. Použijte super duplex, jako je S32750, třídu 6Mo, jako je 254 SMO, nebo slitinu niklu v závislosti na rychlosti, teplotě a geometrii štěrbiny.

Jaký je limit hydrostatického testu chloridu vody pro nerezové nádoby?

Běžně se uvádí maximálně 50 ppm a 25 ppm nebo nižší tam, kde nelze nádobu spolehlivě vysušit. Bez ohledu na limity ihned po testu vypusťte nádobu a vysušte všechny vnitřní povrchy. Stagnantní chloridová voda vytváří důlky z austenitické nerezové oceli rychleji než většina procesních kapalin, které kdy bude obsahovat, a poškození se obvykle objeví na vodním potrubí.

Jak v obchodě rozeznáte 304 od 316?

Pozitivní identifikace materiálu pomocí ručního rentgenového fluorescenčního analyzátoru, kontrola molybdenu. Tyto dva druhy jsou vizuálně, magneticky a rozměrově identické a rozsahy chrómu a niklu se překrývají, takže jediným spolehlivým diskriminátorem je molybden. Zkontrolujte to na každé desce při příjmu, na každém kusu po řezání a na dokončených svarech.

Je deska z nerezové oceli 316 magnetická?

Ne, ne v žíhaném stavu - 304 i 316 jsou austenitické a nemagnetické. Svarový kov v obou jakostech obsahuje dostatek delta feritu, aby poskytl slabou magnetickou odezvu, což je přesně to, co detekuje přístroj na měření feritu. Práce za studena může také vyvolat mírný magnetismus ve tvářených oblastech.

Při jaké teplotě byste měli přestat používat 304L nebo 316L?

Platí tři limity. Nízkoteplotní senzibilizace je významná nad asi 500 C při dlouhém provozu, dovolené napětí klesá nad zhruba 540 C, jak se řídí tečením, a molybdenové ložisko 316L je v pásmu 550 až 900 C náchylnější k sigma. Pro trvalou teplotu kovu nad asi 540 C přejděte na 304H nebo 316H nebo na stabilizovaný stupeň, jako je 347.

Co je duální certifikovaná deska 316/316L?

Jediné teplo, které splňuje všechny požadavky obou specifikací: uhlík s maximem 0,030 procenta spolu s minimem přímé pevnosti v tahu a výtěžnosti. Umožňuje, aby jedna skladová položka vyhovovala specifikaci pro svařování třídy L a přípustné provedení rovného typu, v závislosti na objednávce, označení štítkem a certifikátu, které pojmenovávají jakost, pro kterou navrhujete.

Potřebuje svarový kov 316 odlehčení?

Ne. Neexistuje žádný požadavek předpisu na odstranění napětí u austenitických nerezových svarů a odstranění podkritického napětí v rozsahu 600 až 700 C je aktivně škodlivé, protože senzibilizuje materiál jiný než L a může narůst sigma fáze ve svarovém kovu obsahujícím molybden. Zbytkové napětí je řízeno návrhem spoje, sledem svarů a v případě potřeby mechanickými metodami.

O kolik více stojí 316 deska než 304?

Typicky 25 až 45 procent z ceny plechu, tažené hlavně příplatky za molybden a slitinu niklu a pohybující se s trhy slitin. Na hotové nádobě je pokuta menší, protože náklady na svařování, zkoušení a tepelné zpracování jsou stejné pro jakosti i plechy jsou pouze částí dodaných nákladů.

Je 316 lepší než 304 pro službu kyseliny dusičné?

Ne, je to horší. Molybden se přednostně rozpouští v silně oxidujících kyselinách, takže 304L je standardní volbou pro použití s ​​kyselinou dusičnou a 316L se vyhýbá. Toto je jeden z mála případů, kdy dražší třída je technicky špatná.