316Ti và 316L: Thép không gỉ Austenitic cacbon ổn định và thấp-cho kết cấu hàn

316L là mặc định chính xác cho hầu hết các chế tạo hàn ở nhiệt độ môi trường xung quanh và vừa phải, bởi vì-hàm lượng cacbon cực thấp (tối đa 0,030%) của nó đã ngăn chặn sự nhạy cảm trong quá trình hàn đơn- và hàn nhiều{4}}lượt tiêu chuẩn.316Ti (UNS S31635)chỉ giành được vị trí của mình trong dịch vụ nhiệt độ cao-được duy trì liên tục (khoảng 425-815 độ / 800-1500 độ F), chẳng hạn như hệ thống ống xả, nồi hơi và một số mã bình áp suất của Châu Âu, trong đó tính ổn định bằng titan của nó chống lại sự kết tủa cacbua tốt hơn so với chỉ sử dụng carbon thấp khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài.

Thép không gỉ 316Ti và 316L là gì?

316Ti (UNS S31635) là phiên bản ổn định bằng titan-của thép không gỉ Loại 316, trong khi 316L (UNS S31603) là phiên bản carbon cực-thấp-của cùng một hợp kim cơ bản -, cả hai đều tồn tại để giải quyết cùng một vấn đề, ăn mòn giữa các hạt sau khi hàn nhưng bằng hai con đường luyện kim khác nhau.

Loại tiêu chuẩnthép không gỉ 316dễ bị mẫn cảm: trong quá trình hàn, kim loại gần mối hàn (vùng{0}}bị ảnh hưởng nhiệt hoặc HAZ) nguội dần trong phạm vi 425-815 độ (800-1500 độ F), cho phép crom kết hợp với cacbon và kết tủa dưới dạng cacbua crom tại các ranh giới hạt.

Điều này làm cạn kiệt crom cục bộ, khiến cho-các vùng ranh giới hạt dễ bị ăn mòn giữa các hạt. 316L giải quyết vấn đề này bằng cách loại bỏ hầu hết cacbon nên chỉ còn lại rất ít cacbon để kết tủa. 316Ti giải quyết theo cách khác: nó thêm titan, liên kết tốt nhất với cacbon để tạo thành cacbua titan, để crom tự do để duy trì lớp thụ động mặc dù vẫn tồn tại mức cacbon thông thường (cao hơn).

Nguồn: Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M.

So sánh 316Ti và 316L về thành phần hóa học?

316Ti và 316L có phạm vi crom, niken và molypden gần như giống hệt nhau; sự khác biệt rõ ràng là 316Ti cho phép lượng carbon nhiều hơn gấp đôi so với 316L vì việc bổ sung titan chứ không phải lượng carbon thấp mới là yếu tố kiểm soát độ nhạy cảm.

Nguồn: Yêu cầu về thành phần của ASTM A240/A240M đối với UNS S31635 và UNS S31603.

Mức tối thiểu titan không phải là một tỷ lệ phần trăm cố định; nó được liên kết trực tiếp với hàm lượng carbon và nitơ mà nhiệt thực sự chứa, được biểu thị bằng tỷ lệ ổn định.

Tỷ lệ ổn định Ti là gì và tại sao nó kiểm soát khả năng kháng IGC?

Yêu cầu về độ ổn định của ASTM A240 đối với 316Ti là Ti Lớn hơn hoặc bằng 5 x (%C + %N), đảm bảo có đủ titan để liên kết với mọi nguyên tử carbon và nitơ có sẵn trước khi crom có ​​thể - tỷ lệ này, chứ không phải tỷ lệ phần trăm titan thô, là yếu tố quyết định liệu nhiệt lượng nhất định có được ổn định đúng cách hay không.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là chứng chỉ nhà máy dành cho 316Ti phải được kiểm tra dựa trên hàm lượng carbon và nitơ thực tế của nhiệt dung riêng đó, chứ không chỉ dựa trên mức trần titan tối đa 0,70%. Nhiệt có carbon ở mức tối đa 0,08% đòi hỏi lượng titan tương ứng nhiều hơn để duy trì ổn định hoàn toàn so với nhiệt có carbon gần 0,03%. EETA cung cấp cho 316Ti các báo cáo thử nghiệm máy nghiền (MTR) đầy đủ để có thể xác minh tỷ lệ ổn định theo nhiệt lượng.

Làm thế nào để 316Ti và 316L chống lại sự nhạy cảm ở các nhiệt độ khác nhau?

316L chống lại sự nhạy cảm một cách thỏa đáng trong phạm vi nhiệt độ mà hầu hết các kết cấu và quá trình hàn đều đi qua, nhưng 316Ti duy trì khả năng chống đó khi tiếp xúc với nhiệt độ-cao lâu hơn nhiều, đó là lý do tại sao nó được chỉ định cho dịch vụ nhiệt độ-tăng cao liên tục thay vì chỉ hàn.

Hành vi nhạy cảm được mô tả ở đây tuân theo cơ chế kết tủa cacbua crom-đã được thiết lập (phương pháp thử nghiệm ASTM A262) được áp dụng cho các loại austenit cacbon ổn định và-có hàm lượng cacbon thấp.

Nên sử dụng kim loại hàn nào cho 316Ti và 316L?

Cả mối hàn 316Ti và 316L hầu như luôn được chế tạo bằng kim loại phụ ER316L hoặc E316L, vì titan không thể chuyển qua hồ quang hàn một cách đáng tin cậy -, nghĩa là lợi ích ổn định của 316Ti bảo vệ kim loại cơ bản và vùng bị ảnh hưởng nhiệt-, nhưng bản thân mối hàn thường phụ thuộc vào lượng carbon thấp, giống hệt như mối hàn 316L.

Đây là điểm thường bị bỏ qua trong việc lựa chọn vật liệu. Titan dễ bị oxy hóa hơn và phần lớn bị mất đi tạo thành xỉ và văng tung tóe khi truyền qua hồ quang hàn, do đó, kim loại điền đầy phù hợp với titan{1}}không phải là thông lệ thương mại tiêu chuẩn. Ý nghĩa thực tiễn:

Chỉ định chất độn ER316L (GTAW/GMAW) hoặc E316L-16/17 (SMAW) cho cả kim loại cơ bản 316Ti và 316L, trừ khi thông số kỹ thuật của dự án yêu cầu chất độn ổn định phù hợp vì một lý do cụ thể

Vì kim loại mối hàn thực sự có hàm lượng cacbon- thấp bất kể loại kim loại cơ bản- nên hiệu suất ăn mòn của cặn hàn bị chi phối bởi loại hóa học 316L-trong cả hai trường hợp

Ưu điểm ổn định của 316Ti được thể hiện ở kim loại cơ bản không bị ảnh hưởng và lớp HAZ bên ngoài, nơi duy trì sự cân bằng cacbon-titan ban đầu

-Làm sạch sau mối hàn (tẩy và thụ động theo tiêu chuẩn ASTM A967) vẫn cần thiết cho cả hai loại để loại bỏ sắc thái nhiệt và khôi phục lớp thụ động tại mối hàn

So sánh các tính chất cơ học của 316Ti và 316L?

316Ti có năng suất tối thiểu và độ bền kéo cao hơn một chút so với 316L trong điều kiện ủ và nó duy trì độ bền tốt hơn ở nhiệt độ cao duy trì, trong khi cả hai loại đều có cùng độ giãn dài tối thiểu.

Nguồn: Yêu cầu đặc tính cơ học tối thiểu của ASTM A240/A240M đối với UNS S31635 và UNS S31603, nhiệt độ phòng, điều kiện ủ.

316Ti và 316L có khác nhau về khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở nói chung không?

Về cơ bản, không có - 316Ti và 316L nào có khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở giống nhau vì titan không phải là một thuật ngữ trong công thức PREN và cả hai loại đều có cùng phạm vi crom, molypden và nitơ; toàn bộ sự khác biệt giữa chúng là khả năng chống ăn mòn giữa các hạt sau khi hàn hoặc tiếp xúc với nhiệt, không phải khả năng chống rỗ clorua.

Những ngành và ứng dụng nào ưu tiên từng lớp?

316L chiếm ưu thế trong công việc chế tạo hàn, thực phẩm, dược phẩm và kiến ​​trúc nói chung ở nhiệt độ môi trường xung quanh và vừa phải, trong khi 316Ti được chỉ định chủ yếu cho các thiết bị có nhiệt độ cao-được duy trì liên tục và ở các vùng hoặc mã có ưu tiên lịch sử đối với các loại ổn định.

Chi phí và tính sẵn có so sánh giữa 316Ti và 316L như thế nào?

316Ti thường chỉ có mức chi phí cao hơn 316L, thường nằm trong khoảng từ 5 đến 15 phần trăm, nhưng tính khả dụng thực tế của nó không đồng đều theo khu vực hơn nhiều - 316L về cơ bản được dự trữ ở khắp mọi nơi, trong khi 316Ti phổ biến hơn ở Châu Âu và có thể có thời gian giao hàng lâu hơn hoặc nhà máy-đặt hàng tối thiểu ở những nơi khác.

Trình điều khiển chi phí hợp kim: titan là một chất bổ sung giúp ổn định chi phí-tương đối thấp, do đó, phần bổ sung nguyên liệu thô-cho 316Ti trên 316L nhỏ hơn nhiều, ví dụ: phần bù của loại austenit siêu-molybdenum 6% trên 316L

Dự trữ theo khu vực: 316Ti theo truyền thống phổ biến hơn ở thị trường Châu Âu (phản ánh lịch sử lâu dài của nó trong các thông số kỹ thuật DIN/EN), trong khi 316L là loại thép không gỉ mặc định được dự trữ ở hầu hết các chuỗi cung ứng ở Bắc Mỹ và Châu Á

Thời gian thực hiện: việc chỉ định 316Ti bên ngoài các khu vực lưu kho cốt lõi của nó có thể có nghĩa là-thời gian thực hiện đơn đặt hàng của nhà máy thay vì-giao hàng trong kho - xác nhận tình trạng còn hàng trước khi cam kết lịch trình với nó

Xu hướng thay thế: vì cấp L{0}}hiện đại đáp ứng hầu hết các điều kiện sử dụng từng yêu cầu ổn định nên nhiều thông số kỹ thuật đã chuyển sang 316L theo mặc định, dành 316Ti cho các trường hợp nhiệt độ-tăng cụ thể mà nó vẫn được chứng minh rõ ràng

Khi nào bạn nên chọn 316Ti thay vì 316L?

Chọn 316Ti khi thành phần sẽ thấy dịch vụ được duy trì trong phạm vi nhạy cảm 425-815 độ, khi mã quản lý hoặc thông số kỹ thuật của máy khách yêu cầu cấp độ ổn định hoặc khi khớp với hệ thống 316Ti hiện có; chọn 316L về cơ bản cho mọi thứ khác, bao gồm cả chế tạo hàn ở nhiệt độ vừa phải và môi trường xung quanh tiêu chuẩn.

• Linh kiện hoạt động liên tục hoặc lặp đi lặp lại trong khoảng 425-815 độ (800-1500 độ F) → 316Ti
• Quy tắc thiết kế quản lý, thông số kỹ thuật của khách hàng hoặc tiêu chuẩn nhà máy hiện tại yêu cầu cấp độ ổn định → 316Ti
• Thay thế hoặc mở rộng hệ thống 316Ti hiện có (ống xả, nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt) → 316Ti, để đảm bảo tính đồng nhất của vật liệu
• Các cấu trúc, bể chứa và đường ống được hàn ở nhiệt độ môi trường xung quanh tiêu chuẩn-đến-vừa phải{2}} → 316L
• Ứng dụng thực phẩm, dược phẩm hoặc kiến ​​trúc không tiếp xúc với nhiệt độ-cao → 316L
• Lịch trình dự án phụ thuộc vào-sự sẵn có của kho hàng ở Bắc Mỹ hoặc Châu Á → 316L, trừ khi thời gian giao hàng của 316Ti được xác nhận là có thể chấp nhận được

Nếu mối lo ngại dẫn đến câu hỏi là sự ăn mòn clorua hoặc nước biển chứ không phải là sự nhạy cảm với-nhiệt độ cao thì không nên đánh giá cấp nào là điểm khởi đầu phù hợp - cấp-PREN cao hơn như 254SMO hoặc thép không gỉ song công.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: 316Ti có mạnh hơn 316L không?

Đáp: Có, ở mức khiêm tốn. 316Ti có cường độ chảy tối thiểu là 205 MPa so với 170 MPa đối với 316L và cường độ kéo tối thiểu là 515 MPa so với 485 MPa, theo tiêu chuẩn ASTM A240. Cả hai đều có cùng độ giãn dài tối thiểu 40%.

Hỏi: Tôi có thể hàn 316Ti bằng kim loại phụ mang-titan để khớp chính xác với kim loại cơ bản không?

Đáp: Trong thông lệ thương mại tiêu chuẩn, không. Titan oxy hóa ưu tiên và không chuyển đáng tin cậy qua hồ quang hàn, vì vậy chất độn ER316L hoặc E316L được sử dụng cho cả mối hàn 316Ti và 316L. Do đó, cặn hàn bị chi phối bởi hàm lượng cacbon-hóa học thấp bất kể kim loại cơ bản nào được nối.

Hỏi: 316Ti có giống thép không gỉ 321 không?

Trả lời: Không. Cả hai đều là loại austenit ổn định, nhưng 321 được ổn định bằng niobium-không có niobium và dựa trên họ 18Cr-8Ni (loại 304) không có molypden, trong khi 316Ti dựa trên họ loại 316 mang molypden với khả năng ổn định bằng titan. 316Ti do đó có khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở tốt hơn đáng kể so với 321 do đặc tính của nó hàm lượng molypden.

Hỏi: Thay vào đó, 316L có cần lớp ổn định không?

Đáp: Có, đặc biệt dành cho dịch vụ có nhiệt độ-tăng cao liên tục trong phạm vi nhạy cảm 425-815 độ hoặc khi mã quản lý hoặc thông số kỹ thuật yêu cầu cấp độ ổn định. Đối với chế tạo hàn ở nhiệt độ vừa phải và môi trường xung quanh tiêu chuẩn, lượng carbon thấp của 316L thường là đủ.

Hỏi: 316Ti và 316L có thể thay thế cho dịch vụ nước biển hoặc clorua không?

Đáp: Thực tế là có, vì titan không cải thiện khả năng chống ăn mòn rỗ hoặc kẽ hở - cả hai loại về cơ bản đều có chung PREN. Đây không phải là lựa chọn ưu tiên khi tiếp xúc hoàn toàn với clorua hoặc nước biển; cấp độ-molypden cao hơn chẳng hạn như 254SMO là lộ trình nâng cấp thích hợp cho dịch vụ đó.