254SMO u odnosu na nehrđajući čelik 316L: Super austenitna izvedba u okruženju morske vode i klorida

Što su nehrđajući čelik 254SMO i 316L?

254SMO (UNS S31254) je super-austenitni nehrđajući čelik izgrađen oko 6% molibdena, visoke -kemijske namjene dušika-dizajniran za morsku vodu i druga agresivna kloridna okruženja;316L (UNS S31603)je nisko{0}}ugljična,-austenitna klasa opće namjene koja se široko koristi u procesnoj, prehrambenoj i arhitektonskoj industriji, ali nije projektirana za potpunu izloženost morskoj vodi.

Oba razreda dijele austeničnu (lice-centriran-kubičnu) kristalnu strukturu, nisu-magnetični u žarenom stanju i lako se mogu zavarivati. Razlika leži u sadržaju legure: 254SMO sadrži otprilike 2,5 puta više molibdena, gotovo dvostruko više nikla i otprilike četiri puta više dušika od 316L. Ovi dodaci povisuju i cijenu i gornju-otpornost materijala na koroziju, zbog čega je 254SMO klasificiran kao "super austenit" stupanj, a ne kao standardni nehrđajući materijal serije 300.

Izvori: standardne specifikacije ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A182/A182M.

Kako se 254SMO i 316L mogu usporediti u kemijskom sastavu?

254SMO sadrži značajno više kroma, nikla, molibdena i dušika nego 316L, a kombinirana težina ova četiri elementa - a ne bilo koji - proizvodi njegovu superiornu otpornost na napad klorida.

Tablica u nastavku navodi ograničenja sastava ASTM A240/A240M za ploče i ploče. Stvarne mlin-certificirane topline obično spadaju unutar ovih raspona, a EETA isporučuje oba razreda s punim izvještajima o ispitivanju mlina (MTR) koji se mogu pratiti do broja grijanja.

Izvor: ASTM A240/A240M zahtjevi za sastav za UNS S31254 i UNS S31603.

Tri od ovih razlika su najvažnije za rad s kloridom: molibden i dušik izravno povećavaju otpornost na piting, dok viši sadržaj nikla stabilizira austenitnu fazu protiv krhkih intermetalnih faza (sigma, chi) koje visoko-legure molibdena inače mogu stvoriti tijekom zavarivanja ili rada na povišenoj-temperaturi.

Što je PREN i zašto predviđa otpornost na kloridnu koroziju?

PREN (Ekvivalentni broj otpornosti na rupičastu pojavu) pojedinačni je indeks izračunat iz sadržaja kroma, molibdena i dušika u leguri, a PREN 254SMO od otprilike 43-45 gotovo je dvostruki PREN za 316L od otprilike 24-26 -, što znači da 254SMO tolerira znatno višu koncentraciju klorida prije lokalizirane korozije inicira.

Standardna formula je:

PREN=%Cr + (3,3 x %Mo) + (16 x %N)

Primjenom ove formule na gornje-kompozicije srednje klase:

*316L dušik nije određen minimum prema ASTM A240; 0,05% je reprezentativna vrijednost mlina koja se koristi za ilustrativni izračun PREN-a. Kao opće industrijsko pravilo, PREN iznad otprilike 40 ukazuje na prikladnost za potpuno uranjanje u morsku vodu, dok je PREN od niskih- do -srednjih 20-ih tipično ograničen na slanu vodu ili vodu s niskim-kloridom.

PREN je alat za provjeru, a ne jamstvo: predviđa relativnu otpornost na rupičastu pojavu pod usporedivim uvjetima završne obrade površine, temperature i stagnacije, ali ne uzima u obzir geometriju pukotina, bioobraštanje ili senzibilizaciju-povezanu s proizvodnjom. Za konačni odabir materijala, PREN treba koristiti zajedno sa stvarnim podacima ispitivanja kritične temperature pitinga (CPT), o čemu će biti riječi u nastavku.

Kako se 254SMO i 316L ponašaju u testovima morske vode i klorida?

254SMO podnosi punu-morsku vodu na sobnoj i umjereno povišenoj temperaturi bez rupičaste korozije, dok je 316L sklon rupičastoj i pukotinskoj koroziji u stajaćoj ili slabo{3}}protočnoj morskoj vodi na temperaturama od otprilike 15-25 stupnjeva.

Standardna laboratorijska mjera ove razlike je kritična pitting temperatura (CPT), određena prema ASTM G48 metodi A (uronjenje u željezni klorid). CPT je najniža temperatura na kojoj počinje pojava rupičaste mrlje na danoj završnoj površini unutar razdoblja ispitivanja; viši CPT znači da legura tolerira toplije, agresivnije izlaganje kloridima prije nego što dođe do jama.

Izvori: ASTM G48 Metoda A/B metodologija ispitivanja; objavljeni rasponi CPT/CCT reprezentativni su za podatke o ispitivanju proizvođača-mlina i legura i razlikuju se ovisno o površinskoj obradi i toplini.

Zbog toga je 254SMO industrijski-standardni materijal za visokotlačne-komponente reverzne{2}}osmoze morske vode (SWRO), dovod morske vode i cjevovode za hlađenje, offshore vatrogasne sustave i pročišćivače dimnih-plinova za odsumporavanje, dok je 316L općenito ograničen na slatku vodu, niske-kloridne procesne tokove ili povremena, dobro-prozračena izloženost moru gdje se kloridi ne koncentriraju.

Kakva su mehanička svojstva 254SMO i 316L u usporedbi?

254SMO nudi otprilike 1,7 do 2 puta veću minimalnu granicu tečenja od 316L, pri usporedivom ili malo nižem minimalnom izduženju, što omogućuje tanje dijelove stijenke i nižu težinu materijala za ekvivalentne ocjene tlaka.

Izvor: ASTM A240/A240M minimalni zahtjevi mehaničkih svojstava za UNS S31254 i UNS S31603, sobna temperatura, žareno stanje.

Veća čvrstoća 254SMO je sekundarna prednost, a ne primarni razlog za njezino određivanje: projektanti bi trebali tretirati dopuštenje za koroziju i PREN/CPT kao kontrolne kriterije odabira za kloridnu uslugu, a tretirati prednost čvrstoće kao priliku za optimizaciju debljine stijenke nakon što je stupanj otpornosti-na koroziju već odabran.

Koliko 254SMO košta više od 316L?

254SMO obično nosi premiju sirovog-materijala od otprilike 3 do 5 puta veću od 316L na bazi iste-za-težine, gotovo u potpunosti potaknuto većim sadržajem nikla i molibdena, a oba su cijenjena kao nestabilna globalna roba.

Ova se premija često pogrešno tumači kao jednostavna troškovna kazna. U primjenama u kojima bi 316L zahtijevao čestu inspekciju, popravak zakrpa ili preuranjenu zamjenu zbog rupičaste i pukotinske korozije, ukupni trošak vlasništva (TCO) - računajući zastoj, inspekciju i rad na zamjeni tijekom više-decenijskog vijeka imovine - često daje prednost 254SMO unatoč višoj nabavnoj cijeni. Osnovna usporedba TCO-a trebala bi odmjeriti:

1. Početni materijal i troškovi izrade (254SMO obično 3-5x 316L po jedinici težine)
2. Očekivani radni vijek prije kvara-povezanog s pitingom u stvarnom izlaganju kloridima
3. Učestalost inspekcije i trošak pristupa (podmorski, ukopani ili izolirani cjevovodi ovo naglo povećavaju)
4. Trošak zastoja zbog neplaniranog curenja u odnosu na planirani ciklus zamjene
5. U-uštede debljine zidova omogućene 254SMO većim dopuštenim projektiranim opterećenjem
6. Za komponente s povremenom ili boćatom izloženošću kloridima i lakim pristupom za pregled, 316L često ostaje ekonomski ispravan izbor. Za kontinuiranu potpunu-izloženost morskoj vodi, podmorju ili nedostupnim cjevovodima, TCO slučaj za 254SMO obično je jak.

Koje industrije i primjene favoriziraju svaki stupanj?

254SMO je poželjan svugdje gdje su kloridi kontinuirani i koncentrirani - desalinizacija morske vode, sustavi za hlađenje na moru i brodovima - dok 316L ostaje radna klasa za opće procese,-kontakt s hranom i arhitektonske radove gdje je izloženost kloridima povremena ili razrijeđena.

Koja se razmatranja za zavarivanje odnose na 254SMO naspram 316L?

254SMO zahtijeva strožu kontrolu-unosa topline i preko-legirani dodatni metal kako bi se izbjegla mikro-segregacija-metala zavarivanja, dok 316L zavaruje s konvencionalnim odgovarajućim punilom i relativno smanjenim-ograničenjima unosa topline.

Budući da otpornost na koroziju 254SMO ovisi o molibdenu i dušiku koji ostaju u čvrstoj otopini, prekomjerni unos topline tijekom zavarivanja može dopustiti stvaranje sekundarnih faza (sigma, chi) ili gubitak dušika u topli-zahvaćenoj zoni, lokalno smanjujući PREN ispod vrijednosti osnovnog-metala. Standardna praksa to ublažava:

Nizak unos topline i kontrola međuprolazne temperature (obično ograničena na otprilike 150 stupnjeva / 300 stupnjeva F za 254SMO, u odnosu na dopuštenija ograničenja za 316L)

Preko-legirani-nikalni metal za punjenje (obično AWS A5.14 ERNiCrMo-3, tj. punilo od legure 625) umjesto odgovarajućeg 254SMO punila, za kompenzaciju razrjeđivanja i segregacije

Kvalifikacija postupka prema ASME Odjeljku IX s ispitivanjem korozije zavara prema ASTM A262 ili ASTM G48, a ne samo mehaničko ispitivanje

316L, nasuprot tome, obično se zavaruje s odgovarajućim ER316L punilom prema standardnim GTAW/GMAW/SMAW postupcima s manje ograničenja.

Za oba stupnja, čišćenje nakon -zavarivanja (dekapiranje i pasiviranje prema ASTM A967) za uklanjanje toplinske boje bitno je u radu s kloridom, budući da sama toplinska boja djeluje kao lokalno mjesto inicijacije pitinga bez obzira na PREN-metala.

Kada biste trebali odabrati 254SMO umjesto 316L?

Odaberite 254SMO kad god je izloženost kloridima kontinuirana, koncentrirana ili u kombinaciji s povišenom temperaturom ili pukotinama, a 316L rezervirajte za povremenu, razrijeđenu ili dobro{2}}dreniranu izloženost kloridima gdje su pregled i zamjena jednostavni.

Kontrolni popis za odabir:

• Koncentracija klorida približava se ili premašuje razine morske vode (≈ 19 000-20 000 ppm klorida) → 254SMO
• Rad je pod stalnim uranjanjem, stagnacijom ili pukotinama-(brtve, naslage, zavari ispod izolacije) → 254SMO
• Radna temperatura prelazi otprilike 25-30 stupnjeva u vodi koja sadrži klorid → 254SMO
• Komponenta je podmorska, zakopana ili je na drugi način skupa za pregled ili zamjenu → 254SMO, favorizirajte TCO u odnosu na prvu cijenu
• Izloženost kloridima je povremena, razrijeđena ili tekućina prvenstveno nije-kloridni procesni medij → 316L
• Proračun i vrijeme isporuke primarna su ograničenja, a granica korozije je stvarno niska → 316L, s periodičnim pregledom
• Kada se primjena nalazi između ovih slučajeva - boćate vode, vlažne obalne atmosfere ili povremenog prskanja morskom vodom - dvostruki stupanj kao što je 2205 (UNS S32205) može ponuditi srednji PREN i trošak, te ga vrijedi procijeniti zajedno s obje austenitne opcije.

Često postavljana pitanja

P: Je li 254SMO isto što i super duplex nehrđajući čelik?

O: Ne. 254SMO je super austenitni stupanj s potpuno austenitnom mikrostrukturom, dok super dupleksni stupnjevi (kao što je 2507) imaju mješovitu austenit-feritnu strukturu. Super duplex obično nudi veću čvrstoću i nižu cijenu nikla/molibdena od 254SMO, ali 254SMO je općenito lakši za zavarivanje i ima širi raspon radne temperature.

P: Mogu li se 254SMO i 316L zavarivati ​​zajedno?

O: Da, različiti zavareni spojevi između 254SMO i 316L uobičajeni su u prijelaznim cjevovodima, ali spoj treba biti napravljen s preko-legiranim dodatnim metalom (obično ERNiCrMo-3 / legura 625), a ne punilom koje odgovara bilo kojem osnovnom metalu, a postupak zavarivanja treba kvalificirati u skladu s tim.

P: Uranja li 254SMO ikada u morsku vodu?

O: Da, u ekstremnim uvjetima: vrlo visoko kloriranje za kontrolu obraštanja, jake pukotine ili povišena temperatura iznad projektirane ovojnice još uvijek mogu pokrenuti piting. 254SMO znatno podiže sigurnosnu granicu u odnosu na 316L, ali nije imun na sve uvjete klorida, tako da su projektirana temperatura i kontrola pukotina i dalje važni.

P: Je li 316L ikada prihvatljiv za morsku vodu?

O: 316L se općenito ne preporučuje za kontinuiranu-izlaganje punoj snazi ​​morskoj vodi. Može biti prihvatljiv za kratkoročno-izlaganje niskim-temperaturama, dobro-ispiranje ili povremenu boćatu izloženost, ali objavljeni CPT podaci pokazuju da je sklon rupičastoj i pukotinskoj koroziji u tipičnim uvjetima morske vode.

P: Koliko je teža komponenta 316L od ekvivalentne komponente 254SMO?

O: Budući da je minimalna granica razvlačenja 254SMO otprilike 1,7 do 2 puta veća od 316L, komponenta s-ocjenom tlaka 254SMO često može koristiti tanji dio stijenke za isti projektirani tlak, djelomično nadoknađujući višu cijenu po jedinici težine. Točne uštede ovise o važećem kodu projektiranja i klasi tlaka.