الفولاذ المقاوم للصدأ 316H عالي -الكربون

316H هو النوع-الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون من الفولاذ المقاوم للصدأ 316، مع محتوى كربون متحكم فيه لتحسين-قوة الزحف في درجات الحرارة العالية. فهو يجمع بين الموليبدينوم-الذي يحتوي على مقاومة للتآكل تبلغ 316 مع مقاومة الإجهاد عند درجات الحرارة العالية-، وهو مناسب لمكونات التحمل ذات الضغط العالي-في درجات الحرارة-في بيئات التآكل المتوسطة-.

التركيب الكيميائي (بالوزن٪): C=0.04-0.10، Cr=16.00-18.00، Ni=10.00-14.00، Mo=2.00-3.00، Si أقل من أو يساوي 1.00، Mn أقل من أو يساوي 2.00، P أقل من أو يساوي 0.045، S أقل من أو يساوي 0.030، Fe= الرصيد

الخواص الميكانيكية (ملدن): قوة الشد أكبر من أو تساوي 515MPa، قوة الخضوع أكبر من أو تساوي 205MPa، الاستطالة أكبر من أو تساوي 40%، الصلابة أقل من أو تساوي 217HB

مزايا الأداء: قوة زحف ممتازة في درجات الحرارة العالية (700 درجة، 1000 ساعة قوة تمزق زحف أكبر من أو تساوي 80 ميجا باسكال)؛ مقاومة جيدة للتآكل بالكلوريد عند درجة الحرارة العالية-؛ مستقرة عالية - مقاومة الأكسدة درجة الحرارة؛ مناسب لسيناريوهات تحمل الضغط بمقدار 600-870 درجة.

التطبيقات: حواف أوعية التفاعل الكيميائي ذات درجة الحرارة العالية، وأنابيب التسخين الفائق للغلاية (600-870 درجة)، ومكونات نظام وقود توربينات الغاز، وخطوط الأنابيب المتوسطة المسببة للتآكل ذات درجة الحرارة العالية في صناعة البتروكيماويات.

الدرجات المعادلة: UNS S31609، JIS SUS316H، EN 1.4407، GB 07Cr17Ni12Mo2

Q&A

س1: ما هي ميزة 316H عن 304H في بيئات التآكل ذات درجات الحرارة العالية-؟ A1: الميزة الرئيسية لـ 316H على 304H في بيئات التآكل ذات درجات الحرارة العالية- هي مقاومتها الفائقة للكلوريد ذو درجات الحرارة العالية-والتآكل الحمضي الضعيف، وذلك بفضل إضافة الموليبدينوم. 304H لا يحتوي على الموليبدينوم، وبالتالي فإن مقاومته للتآكل والشقوق في البيئات ذات درجات الحرارة العالية-التي تحتوي على أيونات الكلوريد ضعيفة، مما يجعله مناسبًا فقط للبيئات المؤكسدة-ذات درجات الحرارة المرتفعة (مثل الهواء الجاف ذو درجات الحرارة العالية-). في المقابل، يحتوي 316H على 2.00-3.00% بالوزن من الموليبدينوم، والذي يشكل طبقة أكسيد غنية بالموليبدينوم - كثيفة عند درجات حرارة عالية، مما يقاوم بشكل فعال تآكل أيون الكلوريد. على سبيل المثال، في غاز المداخن ذو درجة الحرارة المرتفعة والذي يحتوي على ثاني أكسيد الكبريت وأيونات الكلوريد في صناعة البتروكيماويات، سيتعرض 304H للتآكل السريع، بينما يمكن أن يحافظ 316H على أداء مستقر. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي 316H على محتوى نيكل أعلى من 304H، مما يعزز استقرار البنية الأوستنيتي ويحسن -صلابة درجات الحرارة العالية. وهذا يجعل 316H المادة المفضلة لمكونات التحمل-ذات الضغط الحراري العالي-في البيئات متوسطة التآكل.

س2: ما هو معيار المعالجة الحرارية للحام اللاحق- لـ 316H؟ A2: يتم تلدين معيار المعالجة الحرارية لما بعد اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ 316H عند درجة حرارة 850-900 درجة، مع وقت احتجاز لا يقل عن 30 دقيقة لكل 25 مم من السمك، يليه تبريد الهواء. تعد هذه المعالجة الحرارية إلزامية لأن اللحام يُحدث إجهادًا متبقيًا في المكون، مما قد يؤدي إلى تشقق التآكل الإجهادي في -البيئات ذات درجات الحرارة العالية والتآكل. التلدين عند 850-900 درجة يمكن أن يزيل بشكل فعال الإجهاد المتبقي، مما يقلل من خطر التشقق. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي نطاق درجة الحرارة هذا إلى إذابة كربيدات الموليبدينوم الكروم - الزائدة المترسبة أثناء اللحام، مما يؤدي إلى تجنب تكوين المناطق المستنفدة للسبائك - واستعادة مقاومة التآكل لمنطقة اللحام. بالمقارنة مع 304H، تتطلب المعالجة الحرارية بعد اللحام لـ 316H تحكمًا أكثر صرامة في درجة الحرارة لأن كربيدات الموليبدينوم أكثر استقرارًا وتتطلب درجة حرارة كافية للذوبان. المعالجة الحرارية غير المناسبة (مثل عدم كفاية درجة الحرارة أو وقت الانتظار) سوف تقلل من أداء درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل بمقدار 316H.

س3: هل يمكن أن يحل 316 محل 316H في سيناريوهات الضغط على درجات الحرارة المرتفعة-؟ ج3: لا، 316 لا يمكن أن يحل محل 316H في سيناريوهات الضغط على درجات الحرارة المرتفعة. يتمثل الاختلاف الرئيسي في -قوة الزحف في درجة الحرارة العالية، والتي يتم تحديدها من خلال محتوى الكربون. 316H الذي يحتوي على محتوى عالي من الكربون يتم التحكم فيه (0.04-0.10wt%)، والذي يشكل كربيدات مستقرة كافية عند درجات حرارة عالية لتثبيت حدود الحبوب ومنع انزلاق الحبوب، وبالتالي تحسين قوة الزحف. عند 700 درجة، تكون قوة التمزق الزحف 1000 ساعة 316H (أكبر من أو تساوي 80MPa) أعلى بنسبة 33% من 316 (أكبر من أو تساوي 60MPa). في سيناريوهات تحمل -إجهاد درجة الحرارة العالية-مثل أنابيب التسخين الفائق للغلاية التي تعمل عند 700 درجة، سيخضع 316 لتشوه بلاستيكي واضح تحت إجهاد طويل الأمد-، مما يؤدي إلى فشل المكونات، بينما يمكن أن يحافظ 316H على الاستقرار الهيكلي. بالإضافة إلى ذلك، يوازن محتوى الكربون في 316H بين أداء درجات الحرارة العالية{33}}ومقاومة التآكل، بينما يؤدي المحتوى المنخفض من الكربون في 316 إلى عدم كفاية الكربيدات في درجات الحرارة المرتفعة، مما يؤدي إلى ضعف مقاومة الزحف. إن استخدام 316 في سيناريوهات الإجهاد ذات درجات الحرارة العالية سيشكل مخاطر خطيرة على السلامة.

س 4: ما هي أهمية التحكم في محتوى الكربون لـ 316H؟ A4: يعد التحكم في محتوى الكربون بنسبة 316H (0.04-0.10wt%) أمرًا ضروريًا لموازنة أداء درجة الحرارة العالية-ومقاومته للتآكل. يضمن الحد الأدنى البالغ 0.04% بالوزن وجود ما يكفي من الكربون للدمج مع الكروم والموليبدينوم عند درجات حرارة عالية لتكوين كربيدات مستقرة (مثل Cr₂₃C₆ وMo₂C). يمكن لهذه الكربيدات أن تحسن بشكل كبير-قوة الزحف في درجات الحرارة العالية، مما يمكّن 316H من الحفاظ على الاستقرار الهيكلي في ظل درجات حرارة عالية-طويلة الأمد-وظروف إجهاد عالية-. الحد الأعلى من 0.10wt% لتجنب الكربون المفرط، الأمر الذي قد يؤدي إلى الإفراط في هطول الأمطار كربيد. سيؤدي الإفراط في الكربيدات إلى تقليل صلابة درجة حرارة الغرفة ومقاومة التآكل البالغة 316H، مما يزيد بشكل خاص من خطر التآكل الحبيبي. مقارنةً بـ 316 (درجة مئوية أقل من أو تساوي 0.08% بالوزن)، فإن نطاق محتوى الكربون في 316H أكثر دقة، مما يضمن أنه يتمتع بقوة زحف أعلى في درجات الحرارة العالية-من 316 ومقاومة أفضل للتآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ العادي عالي-الكربون. يعد التحكم الدقيق في محتوى الكربون هو المفتاح لتطبيق 316H في بيئات التآكل ذات درجات الحرارة العالية-والتي تتحمل الضغط.

 

س 5: ما هي سيناريوهات التطبيق النموذجية لـ 316H في صناعة البتروكيماويات؟ A5: يحتوي 316H على العديد من سيناريوهات التطبيق النموذجية في صناعة البتروكيماويات. أولاً، حواف أوعية التفاعل الكيميائي ذات درجة الحرارة العالية-: تعمل هذه المكونات عند درجة حرارة 600-800 درجة وتتحمل ضغطًا عاليًا، مما يتطلب قوة زحف عالية-لدرجة الحرارة ومقاومة التآكل لوسط التفاعل (مثل الأحماض الضعيفة والمذيبات العضوية). ثانيًا، خطوط الأنابيب المتوسطة المسببة للتآكل ذات درجة الحرارة العالية: تستخدم لنقل غاز المداخن أو البخار أو الوسائط الكيميائية ذات درجة الحرارة العالية التي تحتوي على أيونات الكلوريد، حيث يقاوم محتوى الموليبدينوم في 316H التآكل ويضمن المحتوى العالي من الكربون قوة درجة حرارة عالية. ثالثًا، المكونات المساعدة لفرن التكسير: في أفران تكسير الإيثيلين، يتم استخدام 316H لمكونات مثل أنابيب الفرن ودعاماته، والتي تعمل في درجات حرارة عالية وتتطلب مقاومة للأكسدة والزحف في درجات الحرارة العالية. رابعًا، مكونات نظام وقود توربينات الغاز: تتعرض هذه المكونات لغاز الوقود بدرجة حرارة عالية-وتتطلب درجة حرارة عالية-وقوة ومقاومة للتآكل. خامسًا،-أنابيب المبادلات الحرارية ذات درجة الحرارة العالية: تُستخدم في المبادلات الحرارية للوسائط المسببة للتآكل ذات درجة الحرارة العالية-، حيث يضمن الأداء الشامل لـ 316H التشغيل المستقر على المدى الطويل-. في هذه السيناريوهات، يتم الاستفادة بشكل كامل من مزايا 316H المتمثلة في الجمع بين قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل.