الفولاذ المقاوم للصدأ 316H: درجة حرارة عالية مع قوة زحف معززة

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 316H؟

316H عبارة عن نسخة عالية الكربون من الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 316 المخصص في المقام الأول للخدمة في درجات الحرارة المرتفعة. تشير اللاحقة H إلى نطاق كربون خاضع للرقابة يبلغ 0.04-0.10%، وهو أعلى بكثير من الحد الأقصى البالغ 0.03% وهو 316L. يزيد محتوى الكربون العالي من قوة تمزق الزحف وعمر الإجهاد حتى التمزق للمادة عند درجات حرارة أعلى من حوالي 500 درجة، مما يجعل 316H خيارًا شائعًا لأوعية الضغط ومكونات الغلايات وأنظمة الأنابيب التي تحكمها رموز التصميم ذات درجة الحرارة العالية مثل غلاية ASME وأوعية الضغط كود القسم الثامن. تم تحديد الدرجة في ASTM A240 (اللوحة والصفائح والشريط)، وASTM A312 (الأنابيب) وASTM A213 (أنابيب الغلايات والسخان).

التركيب الكيميائي (بالوزن٪)

عنصر	النطاق المحدد (ASTM A240/A312، UNS S31609)
الكربون	0.04 - 0.10
السيليكون، الحد الأقصى	1.00
المنغنيز، الحد الأقصى	2.00
الفوسفور، الحد الأقصى	0.045
الكبريت، الحد الأقصى	0.030
الكروم	16.00 - 18.00
النيكل	10.00 - 14.00
الموليبدينوم	2.00 - 3.00
حديد	توازن

التسميات المكافئة: UNS S31609 (ASTM)، EN 1.4407 / X6CrNiMo17-12-2 (EN 10088)، SUS316H (JIS G4303/G4304).

الخواص الميكانيكية (ملدن)

ملكية	الحد الأدنى للقيمة	المعيار المرجعي
قوة الشد	515 MPa	أستم A240 / A312
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%)	205 MPa	أستم A240 / A312
استطالة	40% (لوحة)، 35% (أنبوب)	أستم A240 / A312
صلابة	217 اتش بي دبليو كحد أقصى	أستم A240

سلوك درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل

قوة الزحف

يعد نطاق الكربون الذي يتم التحكم فيه هو المفتاح لأداء درجات الحرارة العالية. يوفر الكربون محلولاً صلبًا وتقوية بالكربيد مما يزيد من قوة التمزق الزاحف مقارنةً بالكربون المنخفض 316L، الذي يفقد قوته بسرعة فوق حوالي 500 درجة. ومن الناحية العملية، تم تحديد 316H للخدمة المستمرة في نطاق حوالي 500-870 درجة، حيث يخضع التصميم لخصائص الزحف بدلاً من خصائص الشد قصيرة المدى.

مقاومة التآكل

يمنح محتوى الموليبدينوم 2-3% 316H مقاومة أفضل بكثير للتآكل والشقوق في الوسائط الحاملة للكلوريد مقارنة بالدرجات الخالية من الموليبدينوم مثل 304 و304H. في البيئات ذات درجات الحرارة العالية الحاملة للكبريت، يساهم الموليبدينوم أيضًا في توفير نطاق وقائي أكثر، ولهذا السبب يتم اختيار 316H بشكل متكرر لتدفقات غاز المداخن والعمليات المحتوية على الكبريت. كما هو الحال مع جميع الدرجات الأوستنيتي، يظل 316H عرضة للتشقق بسبب تآكل الكلوريد في خدمة الكلوريد الساخنة والرطبة، لذلك لا ينبغي معاملته على أنه درجة مياه البحر أو الماء المالح.

لحام 316H

يجب إجراء اللحام باستخدام معدن حشو مطابق، عادةً ER316H، بحيث يحتوي معدن اللحام على محتويات من الكربون والموليبدينوم متوافقة مع المعدن الأساسي. إن استخدام حشو منخفض الكربون مثل ER316L في التصميم ذو درجة الحرارة العالية يمكن أن يقلل من قوة زحف اللحام دون متطلبات التصميم. ليس هناك حاجة للتسخين المسبق، ولا يتم إجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام عادةً لـ 316H؛ عندما يكون التحسس مصدر قلق في البناء الملحوم، فقد يكون من الأفضل استخدام درجة ثابتة مثل 316Ti أو 321.

التطبيقات النموذجية

مكونات الغلايات والمسخنات الفائقة، وأنابيب البخار التي يتم تسخينها على الساخن، والمفاعلات الكيميائية ذات درجة الحرارة العالية، وأنابيب الفرن المشعة، والمبادلات الحرارية لحرق النفايات، وأنابيب محطات الطاقة في البيئات الساحلية أو الحاملة للكبريت. يتم استخدام الدرجة أيضًا في الفلنجات وأجسام الصمامات والتجهيزات في خطوط المعالجة ذات درجات الحرارة العالية حيث تكون مقاومة التآكل المحملة بالموليبدينوم وقوة الزحف مطلوبة.

إرشادات الاختيار

316H هو الاختيار المناسب عندما تكون درجة حرارة الخدمة في نطاق 500-870 درجة وتحتوي البيئة على أنواع مسببة للتآكل مثل الكلوريدات أو ثاني أكسيد الكبريت أو أحماض المعالجة. بالنسبة للخدمة ذات درجة الحرارة العالية غير القابلة للتآكل التي تزيد عن 900 درجة، فإن درجة مقاومة الحرارة مثل 309S أو 310S توفر مقاومة أفضل للأكسدة. بالنسبة للمكونات الملحومة التي يتم تثبيتها بشكل ثابت عند درجة 400-900 حيث تكون مقاومة التآكل بين الحبيبات هي الأولوية، غالبًا ما يتم تفضيل درجة مثبتة من التيتانيوم مثل 316Ti.

التعليمات

س1: ما الفرق بين 316H و316L؟يحتوي 316H على محتوى كربون خاضع للرقابة يبلغ 0.04-0.10% مقابل 0.03% كحد أقصى لـ 316L. يرفع الكربون العالي قوة تمزق الزحف للخدمة فوق حوالي 500 درجة، في حين يفضل 316L لخدمة درجة حرارة الغرفة الملحومة وخدمة درجة الحرارة المرتفعة بشكل معتدل بسبب مقاومته للحساسية.

س2: ما هو معدن الحشو الذي يجب استخدامه في اللحام 316H؟يوصى باستخدام سلك الحشو ER316H بحيث يتطابق رواسب اللحام مع محتوى الكربون والموليبدينوم في المعدن الأساسي. الحشوات منخفضة الكربون مثل ER316L ليست مناسبة عندما يكون اللحام مطلوبًا لحمل أحمال الزحف عند درجة حرارة عالية.

س 3: هل يمكن استخدام 316H في البيئات ذات درجة الحرارة العالية المحتوية على الكبريت؟نعم. تعمل إضافة الموليبدينوم على تحسين مقاومة الغازات الحاملة للكبريت عند درجة حرارة مرتفعة، ويتم تحديد 316H بشكل شائع لقنوات غاز المداخن، ومعدات استعادة الحرارة ومكونات مصنع حمض الكبريتيك التي تعمل ضمن حدود درجة حرارتها.

س 4: ما الفرق بين 316H و316Ti؟يتم تثبيت 316Ti باستخدام التيتانيوم لمقاومة التآكل بين الحبيبات ويناسب الخدمة الثابتة على المدى الطويل عند درجة حرارة 400-900 درجة . 316H مما يوفر قوة زحف أعلى للمكونات المحملة ديناميكيًا مثل الأعمدة وسيقان الصمامات والأنابيب المضغوطة عند درجة 500-870 درجة.

س 5: كيف يؤثر محتوى الكربون على أداء 316H؟أقل من 0.04% كربون، يتم تقليل مقاومة الزحف؛ أعلى من 0.10%، يزداد خطر التحسس والتآكل الحبيبي. النطاق القياسي من 0.04-0.10% يوازن قوة الزحف ضد قابلية اللحام ومقاومة التآكل.

س 6: 316H أو 309S لمكون ذو درجة حرارة عالية؟اختر 316H عندما تكون البيئة قابلة للتآكل (الكلوريدات وغازات الكبريت) وتكون درجة الحرارة عند أو أقل من 870 درجة. اختر 309S لخدمة الأكسدة غير القابلة للتآكل عند درجة 900-1000، حيث تكون مقاومة الأكسدة هي المتطلب الحاكم.