الفولاذ المقاوم للصدأ 316Ti مقابل 316L: الاختيار بين التثبيت والكربون المنخفض

المقدمة: حلان لنفس المشكلة

الصف 316L (UNS S31603، EN 1.4404، JIS SUS316L) والصف 316Ti (UNS S31635، EN 1.4571، JIS SUS316Ti) يشتركان في نفس القاعدة الأوستنيتي الحاملة للموليبدينوم. وهي تختلف في كيفية منع تسوس اللحام، والتآكل الحبيبي الناتج عن ترسيب كربيد الكروم أثناء اللحام أو التعرض لدرجات الحرارة العالية . 316L يستخدم حدًا منخفضًا للغاية من الكربون؛ يستخدم 316Ti مثبت التيتانيوم. يعتمد الاختيار بينهما على درجة حرارة الخدمة ومتطلبات الكود والتوافر.

مقارنة التركيب الكيميائي (ASTM A240)

العنصر (بالوزن٪)	316 لتر (UNS S31603)	316Ti (UNS S31635)
الكربون (ج)	0.030 max	0.08 max
المنغنيز (من)	2.00 max	2.00 max
الفوسفور (ف)	0.045 max	0.045 max
الكبريت (S)	0.030 max	0.030 max
السيليكون (سي)	0.75 max	0.75 max
الكروم (الكروم)	16.00 - 18.00	16.00 - 18.00
النيكل (ني)	10.00 - 14.00	10.00 - 14.00
الموليبدينوم (مو)	2.00 - 3.00	2.00 - 3.00
التيتانيوم (تي)	-	5 × (C+N) دقيقة، 0.70 كحد أقصى
النيتروجين (ن)	0.10 max	0.10 max
الحديد (الحديد)	توازن	توازن

مقارنة الخواص الميكانيكية (ملدن)

ملكية	316L	316Ti
قوة الشد	485 ميجا باسكال دقيقة	515 ميجا باسكال دقيقة
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%)	170 ميجا باسكال دقيقة	205 ميجا باسكال دقيقة
استطالة	40% دقيقة	40% دقيقة

استراتيجيتان ضد تسوس اللحام

في 316L، يقتصر الكربون على 0.030 بالمائة كحد أقصى، مما يترك كمية قليلة جدًا من الكربون لتكوين كربيدات الكروم الضارة عند حدود الحبوب أثناء اللحام. في 316Ti، قد يصل الكربون إلى مستوى المعيار 316، ولكن يتم إضافة التيتانيوم بما لا يقل عن 5 أضعاف محتوى الكربون بالإضافة إلى النيتروجين. يشكل التيتانيوم كربيدات مستقرة بدلاً من الكروم، مما يحافظ على الكروم في المحلول ويحافظ على مقاومة التآكل. كلتا الاستراتيجيتين تعملان. يختلف سلوكهم على المدى الطويل في ظل التعرض المستمر لدرجات الحرارة المرتفعة.

خدمة ارتفاع درجة الحرارة

يوفر 316Ti ميزة واضحة للمكونات الملحومة في الخدمة المستمرة بين حوالي 400 و900 درجة مئوية. وفي هذا النطاق تظل كربيدات التيتانيوم أكثر استقرارًا من المصفوفة منخفضة الكربون لـ 316L، لذلك يكون 316Ti أقل عرضة للحساسية التدريجية بمرور الوقت. لهذا السبب، تحدد رموز التصميم ذات درجة الحرارة المرتفعة مثل ASME 316Ti لأغلفة أوعية الضغط وألواح أنابيب المبادل الحراري وأجزاء الفرن التي تعمل عند درجة حرارة مرتفعة بعد اللحام. 316L وتظل مناسبة تمامًا لخدمة التآكل العامة بالقرب من درجة الحرارة المحيطة.

احتياطات اللحام والتصنيع

يتعلق الاحتياط الأساسي لـ 316Ti باللحام: تعتبر التغطية الممتازة للغاز التدريع أمرًا بالغ الأهمية لمنع أكسدة التيتانيوم في حوض اللحام. إذا تأكسد التيتانيوم، فإنه يفقد تأثيره المثبت وقد يصبح اللحام عرضة للحساسية. يعد اختيار الحشو المناسب وتقنية اللحام السليم أمرًا ضروريًا. وبصرف النظر عن هذا، فإن خصائص التصنيع والتشكيل مشابهة جدًا للمعيار 316 و316L.

التوفر والمشتريات

316L هي الدرجة الأكثر تخزينًا بين الاثنين وهي الدرجة الافتراضية لمعظم المصنعين. 316تحمل Ti عادةً علاوة سعر صغيرة بسبب إضافة التيتانيوم وقد يكون لها فترات زمنية أطول لبعض نماذج المنتجات. عادة ما يكون فرق التكلفة هامشيًا مقارنة بإجمالي تكلفة المشروع، لذا يجب أن يكون القرار مدفوعًا بشروط الخدمة ومتطلبات الكود بدلاً من سعر المواد وحده.

إرشادات المواصفات

يجب أن تتبع المواصفات رمز التصميم الحاكم ودرجة حرارة التصميم. بالنسبة للتصنيع العام الملحوم المقاوم للتآكل بالقرب من درجة الحرارة المحيطة، حدد 316L. إذا كان التصميم محكومًا بكود أوعية الضغط وكانت درجة حرارة التصميم تقع حيث يوصى بالتثبيت، بشكل عام أعلى من حوالي 425 درجة مئوية، فحدد 316Ti. اذكر دائمًا تسمية UNS الكاملة، S31603 أو S31635، على الرسومات وأوامر الشراء لإزالة الغموض.

التعليمات

1. هل 316L و316Ti قابلان للتبديل؟

ليس بدون مراجعة. وهي تختلف في التحكم في الكربون مقابل التثبيت وفي الحد الأدنى من الخصائص الميكانيكية. يجب أن تتم الموافقة على الاستبدال من قبل مهندس التصميم مقابل الكود الحاكم.

2. لماذا يفضل 316Ti على 425 درجة مئوية؟

فوق درجة الحرارة هذه، يمكن للمصفوفة منخفضة الكربون في 316L أن تتحسس تدريجيًا على مدار الخدمة الطويلة، بينما تظل كربيدات التيتانيوم في 316Ti مستقرة، مما يحافظ على مقاومة التآكل بين الحبيبات.

3. ما هو المعادل EN لـ 316Ti؟

EN 1.4571، اسم الفولاذ X6CrNiMoTi17-12-2، في سلسلة EN 10088 . 316L هو EN 1.4404، X2CrNiMo17-12-2.

4. هل تكلفة 316Ti أكثر من 316L؟

نعم قليلا. تضيف إضافة التيتانيوم والمعالجة الأكثر إحكامًا علاوة صغيرة، وبعض أشكال المنتجات لها فترات زمنية أطول. وعادة ما يكون القسط متواضعا مقارنة بتكلفة المشروع.

5. هل يمكن استخدام 316L عند 600 درجة مئوية؟

بالنسبة للتعرض القصير أو المتقطع، ربما، ولكن للخدمة المستمرة في نطاق 400-900 درجة مئوية بعد اللحام، فإن 316Ti هي المواصفات الأكثر موثوقية.

6. ما هي الدرجة التي يجب أن أحددها لمياه البحر؟

بالنسبة لمياه البحر ذات درجة الحرارة المحيطة، يعد 316 لترًا هو الخيار الشائع ويتم تخزينه على نطاق واسع.. 316لا يقدم Ti أي ميزة للكلوريد مقارنة بـ 316 لترًا في درجة الحرارة المحيطة.