التيتانيوم-الفولاذ المقاوم للصدأ المستقر 316Ti: الخصائص والمعايير والتطبيقات

316Ti عبارة عن تعديل مثبت من التيتانيوم-من النوع 316، وتم توحيده كـ UNS S31635 في ASTM A240 وEN 1.4571 في المعايير الأوروبية. يتم تحديده في أي مكان يجب أن يتم فيه لحام أو تشغيل الفولاذ الأوستنيتي المحتوي على الموليبدينوم- في نطاق درجة الحرارة حيث يصبح المعيار 316 حساسًا، دون تكلفة ومدة التلدين بعد اللحام-.

المبدأ بسيط: التيتانيوم لديه صلة أقوى بالكربون مقارنة بالكروم. أثناء اللحام أو تسخين الخدمة، يتحد التيتانيوم مع الكربون أولاً، لذلك يبقى الكروم مذابًا في المصفوفة وتبقى طبقة الأكسيد الواقية سليمة.

التركيب الكيميائي حسب ASTM A240

عنصر	316Ti، UNS S31635 (بالوزن٪)
الكربون، كحد أقصى	0.08
الكروم	16.0–18.0
النيكل	10.0–14.0
الموليبدينوم	2.0–3.0
التيتانيوم	5 × (C + N) دقيقة إلى 0.70 كحد أقصى
النيتروجين، الحد الأقصى	0.10
المنغنيز، الحد الأقصى	2.00
السيليكون، الحد الأقصى	0.75
الفوسفور، الحد الأقصى	0.045
الكبريت، الحد الأقصى	0.030

يتم كتابة حد التيتانيوم كمضاعف لمحتوى الكربون بالإضافة إلى النيتروجين: يجب أن يكون هناك ما يكفي من التيتانيوم لربط كل الكربون والنيتروجين، ولكن ليس بالقدر الذي تقلل مركبات التيتانيوم الخشنة من الليونة. بالنسبة لمحتوى الكربون النموذجي بنسبة 0.05 بالمائة، يبلغ الحد الأدنى من التيتانيوم حوالي 0.30 بالمائة.

الخواص الميكانيكية، صلب

ملكية	قيمة
قوة الشد، دقيقة (MPa)	515
قوة الخضوع 0.2%، الحد الأدنى (MPa)	205
استطالة في 50 مم، دقيقة (٪)	40
الصلابة، الحد الأقصى (HB)	217

التحسس ومقاومة التآكل بين الحبيبات

يصبح المعيار 316 حساسًا عند الاحتفاظ به في نطاق من حوالي 425 إلى 850 درجة مئوية: تترسب كربيدات الكروم عند حدود الحبوب، وتتآكل المناطق المستنفدة من الكروم بشكل تفضيلي. ويحدث هذا في منطقة اللحامات-المتأثرة بالحرارة وفي معدات الخدمة التي تعمل في نافذة درجة الحرارة هذه. في 316Ti، يتم استهلاك الكربون بواسطة كربيدات التيتانيوم بدلاً من ذلك، وبالتالي تحافظ حدود الحبوب على محتواها من الكروم. لهذا السبب، تحتفظ اللحامات 316Ti بمقاومة التآكل بدون التلدين بعد اللحام، وهي ميزة حاسمة من حيث التكلفة والجدولة في-مصنع المواد الكيميائية ومعدات الطاقة التي يتم تشييدها ميدانيًا.

ارتفاع-سلوك درجة الحرارة

فوق حوالي 600 درجة مئوية، يحتفظ 316Ti بجزء أكبر من قوة خضوع درجة حرارة غرفته- مقارنة بـ 316 غير المستقر، وذلك لأن كربيدات التيتانيوم الدقيقة تثبت البنية المجهرية وتزحف ببطء. وهذا يجعله خيارًا عمليًا للأجزاء الداخلية للأفران، وأنظمة العادم، وأجزاء الغلاية ومكونات المبادل الحراري -التي تعمل في نطاق 600-800 درجة مئوية، حيث يلين 316 بشكل ملحوظ. للتصميم المستدام في درجات الحرارة هذه، لا يزال ينبغي أخذ الضغط المسموح به من جداول الكود المطبقة لـ EN 1.4571 أو UNS S31635.

المعادلات والنماذج القياسية

تم تسمية 316Ti باسم UNS S31635 في ASTM A240 للألواح والصفائح والشرائط، وEN 1.4571 باسم الفولاذ X6CrNiMoTi17-12-2 في EN 10088-2 للألواح والشرائط وEN 10088-3 للقضبان. تمت تغطية التصنيف الياباني SUS316Ti بواسطة JIS G4304 للألواح وJIS G4303 للقضبان. تصف جميع التسميات نفس الفولاذ الأوستنيتي الحامل للموليبدينوم المثبت بالتيتانيوم، كما تعمل المعادلات الإقليمية على تبسيط عملية إصدار الشهادات والمصادر المحلية.

تشمل التطبيقات النموذجية أنابيب وأوعية العمليات الكيميائية الملحومة حيث لا يمكن تلدين اللحام؛ الأجهزة البحرية والمعدات البحرية العلوية؛ المبادلات الحرارية والمكثفات في محطات توليد الطاقة. مفاعلات الأدوية والتكنولوجيا الحيوية؛ معدات تجهيز الأغذية ذات دورات التنظيف القوية؛ و-الأفران ومكونات العادم ذات درجة الحرارة المرتفعة.

التعليمات

لماذا يعتبر 316Ti أكثر مقاومة للتآكل من 316 بعد اللحام؟

يربط التيتانيوم الكربون قبل الكروم، وبالتالي فإن المناطق المستنفدة من الكروم-والتي تسبب التآكل بين الحبيبات لا تتشكل أبدًا. تحتفظ حدود الحبوب بالكروم الخاص بها، ويبقى الفيلم السلبي سليمًا.

كيف يتم التحكم في محتوى التيتانيوم؟

يتطلب ASTM A240 التيتانيوم بين 5 × (C + N) كحد أدنى و0.70 بالمائة كحد أقصى. القليل جدًا من التيتانيوم يترك الكربون غير مرتبط؛ الكثير يشكل مركبات تيتانيوم هشة ويقلل من الليونة.

هل يحتاج 316Ti إلى- التلدين اللاحق؟

لا، هذا هو السبب الرئيسي لاختياره. يمنع التثبيت التحسس في المنطقة المتأثرة بحرارة اللحام-، لذا يمكن أن تدخل المجموعة الملحومة في الخدمة مباشرة.

هل 316Ti مناسب للخدمة البحرية؟

نعم، ضمن نفس حدود 316: 2-3 في المائة من الموليبدينوم يقاوم الحفر في مياه البحر، ويحافظ التثبيت على سلامة اللحامات. بالنسبة للغمر المستمر الشديد، فكر في الدرجات المزدوجة أو الأوستنيتي الفائقة.

ما هو الفرق بين 316Ti و 321؟

321، UNS S32100، هو التيتانيوم-النسخة المستقرة من 304 ولا يحتوي على الموليبدينوم. 316Ti يضيف الموليبدينوم 316، مما يوفر مقاومة أفضل للتنقر والشقوق في الكلوريدات بالإضافة إلى نفس فائدة التثبيت.

هل يمكن لـ 316Ti أن يحل محل 316L؟

بالنسبة للإنشاءات الملحومة في نطاق الحساسية، غالبًا ما يكون 316Ti خيارًا أفضل من 316L عند لحام المقاطع السميكة أو عندما يكون التلدين اللاحق للحام - غير عملي. حيث تكون الأولوية القصوى لقابلية اللحام وأقل نسبة كربون، يظل 316L هو المعيار.