เหล็กกล้าไร้สนิม 304 กับ 304L: เมื่อคาร์บอนต่ำมีความสำคัญต่อการเชื่อมและความต้านทานการกัดกร่อน

หากคุณเคยสั่งซื้อเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับถังเชื่อม ภาชนะรับความดัน หรือระบบท่อเคมี คุณคงประสบปัญหา: "304 หรือ 304L" ราคาที่แตกต่างกันดูเล็กน้อยบนกระดาษ - อาจจะ $200 สำหรับการสั่งซื้อ $5,000 พนักงานขายอาจพูดว่า "โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาก็เหมือนกัน" แต่การตัดสินใจมูลค่า 200 ดอลลาร์นั้นเป็นตัวกำหนดว่ารอยเชื่อมของคุณจะยังคงมีโครงสร้างแข็งแรงในอีกห้าปีต่อมา - หรือไม่ หรือการกัดกร่อนตามขอบเกรนจะถูกกินผ่านความร้อน-บริเวณที่ได้รับผลกระทบของรอยเชื่อมทุกจุดหรือไม่ ซึ่งเปลี่ยนภาชนะรับความดันให้กลายเป็นระเบิดเวลา

ความแตกต่างทั้งหมดระหว่าง 304 และ 304L เหลือเพียงตัวเลขเดียว: ปริมาณคาร์บอน. 304 อนุญาตให้มีคาร์บอนได้มากถึง 0.08%. 304L - "L" ย่อมาจาก "Low Carbon" - หมวกคาร์บอนที่ 0.03% ความแตกต่าง 0.05% นั้นมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ตรวจไม่พบด้วยแม่เหล็ก และไม่เกี่ยวข้องกับความต้านทานแรงดึง แต่ในระหว่างการเชื่อม - ในนาทีที่เหล็กเย็นลงจาก 1,500 องศาถึง 400 องศา - คาร์บอนส่วนเกิน 0.05% ใน 304 จะตกตะกอนออกมาเป็นโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเกรน ทำให้โลหะที่อยู่รอบๆ โครเมียมหมดสิ้น และสร้างเส้นทางขนาดเล็กสำหรับการกัดกร่อนที่จะโจมตี ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าภาวะภูมิแพ้ และโหมดความล้มเหลวที่เกิดขึ้น - การกัดกร่อนตามขอบเกรน หรือ "การผุกร่อนของรอยเชื่อม" - ทำให้เกิดความล้มเหลวของอุปกรณ์สแตนเลสมากกว่ากลไกการกัดกร่อนอื่นๆ ทั้งหมดรวมกัน

กฎการตัดสินใจนั้นง่ายมาก: หากคุณกำลังเชื่อม ให้เลือก 304L ค่าใช้จ่ายพรีเมียม 3-8% สำหรับ 304L นั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับต้นทุนของความล้มเหลวในการเชื่อมครั้งเดียว ตัวอย่างเช่น หากคุณไม่ได้เชื่อม - การระบุชิ้นส่วนโลหะแผ่นที่ขึ้นรูปเย็น- ตัวยึด หรือสต็อกแท่งอบอ่อนสำหรับการตัดเฉือน - 304 นั้นเพียงพอในทางเทคนิคและมีราคาถูกกว่าเล็กน้อย แต่ในห่วงโซ่อุปทานยุคใหม่ วัสดุ 304/304L ที่ได้รับการรับรอง{13}}แบบคู่กลายเป็นเรื่องปกติจนราคาพรีเมียมหายไปอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับรูปแบบผลิตภัณฑ์มาตรฐานส่วนใหญ่ หากมีข้อสงสัย ให้ระบุ-ใบรับรองคู่ 304/304L - คุณจะได้รับการรับประกันคาร์บอนต่ำ 304L โดยไม่ต้องจ่ายเพิ่ม

องค์ประกอบทางเคมี - 0.05% ที่เปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง

304 และ 304L มีเคมีพื้นฐานเหมือนกัน - 18-20% โครเมียมและ 8-นิกเกิล 10.5% - และแตกต่างกันเฉพาะในปริมาณคาร์บอนสูงสุดที่อนุญาตเท่านั้น: 304 อนุญาตให้มีคาร์บอนได้มากถึง 0.08% ในขณะที่ 304L ปิดฝาไว้ที่ 0.03% ความแตกต่างขององค์ประกอบเดี่ยวนี้ไม่มีผลกระทบที่วัดได้ต่อคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิห้อง แต่เป็นปัจจัยในการตัดสินใจเกี่ยวกับความต้านทานการกัดกร่อนของรอยเชื่อม

ทั้ง 304 และ 304L เป็นของตระกูลสเตนเลสออสเทนนิติกซีรีส์ 300- ไม่เป็นแม่เหล็ก-ในสภาวะอบอ่อน มีความสามารถในการขึ้นรูปและการเชื่อมได้ดีเยี่ยม และให้ความต้านทานการกัดกร่อนโดยทั่วไปได้ดีในสภาพแวดล้อมในชั้นบรรยากาศ น้ำ และเป็นกรดเล็กน้อย ชื่อเล่น "18-8" หมายถึงองค์ประกอบนิกเกิลประมาณ 18% ของโครเมียม + 8% ซึ่งเป็นสูตรที่ทำให้ 304 เป็นเกรดสเตนเลสสตีลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ของการผลิตสเตนเลสทั่วโลก

ทำไมคาร์บอน 0.05% ถึงมีความสำคัญมาก? - กลไกการแพ้

เมื่อไรสแตนเลส304ได้รับความร้อนถึง 425-870 องศา - ซึ่งเป็นช่วงอุณหภูมิในความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) ที่อยู่ติดกับรอยเชื่อม - อะตอมของคาร์บอนที่ละลายในเมทริกซ์โลหะจะเคลื่อนที่และเคลื่อนตัวไปยังขอบเขตของเกรน โดยที่พวกมันจะทำปฏิกิริยากับโครเมียมจนเกิดตะกอนโครเมียมคาร์ไบด์ (Cr₂₃C₆) อนุภาคโครเมียมคาร์ไบด์แต่ละอนุภาคจะใช้โครเมียมประมาณ 16 อะตอมต่อคาร์บอนทุกๆ 6 อะตอม ส่งผลให้ขอบเขตเกรนของโครเมียมที่อยู่ติดกันลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ 12% ที่จำเป็นในการรักษาฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ ผลลัพธ์: โครเมียมในระดับจุลภาค-หมดลงที่ขอบเขตของเกรนทุกอัน ซึ่งจะสึกกร่อนเป็นพิเศษเมื่อสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ - โหมดความล้มเหลวที่เรียกว่าการกัดกร่อนตามขอบเกรน (IGC) หรือ "การผุของรอยเชื่อม"

เพื่อให้เข้าใจว่าเหตุใดคาร์บอน 0.05% จึงสร้างความแตกต่างระหว่างความต้านทานการกัดกร่อนและความล้มเหลวในการกัดกร่อน ให้คิดว่าอะตอมของคาร์บอนเป็น "หัวขโมยโครเมียม" ในเหล็ก 304 ซึ่งมีคาร์บอนสูงถึง 0.08% มีอะตอมของคาร์บอนในเหล็กเพียงพอที่จะขโมยโครเมียมจากประมาณ 1.3% ของปริมาณโครเมียมทั้งหมดเมื่อเกิดคาร์ไบด์ ซึ่งจะทำให้ระดับโครเมียมขอบเขตเกรนลดลงต่ำกว่า 12% - เกณฑ์ฟิล์มพาสซีฟวิกฤต ใน 304L ซึ่งมีคาร์บอนเพียง 0.03% ปริมาณโครเมียมที่สามารถ "ขโมย" ได้จะน้อยกว่า 0.5% ของโครเมียมทั้งหมด - ซึ่งไม่เพียงพอที่จะลดขอบเขตของเกรนให้ต่ำกว่าเกณฑ์ 12% ขอบเขตเกรนในรอยเชื่อม 304L ยังคงต้านทานการกัดกร่อนได้เต็มที่ แม้จะไม่มีการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมก็ตาม

ช่วงอุณหภูมิการแพ้ที่ 425-870 องศา (800-1,600 องศา F) มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากนี่คือช่วงอุณหภูมิที่ความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบของรอยเชื่อมผ่านในระหว่างการทำความเย็น การเชื่อม GTAW (TIG) ทั่วไปบนแผ่น 304 หนา 3 มม. จะรักษา HAZ ไว้ในช่วงการเกิดอาการแพ้เป็นเวลาประมาณ 30-60 วินาที ซึ่งนานเพียงพอสำหรับการตกตะกอนของคาร์ไบด์ที่จะเริ่มในปี 304 แต่ไม่นานพอที่จะทำให้เกิดอาการแพ้ที่วัดได้ใน 304L สำหรับส่วนที่หนากว่า (10 มม.+) อัตราการทำความเย็นที่ช้าลงจะขยายเวลาในช่วงการแพ้ไปหลายนาที ทำให้ 304L เป็นสิ่งจำเป็น

Dual-Certified 304/304L - มาตรฐานสมัยใหม่

ในทางปฏิบัติ เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่ที่ผลิตในปัจจุบัน - โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์แผ่นเรียบ- (แผ่น แผ่น ม้วน) และผลิตภัณฑ์ที่เป็นท่อ (ท่อ ท่อ) - ได้รับการรับรองแบบคู่-ว่ามีคุณสมบัติตรงตามเคมี 304 และ 304L ซึ่งหมายความว่าวัสดุมีคาร์บอนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03% (ตรงตาม 304L), โครเมียม 18.0-20.0% และนิกเกิล 8.0-10.5% (ตรงตามทั้งสอง) วัสดุที่ผ่านการรับรองคู่-ทำให้ไม่จำเป็นต้องเลือก - คุณจะได้รับความสามารถในการเชื่อม 304L โดยอัตโนมัติในราคา 304 โปรดสอบถามซัพพลายเออร์ของคุณทุกครั้งว่าวัสดุผ่านการรับรองแบบคู่หรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น การอภิปรายระหว่าง 304 กับ 304L จะได้รับการแก้ไข

การรับรองแบบคู่กลายแพร่หลายเนื่องจากการกลั่นอาร์กอน-การแยกส่วนออกซิเจน (AOD) สมัยใหม่ ซึ่งผลิตสเตนเลสสตีลมากกว่า 95% ของโลก โดยธรรมชาติแล้วจะมีระดับคาร์บอนต่ำกว่า 0.03% โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมจำนวนมาก กระบวนการ AOD ฉีดส่วนผสมของอาร์กอนและออกซิเจนเข้าไปในเหล็กหลอมเหลวเพื่อกำจัดคาร์บอน - และการกำจัดคาร์บอนให้เหลือ 0.02-0.03% ทำได้ง่ายกว่าและถูกกว่าการหยุดที่ 0.08% อย่างแม่นยำ ซึ่งหมายความว่าสำหรับผู้ผลิตเหล็กยุคใหม่ จริงๆ แล้วการผลิตเคมี 304L เป็นค่าเริ่มต้น - และการผลิต 304 ที่มีคาร์บอนสูงกว่านั้น จะต้องตั้งใจเติมคาร์บอนกลับเข้าไปในการหลอมละลาย นี่คือเหตุผลว่าทำไม 304/304L ที่ได้รับการรับรองแบบ Dual จึงกลายเป็นบรรทัดฐานของอุตสาหกรรมแทนที่จะเป็นข้อยกเว้น

[แหล่งที่มา] ASTM A240/A240M - ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับโครเมียมและโครเมียม-แผ่น แผ่น และแถบเหล็กสเตนเลสนิกเกิล ASTM A312/A312M - ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับท่อสเตนเลสออสเทนนิติกงานหนักแบบไม่มีรอยต่อ เชื่อม และงานเย็นหนัก

สมบัติทางกล - 304 และ 304L มีความแข็งแกร่งเท่ากันหรือไม่

ที่อุณหภูมิห้องในสภาวะอบอ่อน 304 และ 304L มีคุณสมบัติแรงดึงที่เหมือนกัน ทั้งสองเกรดตรงตามข้อกำหนดขั้นต่ำ ASTM A240 เดียวกัน: ความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 515 MPa (75 ksi), ความแข็งแรงของครากมากกว่าหรือเท่ากับ 205 MPa (30 ksi) และการยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 40% ความแตกต่างด้านความแข็งแกร่งระหว่างชิ้นส่วน 304 และ 304L สองชิ้นนั้นเนื่องมาจากขนาดของเกรน ประวัติการทำงานในห้องเย็น และการฝึกอบอ่อน - ไม่ใช่เพราะความแตกต่างของปริมาณคาร์บอน

ความแรงของอุณหภูมิสูง-: ความแตกต่างเล็กน้อยที่อุณหภูมิสูง

ที่สูงกว่าประมาณ 425 องศา (800 องศา F) 304 ยังคงความแข็งแกร่งไว้สูงกว่า 304L เล็กน้อย เนื่องจากปริมาณคาร์บอนที่สูงกว่าทำให้เกิดการตกตะกอนเล็กน้อย-ผลในการเสริมความแข็งแกร่งจากการกระจายตัวของคาร์ไบด์ละเอียด อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบนี้มาพร้อมกับข้อแลกเปลี่ยนที่รุนแรง-: ที่อุณหภูมิเดียวกันนี้ 304 จะเสี่ยงต่อการเกิดอาการแพ้หากมีการเชื่อมก่อนหน้านี้ สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง-ที่สูงกว่า 425 องศาซึ่งจำเป็นต้องมีการเชื่อม ให้พิจารณา 304H (0.04-0.10% C, UNS S30409) แทน - ซึ่งรวมเอาความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงของคาร์บอนที่สูงกว่าเข้ากับขนาดเกรนที่ควบคุมได้สำหรับการต้านทานการคืบ ตามข้อกำหนด ASME Boiler Code

รหัสหม้อไอน้ำและภาชนะรับความดัน ASME ส่วนที่ II, ส่วน D ให้ค่าความเค้นที่ยอมรับได้สำหรับทั้งสองเกรดที่อุณหภูมิสูง ที่ 500 องศา (932 องศา F) 304 มีความเครียดที่อนุญาตประมาณ 102 MPa เทียบกับ 94 MPa สำหรับ 304L - ความแตกต่างประมาณ 8% ที่ 600 องศา (1,112 องศา F) ความแตกต่างจะลดลงเหลือประมาณ 5% สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 400 องศา - ซึ่งรวมถึงกระบวนการทางเคมี อาหารและเครื่องดื่ม ยา การบำบัดน้ำ และการใช้งานทางสถาปัตยกรรมเป็นส่วนใหญ่ - ความแตกต่างของความแข็งแกร่งของอุณหภูมิสูง-นี้ไม่เกี่ยวข้อง และข้อได้เปรียบในการกัดกร่อนของ 304L มีมากกว่าประโยชน์ด้านความแข็งแกร่งทางทฤษฎีของ 304

[แหล่งที่มา] รหัสหม้อไอน้ำและภาชนะรับความดัน ASME, ส่วนที่ II, ส่วน D - คุณสมบัติ (เมตริก) ฉบับปี 2023 ASTM A240/A240M ค่าความเครียดที่อนุญาต

ประสิทธิภาพการเชื่อม - แกนหลักของการตัดสินใจ 304 กับ 304L

การเชื่อมผุ (การกัดกร่อนตามขอบเกรนในความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบ) เกิดขึ้นในสี่ขั้นตอน: (1) โลหะฐานที่อยู่ติดกับแนวเชื่อมได้รับความร้อนถึง 425-870 องศา ; (2) อะตอมของคาร์บอนกระจายไปตามขอบเขตของเกรนและทำปฏิกิริยากับโครเมียมเพื่อสร้างโครเมียมคาร์ไบด์ (3) บริเวณขอบเกรนที่อยู่ติดกับคาร์ไบด์มีโครเมียมต่ำกว่า 12% (4) เมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน - แม้แต่กรดหรือความชื้นอ่อน ๆ - โครเมียม-ขอบเขตของเกรนที่หมดสิ้นก็จะสึกกร่อนเป็นพิเศษ และโลหะก็แตกสลายไปตามขอบเขตของเกรน ใน 304L ขั้นตอนที่ 2 ไม่เคยถึงเกณฑ์วิกฤตเนื่องจากมีคาร์บอนไม่เพียงพอที่จะสร้างเครือข่ายต่อเนื่องของคาร์ไบด์ขอบเขตเกรน

เพื่อให้เห็นภาพกระบวนการนี้ ลองจินตนาการถึงกำแพงอิฐ เม็ดสแตนเลสเป็นอิฐ - แข็งแกร่ง ทนทานต่อการกัดกร่อน- และแยกไม่เสียหาย ขอบเขตของเมล็ดข้าวคือปูนระหว่างอิฐ ในแบบไม่-เชื่อม 304 หรือเชื่อม 304L ปูนจะแข็งแรงพอๆ กับอิฐ แต่ในการเชื่อม 304 การแพ้จะละลายโครเมียมออกจากปูนและกลายเป็นทราย ผนังยังคงดูเหมือนกำแพง - อิฐยังคงอยู่ รูปทรงไม่เปลี่ยนแปลง - แต่การกดเบา ๆ (สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน) ทำให้อิฐแตกสลาย เนื่องจากปูนที่ยึดไว้ด้วยกันนั้นหายไปแล้ว นี่คือสาเหตุว่าทำไมการเชื่อมผุจึงร้ายกาจมาก: ส่วนประกอบดูเป็นปกติจนกระทั่งพังกะทันหัน

การเชื่อม 304 กับ 304L - กฎการปฏิบัติ

กฎสำหรับการเชื่อมทุกประเภท: ใช้โลหะเติม 308L (ER308L สำหรับ TIG, E308L สำหรับแท่ง) ไม่ว่าคุณจะเชื่อมขนาด 304 ถึง 304, 304L ถึง 304L หรือ 304 ถึง 304L ตัวเติมคาร์บอนต่ำ-ช่วยให้มั่นใจว่าตัวโลหะเชื่อมมีความทนทานต่ออาการแพ้ แม้ว่าโลหะฐานจะเป็นมาตรฐาน 304 แต่โลหะเชื่อมที่ฝากไว้ก็จะมีความต้านทานการกัดกร่อนได้เหล็ก 304L.

หลัง-การอบชุบด้วยความร้อนจากการเชื่อม - เมื่อ 304 ต้องการ และ 304L ไม่ต้อง

ความแตกต่างในทางปฏิบัติขั้นพื้นฐานระหว่าง 304 และ 304L คือ: ส่วนประกอบ 304 ที่เชื่อมแล้วจะเห็นว่ามีฤทธิ์กัดกร่อนจะต้องได้รับการแก้ปัญหา-อบอ่อนหลังการเชื่อมเพื่อ-ละลายโครเมียมคาร์ไบด์อีกครั้งและคืนความต้านทานการกัดกร่อน การหลอมสารละลายต้องใช้ความร้อนส่วนประกอบทั้งหมดถึง 1,040-1,150 องศา (1,900-2,100 องศา F) จากนั้นจึงดับอย่างรวดเร็วในน้ำ - ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีราคาแพง ใช้พลังงานมาก{- และมักเป็นไปไม่ได้ทางกายภาพสำหรับโครงสร้างประดิษฐ์ขนาดใหญ่ (ถัง ภาชนะรับแรงดัน แกนท่อ) ส่วนประกอบ 304L ที่เชื่อมมีความต้านทานการกัดกร่อนเหมือนกันในสภาพ-ของการเชื่อม - ไม่ต้องใช้ความร้อนหลังการเชื่อม

นี่คือข้อโต้แย้งทางเศรษฐกิจสำหรับ 304L ในประโยคเดียว: ต้นทุนของสารละลายในการหลอมโลหะเชื่อมขนาดใหญ่ ($2,000-10,000 ดอลลาร์สำหรับรอบเตาเผาบวกกับความเสี่ยงที่จะเกิดการบิดเบี้ยว) อยู่ที่ 10-50 เท่าของพรีเมี่ยมสำหรับการใช้ 304L แทนที่จะเป็น 304 ($200-500 สำหรับโครงการทั่วไป) เมื่อ PWHT เป็นไปไม่ได้ - สำหรับการเชื่อมภาคสนามบนท่อที่ติดตั้ง สำหรับถังเก็บขนาดใหญ่ สำหรับการซ่อมแซมอุปกรณ์ที่มีอยู่ - 304 L ไม่ได้เป็นที่ต้องการเท่านั้น มันเป็นสิ่งจำเป็น

พารามิเตอร์การเชื่อมสำหรับ 304 และ 304L

[แหล่งที่มา] ข้อกำหนด AWS A5.9/A5.9M - สำหรับลวดเชื่อมและแท่งเชื่อมสเตนเลสสตีลเปลือย AWS D1.6/D1.6M - รหัสการเชื่อมโครงสร้าง - เหล็กกล้าไร้สนิม

ความต้านทานการกัดกร่อน - โดยที่ความได้เปรียบของคาร์บอนต่ำ-ปรากฏให้เห็น

Intergranular corrosion (IGC) is the primary corrosion mechanism that differentiates 304 from 304L. In the unwelded, annealed condition, both grades have identical general corrosion resistance to atmospheric exposure, fresh water, mild chemicals, and food products. But after welding, 304 becomes susceptible to IGC in even mildly corrosive environments - including tap water, rainwater, and humid air - because the chromium-depleted grain boundaries in the HAZ are anodic to the surrounding grains, creating microscopic galvanic cells. 304L after welding remains resistant to IGC because its grain boundaries retain >โครเมียม 12%

การกัดกร่อนตามขอบเกรนเป็นอันตรายอย่างยิ่งเนื่องจากตรวจพบได้ยากด้วยการตรวจสอบด้วยสายตา รอยเชื่อม 304 ที่มีความไวจะดูเป็นปกติบนพื้นผิว - และอาจผ่านการทดสอบการแทรกซึมของสีย้อมด้วยซ้ำ เนื่องจากพื้นผิวมีความต่อเนื่อง แต่เมื่อสัมผัสกับของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า - แม้แต่น้ำในกระบวนการที่เป็นกรดเล็กน้อย - ขอบเขตของเมล็ดข้าวจะละลาย และโลหะจะสูญเสียความแข็งแรงโดยไม่สูญเสียความหนาของหน้าตัด ท่อ 304 ที่มีความไวซึ่งได้รับการทดสอบไฮโดรทดสอบด้วยแรงดันการออกแบบ 1.5 เท่าในวันที่ 1 อาจล้มเหลวที่แรงดันการออกแบบ 0.3 เท่า หลังจากใช้งานไปหกเดือน เนื่องจากการกัดกร่อนตามขอบเกรนทำให้โลหะต่อเนื่องกลายเป็นเกรนที่เชื่อมต่ออย่างหลวมๆ โดยไม่มีความแข็งแรงพันธะระหว่างกัน

ความต้านทานการกัดกร่อนตามสภาพแวดล้อม - 304 เทียบกับ 304 ลิตรหลังการเชื่อม

การทดสอบมาตรฐานสำหรับความไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน

การทดสอบมาตรฐานสามรายการใช้เพื่อตรวจสอบว่า 304L (หรือเหล็กกล้าไร้สนิมคาร์บอนต่ำ-ใดๆ) มีความทนทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนหลังการเชื่อม: ASTM A262 Practice A (การทดสอบการกัดกรดออกซาลิก - การคัดกรองอย่างรวดเร็ว 15 นาที), การทดสอบ C (การทดสอบกรดไนตริก / ฮิวอี้ - การลดน้ำหนักเชิงปริมาณในช่วงระยะเวลาการเดือด 48- ชั่วโมงห้าครั้ง) และการทดสอบการปฏิบัติ E (ทองแดง-คอปเปอร์ซัลเฟต-กรดซัลฟิวริก / การทดสอบสเตราส์ - การทดสอบการโค้งงอหลังจากต้มเป็นเวลา 15- ชั่วโมง). 304L ในสภาพ-การเชื่อมผ่านทั้งสาม; 304 ในสภาพการเชื่อม-ล้มเหลวทั้งสาม โดยให้หลักฐานเชิงปริมาณและอิงตามมาตรฐานของความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเกรดต่างๆ

การทดสอบฮิวอี้ (ASTM A262 Practice C) เป็นการทดสอบที่รุนแรงและเป็นปริมาณมากที่สุดในทั้งสามแบบ ตัวอย่าง 304 ที่เชื่อมแล้วต้มในกรดไนตริก 65% เป็นเวลา 48- ชั่วโมงห้าครั้ง โดยทั่วไปจะสูญเสีย 0.5-5.0 มม./ปี (20-200 mils ต่อปี) ใน HAZ - ซึ่งมีอัตราการกัดกร่อนสูงกว่าโลหะฐานโดยรอบถึง 10-100 เท่า ชิ้นงานทดสอบ 304L ที่มีการเชื่อมคล้ายกันที่ทดสอบภายใต้สภาวะที่เหมือนกันจะสูญเสียน้อยกว่า 0.05 มม./ปี (2 มิลต่อปี) ซึ่งเข้าใกล้ขีดจำกัดการตรวจจับของการทดสอบ ความแตกต่างล้านเท่าของอัตราการกัดกร่อนตามขอบเขตเกรนนี้เป็นหลักฐานทางวิศวกรรมที่อยู่เบื้องหลังกฎง่ายๆ: "การเชื่อม=ใช้เกรด L"

คู่มือการใช้งาน - เมื่อใดจึงควรเลือก 304 กับ 304L

กฎห้าข้อในการเลือกระหว่าง 304 ถึง 304L

กฎข้อที่ 1ส่วนประกอบจะเชื่อมหรือไม่? - หากใช่ ให้ใช้ 304L หรือ dual{2}}certified 304/304L คำถามเดียวนี้แก้ไขการตัดสินใจมากกว่า 80% ของ 304 กับ 304L การเชื่อมใดๆ - แม้แต่การเชื่อมแบบแทคเดี่ยว การติดแผ่นป้ายชื่อ และตัวยึดรองรับ - จะสร้าง HAZ ที่ไวต่ออาการแพ้ในมาตรฐาน 304

กฎข้อที่ 2ความหนาของผนังมากกว่า 3 มม. (1/8 นิ้ว) หรือไม่ - ถ้าใช่ ให้ใช้ 304L ส่วนที่หนากว่าจะเย็นลงช้ากว่าจากอุณหภูมิการเชื่อม ซึ่งช่วยยืดเวลาที่ใช้ในช่วงการแพ้ (425-870 องศา ) แผ่นหนา 25 มม.-อาจคงอยู่ในช่วงการแพ้เป็นเวลา 5-10 นาทีหลังการเชื่อม เทียบกับ 30-60 วินาทีสำหรับแผ่น 1.5 มม. ซึ่งนานกว่า 10 เท่าเพื่อให้เกิดการตกตะกอนของคาร์ไบด์

กฎข้อที่ 3ส่วนประกอบจะมองเห็นสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือไม่ - ถ้าใช่และเชื่อมแล้ว ให้ใช้ 304L "การกัดกร่อน" รวมถึงสภาพแวดล้อมที่ดูไม่รุนแรง เช่น น้ำประปา น้ำฝน อากาศชื้น กรดอาหาร (น้ำส้มสายชู น้ำผลไม้) สารเคมีในการทำความสะอาด กระบวนการคอนเดนเสท IGC ไม่ต้องการกรดเข้มข้น - แต่ต้องการเพียงอิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้างเซลล์กัลวานิกระหว่างขอบเขตเกรนของโครเมียม-ที่หมดลง (แอโนด) และเกรนโดยรอบ (แคโทด)

กฎข้อที่ 4น้ำยาหลังการเชื่อม-อบอ่อนเป็นไปไม่ได้หรือทำไม่ได้จริงหรือ? - ถ้าใช่ ให้ใช้ 304L การหลอมสารละลายต้องใช้ความร้อนถึง 1,040-1,150 องศา ตามด้วยการดับน้ำอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้สำหรับ: ท่อเชื่อมภาคสนาม- ถังขนาดใหญ่ อุปกรณ์ที่ติดตั้ง การซ่อมแซม ส่วนประกอบผนังบางที่อาจบิดเบี้ยว และส่วนประกอบที่มีพื้นผิวเครื่องจักรที่จะออกซิไดซ์ ในกรณีเหล่านี้ 304L เป็นเพียงตัวเลือกเดียว

กฎข้อที่ 5อุณหภูมิในการทำงานสูงกว่า 425 องศา (800 องศา F) หรือไม่ - หากใช่ ให้พิจารณา 304H แทน. 304 มีความแข็งแกร่งของอุณหภูมิสูงกว่า-เล็กน้อยดีกว่า 304L เล็กน้อย แต่ถ้าส่วนประกอบมีการเชื่อมและทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 425 องศา 304H (UNS S30409, 0.04-0.10% C พร้อมขนาดเกรนที่ควบคุมมากกว่าหรือเท่ากับ ASTM 7) จะให้ทั้งความแข็งแรงของการคืบและการปฏิบัติตามรหัส ASME ห้ามใช้ 304 หรือ 304L สำหรับภาชนะรับความดันที่มีรหัส ASME ที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 425 องศา โดยไม่ตรวจสอบความเค้นที่อนุญาต

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ตัว "L" ใน 304L ย่อมาจากอะไร

ตอบ: "L" ย่อมาจาก "คาร์บอนต่ำ" สแตนเลส 304L มีปริมาณคาร์บอนสูงสุด 0.03% เทียบกับ 0.08% สำหรับมาตรฐาน 304 ปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่านี้ป้องกันการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเกรนระหว่างการเชื่อม ซึ่งเป็นสาเหตุของการกัดกร่อนตามขอบเกรน (การผุกร่อนของการเชื่อม) การกำหนด "L" ถูกนำมาใช้โดย ASTM ในปี 1950 โดยเฉพาะเพื่อจัดการกับความล้มเหลวในการกัดกร่อนของการเชื่อมในอุปกรณ์แปรรูปทางเคมี

ถาม: 304L อ่อนกว่า 304 หรือไม่

ตอบ: ไม่มี - ที่อุณหภูมิห้อง 304 และ 304L มีแรงดึงและความแข็งแรงครากที่เหมือนกัน (ทั้งสองมีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐาน ASTM A240 ขั้นต่ำ: แรงดึง 515 MPa, ผลผลิต 205 MPa) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 425 องศา (800 องศา F) 304 คงความแข็งแกร่งที่สูงกว่าเล็กน้อย (ความเค้นที่อนุญาตสูงกว่าประมาณ 5-8% ที่ 500 องศาต่อรหัส ASME) แต่สำหรับการใช้งานที่ต่ำกว่า 400 องศา - ซึ่งรวมถึงการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ เกรดทั้งสองสามารถใช้แทนกันได้ในแง่ของความแข็งแกร่ง

ถาม: ฉันสามารถเชื่อม 304 ถึง 304L ได้หรือไม่

ตอบ: ใช่ - 304 และ 304L เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์สำหรับการเชื่อม ใช้โลหะเติม ER308L (TIG) หรือ E308L (แท่ง) ตัวเติมคาร์บอนต่ำ-ช่วยให้แน่ใจว่าโลหะเชื่อมมีความทนทานต่ออาการแพ้โดยไม่คำนึงถึงปริมาณคาร์บอนของโลหะฐาน ข้อควรพิจารณาเพียงอย่างเดียวคือด้าน 304 ของ HAZ อาจยังคงไวต่ออาการแพ้หากส่วนประกอบมีฤทธิ์กัดกร่อน

ถาม: 304L จำเป็นต้องผ่านการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม-หรือไม่

ตอบ: ไม่ - นี่คือข้อได้เปรียบพื้นฐานของ 304L ใน-สภาพการเชื่อม 304L ต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรนโดยไม่ต้อง-การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม. 304 ในทางตรงกันข้าม ต้องใช้การอบอ่อนสารละลายที่ 1,040-1,150 องศา + การชุบน้ำหลังการเชื่อมเพื่อคืนความต้านทานการกัดกร่อนหากส่วนประกอบเห็นว่ามีการกัดกร่อน

ถาม: dual-certified 304/304L คืออะไร

ตอบ: 304/304L ที่ได้รับการรับรองแบบ Dual- เป็นวัสดุที่ตรงตามข้อกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของทั้งสองเกรดไปพร้อมๆ กัน: คาร์บอนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03% (มาตรฐาน 304L), โครเมียม 18.0-20.0%, นิกเกิล 8.0-10.5% (มาตรฐาน 304) มันกลายเป็นผลิตภัณฑ์เริ่มต้นจากโรงงานสแตนเลสส่วนใหญ่เนื่องจากการกลั่น AOD สมัยใหม่โดยธรรมชาติจะมีระดับคาร์บอนต่ำกว่า 0.03% วัสดุที่ผ่านการรับรองแบบ Dual ช่วยให้คุณมีความสามารถในการเชื่อม 304L ในราคา 304 - และควรเป็นตัวเลือกแรกของคุณเมื่อมีวางจำหน่าย

ถาม: 304 เป็นสนิมหรือไม่

ตอบ: 304 และ 304L เป็น "สเตนเลส" - ไม่ใช่ "กันคราบ-" ทั้งสองเกรดต้านทานการเกิดสนิมในสภาพแวดล้อมในร่มและกลางแจ้งที่ไม่รุนแรงส่วนใหญ่ แต่สามารถเกิดสนิมที่พื้นผิว (คราบชา) ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์-อุดมสมบูรณ์ - โดยเฉพาะบริเวณชายฝั่งทะเลที่มีสเปรย์เกลือ นี่เป็นข้อจำกัดทั่วไปของตระกูล 304 ไม่ใช่ความแตกต่างระหว่าง 304 และ 304L สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์-อุดมสมบูรณ์ (น้ำทะเล ชายฝั่ง และ-เกลือน้ำแข็ง) ให้อัปเกรดเป็น 316L ซึ่งเพิ่มโมลิบดีนัม 2-3% เพื่อต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุน

ถาม: 304 กับ 304L กับ 316L - ฉันจะเลือกได้อย่างไร

ตอบ: เลือก 304/304L (ผ่านการรับรองสอง-) สำหรับการผลิตแบบเชื่อมตามวัตถุประสงค์ทั่วไป การแปรรูปอาหาร การใช้งานทางสถาปัตยกรรม และการบริการทางเคมีอ่อนที่ไม่มีคลอไรด์ เลือก 316L เมื่อสภาพแวดล้อมมีคลอไรด์ (น้ำทะเล ชายฝั่ง เกลือละลาย- กระบวนการทางเคมีด้วย Cl⁻) - 316L เพิ่มโมลิบดีนัม 2-3% สำหรับการต้านทานการเกิดหลุม เลือก 304H สำหรับภาชนะรับความดัน ASME ที่ทำงานสูงกว่า 425 องศา ซึ่งความแข็งแรงของการคืบเป็นสิ่งสำคัญ อย่าเลือกเกรดที่ไม่ใช่-L 304 สำหรับส่วนประกอบที่มีการเชื่อมซึ่งจะเห็นสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ถาม: ฉันจะตรวจสอบได้อย่างไรว่าวัสดุของฉันเป็น 304L จริงๆ ไม่ใช่ 304

ตอบ: ตรวจสอบรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) - จะต้องแสดงคาร์บอนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03% PMI (การระบุวัสดุเชิงบวก) โดยใช้ XRF แบบพกพาไม่สามารถแยกความแตกต่าง 304 จาก 304L ได้ เนื่องจาก XRF ไม่สามารถวัดคาร์บอนได้ (คาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่เบาเกินไปสำหรับการตรวจจับ XRF) วิธีการตรวจสอบภาคสนามที่เชื่อถือได้วิธีเดียวคือ Optical Emission Spectroscopy (OES) ซึ่งสามารถวัดปริมาณคาร์บอนได้ หากการตรวจสอบปริมาณคาร์บอนเป็นสิ่งสำคัญ ให้ขอการวิเคราะห์ทางเคมีในห้องปฏิบัติการหรืออาศัย MTR ของโรงงาน (EN 10204 ประเภท 3.1)