316LN กับ 316L: ไนโตรเจน-ออสเตนิติกเสริมความแข็งแกร่งสำหรับไครโอเจนิกและการใช้งานที่มีความแข็งแรงสูง-

316LN คืออะไร และแตกต่างจาก 316L อย่างไร

316LN (UNS S31653) คือ 316L ที่จงใจเติมไนโตรเจนในช่วง 0.10-0.16% ในระหว่างการหลอม และการเติมเพียงครั้งเดียวนั้นเป็นสิ่งที่แยกเกรดทั้งสอง - 316LN เพื่อรักษาคาร์บอนต่ำของ 316L และความต้านทานต่ออาการแพ้จากการเชื่อม ขณะเดียวกันก็ได้รับความแข็งแกร่งที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจากผลการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งของไนโตรเจน

ไนโตรเจนเป็นอะตอมคั่นระหว่างหน้าขนาดเล็กที่อยู่ระหว่างอะตอมของเหล็กในโครงผลึกออสเทนไนต์ เช่นเดียวกับที่คาร์บอนทำในมาตรฐาน 316. เนื่องจากไนโตรเจนให้ผลการเสริมกำลังแก่คาร์บอนที่คล้ายกันโดยปราศจากปัญหาการตกตะกอนของคาร์ไบด์-ที่ทำให้เกิดอาการแพ้ จึงช่วยให้นักโลหะวิทยาสามารถกู้คืนความแข็งแรงของผลผลิตที่ได้รับเมื่อคาร์บอนลดลงเพื่อผลิตเกรดคาร์บอน "L" ต่ำ-ตั้งแต่แรก ผลลัพธ์ที่ได้คือเกรดที่ส่งผลให้การขาดดุลด้านกำลังของ 316L ได้รับการแก้ไขโดยไม่ต้องเปิดช่องโหว่ในการกัดกร่อนของการเชื่อม-อีกครั้ง

แหล่งที่มา: ข้อกำหนดมาตรฐาน ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A479/A479M

316LN และ 316L เปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมีอย่างไร

316LN และ 316L มีช่วงโครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม และคาร์บอนเหมือนกัน ความแตกต่างเชิงองค์ประกอบทั้งหมดคือปริมาณไนโตรเจนขั้นต่ำที่ควบคุมได้ซึ่ง 316L ไม่มีอยู่

ที่มา: ข้อกำหนดด้านองค์ประกอบ ASTM A240/A240M สำหรับ UNS S31653 และ UNS S31603

เนื่องจากการเติมไนโตรเจนจำเป็นต้องมีการควบคุมการหลอม (โดยทั่วไปคือ AOD หรือ VOD การกลั่น) เพื่อให้อยู่ในช่วงที่แคบและเชื่อถือได้ ใบรับรองโรงงาน 316LN จึงควรได้รับการตรวจสอบปริมาณไนโตรเจนตามจริงโดยเทียบกับหน้าต่าง 0.10-0.16% แทนที่จะสันนิษฐานจากชื่อเกรดเพียงอย่างเดียว

316LN แข็งแกร่งกว่า 316L มากแค่ไหน?

316LN มีความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำที่ 205 MPa เทียบกับ 170 MPa ของ 316L ที่ 170 MPa - เพิ่มขึ้นประมาณ 20% - และมีความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำที่สูงขึ้นเล็กน้อยเช่นกัน ในขณะที่ทั้งสองเกรดยังคงการยืดตัวขั้นต่ำที่ 40% เท่าเดิม

แหล่งที่มา: ข้อกำหนดคุณสมบัติเชิงกลขั้นต่ำ ASTM A240/A240M สำหรับ UNS S31653 และ UNS S31603 อุณหภูมิห้อง สภาพอบอ่อน

ต่างจากความแข็งแรงที่ได้รับจากคาร์บอนในมาตรฐาน 316 ผลการเสริมกำลังของไนโตรเจนไม่ได้มาด้วยต้นทุนของการยืดตัวหรือความต้านทานต่อความไวต่อการเชื่อม - 316LN คงการยืดตัวขั้นต่ำของ 316L เต็ม 40% ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบทางโลหะวิทยาที่สำคัญ ไนโตรเจนมีมากกว่าคาร์บอนในฐานะองค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่งในเกรดคาร์บอนต่ำ-

ไนโตรเจนปรับปรุงประสิทธิภาพการแช่แข็งโดยไม่สูญเสียความเหนียวได้อย่างไร

ทั้ง 316LN และ 316L คงค่าความเหนียวออสเทนนิติกไว้เต็มที่จนถึงอุณหภูมิแช่แข็ง เนื่องจากไม่มีเฟสเฟอร์ไรต์ที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงแบบเหนียว-ถึง-แบบเปราะ และผลการเสริมกำลังของไนโตรเจนจริงๆ จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่ลดลง - ซึ่งหมายความว่าข้อได้เปรียบด้านความแข็งแกร่งของ 316LN เหนือ 316L จะกว้างขึ้น แทนที่จะแคบลง ที่สภาวะการแช่แข็ง

แนวโน้มความแข็งแกร่งของไครโอเจนิกส์นั้นสอดคล้องกับข้อมูลแรงดึงที่อุณหภูมิต่ำ-สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกชนิดผสมไนโตรเจน- 316L- ค่าที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ รูปแบบผลิตภัณฑ์ และวิธีการทดสอบ และควรได้รับการยืนยันกับ-ข้อมูลการทดสอบเฉพาะโครงการสำหรับการใช้งานการออกแบบ

ความแข็งแรง - ที่รวมกันนี้จะเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำโดยไม่สูญเสียความเหนียวที่สอดคล้องกัน - จึงเป็นเหตุผลว่าทำไม 316LN จึงถูกกำหนดไว้สำหรับการใช้งานโครงสร้างแบบไครโอเจนิกที่มีความต้องการสูง เช่น โครงสร้างรองรับแม่เหล็กยิ่งยวดและอุปกรณ์แรงดันก๊าซเหลว- ซึ่งคุณสมบัติทั้งสองมีความสำคัญพร้อมกัน

316LN และ 316L เปรียบเทียบความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างไร

316LN มี PREN สูงกว่า 316L เล็กน้อย เนื่องจากไนโตรเจนเป็นศัพท์หนึ่งในสูตรต้านทานการเกิดรูพรุน และไนโตรเจนยังให้ความต้านทานเพิ่มเติมต่ออาการแพ้ นอกเหนือจากปริมาณคาร์บอนต่ำเพียงอย่างเดียวที่ทำได้ - ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพการกัดกร่อนของ 316LN เท่ากับหรือดีกว่า 316L เล็กน้อย ไม่เคยแย่ลงเลย

เพรน=%Cr + (3.3 x %Mo) + (16 x %N) *ไนโตรเจน 316L ไม่ใช่ค่าขั้นต่ำที่ระบุภายใต้ ASTM A240 0.05% เป็นค่าโรงสีตัวแทนที่ใช้สำหรับการเปรียบเทียบเชิงเปรียบเทียบ เทียบกับช่วงขั้นต่ำ 0.10-0.16% ที่รับประกันของ 316LN

การมีส่วนร่วมของไนโตรเจนในการต้านทานการแพ้เป็นประโยชน์รองมากกว่าเหตุผลหลักในการระบุ 316LN: คาร์บอนต่ำยังคงเป็นตัวควบคุมหลักในการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์บริเวณแนวเชื่อม-ในทั้งสองเกรด และไนโตรเจนให้การปกป้องแบบเพิ่มหน่วยเหนือเส้นพื้นฐานนั้น แทนที่จะแทนที่

ไนโตรเจนส่งผลต่อความสามารถในการเชื่อมหรือการเลือกโลหะฟิลเลอร์หรือไม่?

316LN เชื่อมด้วยโลหะตัวเติมคาร์บอนต่ำ-แบบเดียวกับที่ใช้กับ 316L และการถ่ายโอนไนโตรเจนผ่านส่วนโค้งการเชื่อมมีความน่าเชื่อถือมากกว่าองค์ประกอบอย่างไททาเนียม ดังนั้นคราบเชื่อมจึงสามารถรักษาส่วนแบ่งที่สำคัญของประโยชน์ในการเสริมไนโตรเจนของโลหะฐาน-ได้

โลหะตัวเติมมาตรฐานยังคงเป็น ER316L หรือ E316L สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ในกรณีที่การจับคู่ระดับไนโตรเจนของโลหะฐาน-มีความสำคัญต่อการออกแบบที่อนุญาต อาจมีการระบุตัวเติมที่ควบคุมไนโตรเจน- เช่น ER316LN

เนื่องจากไนโตรเจน (ต่างจากไทเทเนียม) จะถูกกักเก็บไว้อย่างดีทั่วส่วนโค้ง คราบเชื่อม 316LN จึงสามารถเข้าใกล้-ความแข็งแรงของโลหะฐานได้ใกล้กว่าที่เป็นไปได้ด้วยเกรดที่เสถียรของไทเทเนียม-

คาร์บอนต่ำในทั้งสองเกรดยังคงควบคุมการต้านทานการแพ้ระหว่างการเชื่อม การปฏิบัติด้านอุณหภูมิความร้อนมาตรฐาน-อินพุตและอินเตอร์พาส-สำหรับ 316L โดยทั่วไปจะใช้ได้กับ 316LN เช่นกัน

คุณสมบัติของขั้นตอนตาม ASME มาตรา IX ควรยืนยัน-คุณสมบัติทางกลของโลหะเชื่อมโดยอิสระ เนื่องจากการเจือจางของฟิลเลอร์สามารถเปลี่ยนปริมาณไนโตรเจนของตะกอนจากค่าโลหะฐาน-

ซึ่งทำให้การเชื่อม 316LN กับมาตรฐานความแข็งแกร่งที่ตรงกัน-ได้ง่ายกว่าเกรดที่มีความเสถียรอย่าง 316Ti ซึ่งองค์ประกอบที่ทำให้เสถียรไม่สามารถถ่ายโอนผ่านส่วนโค้งได้อย่างน่าเชื่อถือเลย

ผนัง-ความหนาหรือน้ำหนักที่ประหยัดของ 316LN มีมากกว่า 316L มากแค่ไหน

ความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำที่สูงขึ้นประมาณ 20% ของ 316LN ทำให้ความหนาของผนังลดลงตามสัดส่วนสำหรับผลผลิต-แรงกดที่ควบคุมและการออกแบบโครงสร้าง - ซึ่งมีความหมายแต่ประหยัดได้น้อยกว่าข้อเสนอเกรดดูเพล็กซ์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเลือก 316LN เมื่อต้องรักษาความเหนียวจากการแช่แข็งไว้ควบคู่ไปกับความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น

ตัวเลขการลดความหนาของผนัง-เป็นตัวแทนและต้องได้รับการยืนยันโดย-การคำนวณความเค้นเฉพาะของโครงการโดยเทียบกับโค้ดการออกแบบที่ใช้บังคับ แตกต่างจากเกรดดูเพล็กซ์ตรงที่ 316LN ไม่มีการลดความหนาแน่น ดังนั้นการลดน้ำหนักจึงมาจากการลดความหนาโดยสิ้นเชิง

สำหรับโครงการที่มีน้ำหนัก 316LN เทียบกับดูเพล็กซ์ 2205 เพื่อการลดน้ำหนักโดยเฉพาะ ปัจจัยในการตัดสินใจมักจะเป็นช่วงอุณหภูมิและความเหนียว: 316LN เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องเมื่อบริการไครโอเจนิกหรือความสามารถในการขึ้นรูปสูงตัดเกรดดูเพล็กซ์ออก แม้ว่าการประหยัดความหนาของผนัง-จะน้อยกว่าก็ตาม

ความแตกต่างด้านต้นทุนระหว่าง 316LN และ 316L คืออะไร?

โดยทั่วไปแล้ว 316LN จะมีค่าพรีเมียมเพียงเล็กน้อยเท่านั้นมากกว่า 316L โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงประมาณ 5 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากไนโตรเจนเป็นสารเจือที่ไม่แพง - ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมส่วนใหญ่มาจากการควบคุมการหลอมเหลวที่เข้มงวดมากขึ้น (การกลั่น AOD/VOD) ซึ่งจำเป็นเพื่อให้ได้ช่วงไนโตรเจนที่เชื่อถือได้ ไม่ใช่จากไนโตรเจนเอง

ตัวขับเคลื่อนต้นทุนโลหะผสม: ไนโตรเจนเป็นต้นทุนที่เพิ่มขึ้น-ต่ำเมื่อเทียบกับนิกเกิลหรือโมลิบดีนัม ดังนั้น-ต้นทุนวัตถุดิบที่แตกต่างกันระหว่าง 316LN และ 316L จึงมีขนาดเล็ก

ตัวขับเคลื่อนต้นทุนกระบวนการ: การชนหน้าต่างไนโตรเจน 0.10-0.16% ได้อย่างน่าเชื่อถือ ต้องใช้วิธีปฏิบัติในการหลอมที่มีการควบคุมมากกว่าการผลิต 316L มาตรฐาน ซึ่งมีส่วนได้ส่วนเสียส่วนใหญ่

มีจำหน่าย: 316LN มีความเชี่ยวชาญมากกว่า 316L และโดยทั่วไปผลิตตามคำสั่งสำหรับโครงการนิวเคลียร์ ไครโอเจนิก หรือโค้ด- แทนที่จะดำเนินการเป็นสต็อกทั่วไปในวงกว้าง

มูลค่าวงจรชีวิต: โดยที่การออกแบบได้รับผลตอบแทน- ผนัง-การลดความหนาของผนัง 316LN ช่วยให้สามารถชดเชยบางส่วนหรือทั้งหมดได้ต่อ-พรีเมียมกิโลกรัมที่พอประมาณ ซึ่งในหลักการคล้ายกับ (แม้ว่าจะมีขนาดน้อยกว่า) เคส duplex 2205

อุตสาหกรรมและการใช้งานใดบ้างที่ใช้ 316LN

316LN ได้รับการระบุเมื่อใดก็ตามที่รหัสการออกแบบหรือข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพต้องการความแข็งแกร่งที่รับประกันได้สูงกว่า 316L ในขณะที่ยังคงต้องการความสามารถในการเชื่อมด้วยคาร์บอนต่ำ-และความเหนียวในการแช่แข็งอย่างเต็มรูปแบบ - ของ 316L พลังงานนิวเคลียร์ อุปกรณ์แช่แข็งและตัวนำยิ่งยวด และส่วนประกอบโครงสร้างแรงดันสูง-เป็นตลาดหลัก

เมื่อใดที่คุณควรเลือก 316L แทนที่จะเป็น 316LN

เลือก 316L เมื่อใดก็ตามที่แอปพลิเคชันไม่มีเหตุผลด้านความแข็งแกร่ง-หรือโค้ด-ที่ขับเคลื่อนด้วยความต้องการการเพิ่มความแข็งแกร่งของผลผลิตของไนโตรเจน- เนื่องจาก 316L นั้นมีอยู่ในคลังในวงกว้างกว่า แหล่งที่มาง่ายกว่า และมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าสำหรับส่วนต่างความแข็งแกร่งที่การออกแบบไม่ต้องการ

การออกแบบไม่ได้รับ-การควบคุมผลผลิต หรือความหนาของผนังที่ต้องการถูกกำหนดโดย-เกจขั้นต่ำหรือการกัดกร่อน-กฎค่าเผื่อมากกว่าความแข็งแกร่ง → 316L

การใช้งานคืองานเชื่อมทั่วไป อาหาร ยา หรืองานสถาปัตยกรรมที่ไม่มีโปรแกรมควบคุมรหัสไครโอเจนิกหรือนิวเคลียร์ → 316L

โครงการต้องการ-วัตถุดิบในสต็อคตามกำหนดเวลาที่จำกัด 316LN มักเป็นโรงงาน-ตามคำสั่งซื้อมากกว่าสต็อกในชั้นวาง → 316L

รหัสที่ใช้บังคับ (เช่น รหัสนิวเคลียร์ ASME) หรือข้อกำหนดการออกแบบการแช่แข็ง/ความแข็งแกร่งสูง- เรียกร้องให้มีช่วงไนโตรเจนที่รับประกันของ 316LN และความเครียดที่อนุญาตได้สูงกว่า → 316LN

ส่วนประกอบจะต้องคงความเหนียวและความเหนียวไว้เต็มที่ที่อุณหภูมิไครโอเจนิกส์ ขณะเดียวกันก็รับน้ำหนักได้มากกว่าการออกแบบมาตรฐาน 316L ที่อนุญาต → 316LN

หากตัวขับเคลื่อนที่แท้จริงคือการลดน้ำหนักมากกว่าความทนทานต่อการแช่แข็งโดยเฉพาะ และอุณหภูมิการใช้งานเอื้ออำนวย ควรประเมิน duplex 2205 ด้วย - โดยให้ผนังที่ใหญ่กว่า-การลดความหนาของผนังมากกว่า 316LN โดยมีต้นทุนเป็นข้อได้เปรียบด้านความเหนียวจากการแช่แข็งของ 316LN

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: 316LN เหมือนกับไนโตรเจน-ที่เติมมาตรฐาน 316 หรือไม่

ตอบ: ไม่. 316LN เป็นการรวมคาร์บอนต่ำ (เช่น 316L) กับการรับประกันไนโตรเจนขั้นต่ำที่ 0.10-0.16% มาตรฐาน 316 อาจมีไนโตรเจนโดยบังเอิญ แต่ไม่มีไนโตรเจนขั้นต่ำตามที่ระบุ และยังคงรักษาคาร์บอนที่สูงกว่า (สูงสุด 0.08%) แทนที่จะเป็นค่าสูงสุด 0.030% ของ 316LN

ถาม: 316LN มีราคาสูงกว่า 316L อย่างมากหรือไม่

ตอบ: ไม่ใช่เรื่องดราม่า เนื่องจากไนโตรเจนเป็นธาตุผสมที่มีราคาไม่แพง ค่าพรีเมียมสำหรับ 316LN ที่มากกว่า 316L โดยทั่วไปจะพอประมาณ (ประมาณ 5-15%) โดยได้แรงหนุนหลักจากวิธีการหลอมที่มีการควบคุมมากกว่า ซึ่งจำเป็นเพื่อให้ได้ช่วงไนโตรเจนที่เชื่อถือได้ ไม่ใช่จากวัตถุดิบที่มีราคาแพง

ถาม: 316LN สามารถใช้กับบริการแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่า -196 องศา ได้หรือไม่ ?

ก. ใช่. ทั้ง 316LN และ 316L เป็นเกรดออสเตนิติกเฟสเดียว-ที่ไม่มีการเปลี่ยนผ่านของความเหนียว-เป็น- และทั้งสองเป็นตัวเลือกที่กำหนดไว้สำหรับบริการไครโอเจนิกส์. 316LN เพิ่มความแข็งแกร่งของผลผลิตที่รับประกันได้สูงกว่า นอกเหนือจากความเหนียวของการไครโอเจนิกแบบเดียวกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงนิยมใช้เมื่อความหนาของผนังไครโอเจนิกมีขนาดเทียบกับความแข็งแรงของผลผลิต

ถาม: 316LN สามารถใช้แทน duplex 2205 ได้หรือไม่ เพื่อลดน้ำหนัก

ตอบ: ไม่ได้โดยตรง. 2205ให้ผนังที่ใหญ่กว่า-การลดความหนาของผนัง (ประมาณ 30-50% เทียบกับ 316L) แต่ไม่เหมาะสำหรับการแช่แข็งด้วยความเย็นและมีความเหนียวต่ำกว่า. 316LN ให้ความหนาที่ลดลงน้อยลงแต่ยังคงมีความหมาย (ประมาณ 10-20%) ในขณะที่ยังคงรักษาความเหนียวจากการแช่แข็งของ 316L ไว้ได้อย่างเต็มที่และความเหนียวในการขึ้นรูป

ถาม: ไนโตรเจนส่วนเกินใน 316LN ทำให้เกิดปัญหาในการเชื่อมหรือไม่?

ตอบ: ไม่มีปัญหาที่สำคัญในการปฏิบัติมาตรฐาน การถ่ายโอนไนโตรเจนผ่านอาร์คการเชื่อมมีความน่าเชื่อถือมากกว่าองค์ประกอบต่างๆ เช่น ไทเทเนียม และโดยทั่วไปจะใช้ขั้นตอนการเชื่อมมาตรฐาน 316L และโลหะตัวเติม ในกรณีที่การจับคู่ฐาน-การออกแบบโลหะที่อนุญาตถือเป็นสิ่งสำคัญ สามารถระบุโลหะเติมที่ควบคุมด้วยไนโตรเจน-ได้ และการเชื่อมมีคุณสมบัติตามนั้น