316Ti กับ 316L: สเตนเลสคาร์บอนออสเตนิติกที่มีความเสถียรเทียบกับต่ำ- สำหรับโครงสร้างแบบเชื่อม

316L เป็นค่าเริ่มต้นที่ถูกต้องสำหรับการเชื่อมส่วนใหญ่ที่อุณหภูมิแวดล้อมและอุณหภูมิปานกลาง เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนต่ำพิเศษ- (สูงสุด 0.030%) อยู่แล้ว ป้องกันการเกิดอาการแพ้ระหว่างการเชื่อมแบบซิงเกิล- และแบบหลาย-มาตรฐาน316Ti (UNS S31635)จะได้รับตำแหน่งเฉพาะในการบริการอุณหภูมิสูง-ที่ยั่งยืนเท่านั้น (ประมาณ 425-815 องศา / 800-1500 องศา F) เช่น ระบบไอเสีย หม้อไอน้ำ และรหัสภาชนะรับความดันของยุโรปบางรหัส ซึ่งการรักษาเสถียรภาพของไทเทเนียมต้านทานการตกตะกอนของคาร์ไบด์ได้ดีกว่าคาร์บอนต่ำเพียงอย่างเดียวภายใต้การสัมผัสที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน

สแตนเลส 316Ti และ 316L คืออะไร?

316Ti (UNS S31635) เป็นไทเทเนียม-เวอร์ชันเสถียรของเหล็กกล้าไร้สนิมประเภท 316 ในขณะที่ 316L (UNS S31603) เป็นเวอร์ชันคาร์บอนพิเศษ-ต่ำ-ของโลหะผสมฐานเดียวกัน - ทั้งสองมีอยู่เพื่อแก้ปัญหาเดียวกัน การกัดกร่อนตามขอบเกรนหลังการเชื่อม แต่โดยเส้นทางโลหะวิทยาที่แตกต่างกันสองเส้นทาง

ประเภทมาตรฐานสแตนเลส 316มีแนวโน้มที่จะเกิดอาการแพ้: ในระหว่างการเชื่อม โลหะที่อยู่ใกล้รอยเชื่อม (-โซนที่ได้รับผลกระทบความร้อนหรือ HAZ) จะเย็นลงอย่างช้าๆ ผ่านช่วง 425-815 องศา (800-1500 องศา F) ทำให้โครเมียมรวมกับคาร์บอนและตกตะกอนเป็นโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเกรน

สิ่งนี้จะทำให้โครเมียมหมดไปในพื้นที่ ทำให้-บริเวณขอบเขตของเกรนเสี่ยงต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน. 316L แก้ปัญหานี้โดยการกำจัดคาร์บอนส่วนใหญ่ออก เพื่อให้เหลือตะกอนเพียงเล็กน้อย. 316Ti แก้ไขด้วยวิธีที่แตกต่าง: โดยเติมไททาเนียม ซึ่งจะยึดเกาะกับคาร์บอนเป็นพิเศษเพื่อสร้างไททาเนียมคาร์ไบด์ โดยปล่อยโครเมียมให้เป็นอิสระเพื่อรักษาชั้นพาสซีฟไว้ แม้ว่าระดับคาร์บอนธรรมดา (สูงกว่า) จะยังคงอยู่ก็ตาม

แหล่งที่มา: ข้อกำหนดมาตรฐาน ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M

316Ti และ 316L เปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมีอย่างไร

316Ti และ 316L มีช่วงโครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัมที่เกือบจะเหมือนกัน ความแตกต่างที่ชัดเจนคือ 316Ti ปล่อยคาร์บอนได้มากกว่าสองเท่าของ 316L เนื่องจากการเติมไทเทเนียม ไม่ใช่คาร์บอนต่ำ เป็นสิ่งที่ควบคุมอาการแพ้

ที่มา: ข้อกำหนดด้านองค์ประกอบ ASTM A240/A240M สำหรับ UNS S31635 และ UNS S31603

ค่าต่ำสุดของไทเทเนียมไม่ใช่เปอร์เซ็นต์คงที่ โดยจะเชื่อมโยงโดยตรงกับปริมาณคาร์บอนและไนโตรเจนที่ความร้อนมีอยู่จริง ซึ่งแสดงเป็นอัตราส่วนความเสถียร

Ti Stabilization Ratio คืออะไร และเหตุใดจึงควบคุมความต้านทาน IGC

ข้อกำหนดการรักษาเสถียรภาพของ ASTM A240 สำหรับ 316Ti คือ Ti มากกว่าหรือเท่ากับ 5 x (%C + %N) ซึ่งรับประกันว่าจะมีไททาเนียมเพียงพอที่จะพันธะกับอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจนที่มีอยู่ทั้งหมดก่อนที่โครเมียมจะสามารถ - อัตราส่วนนี้ ไม่ใช่เปอร์เซ็นต์ไทเทเนียมดิบ คือสิ่งที่กำหนดว่าความร้อนที่กำหนดจะเสถียรอย่างเหมาะสมหรือไม่

ในทางปฏิบัติ หมายความว่าใบรับรองโรงงานสำหรับ 316Ti ควรได้รับการตรวจสอบโดยเทียบกับปริมาณคาร์บอนและไนโตรเจนตามจริงของความร้อนจำเพาะนั้น ไม่ใช่แค่กับเพดานไทเทเนียมสูงสุด 0.70% เท่านั้น ความร้อนที่มีคาร์บอนไปถึงระดับสูงสุด 0.08% ต้องใช้ไททาเนียมมากกว่าตามสัดส่วนเพื่อให้คงความเสถียรเต็มที่มากกว่าความร้อนที่มีคาร์บอนใกล้ 0.03% EETA จัดหา 316Ti พร้อมรายงานการทดสอบโรงงานแบบเต็ม (MTR) เพื่อให้สามารถตรวจสอบอัตราส่วนความเสถียรด้วยความร้อนได้

316Ti และ 316L ต้านทานการแพ้ที่อุณหภูมิต่างกันได้อย่างไร

316L ต้านทานการแพ้ได้อย่างเพียงพอผ่านช่วงอุณหภูมิที่การเชื่อมโครงสร้างและกระบวนการส่วนใหญ่ผ่าน แต่ 316Ti สามารถรักษาความต้านทานดังกล่าวไว้เหนือการสัมผัสที่อุณหภูมิสูง-ได้นานกว่ามาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงถูกกำหนดไว้สำหรับบริการที่อุณหภูมิสูง-อย่างต่อเนื่อง แทนที่จะใช้สำหรับการเชื่อมเพียงอย่างเดียว

พฤติกรรมการแพ้ที่อธิบายไว้ที่นี่เป็นไปตามกลไกการตกตะกอนของโครเมียม-คาร์ไบด์ (วิธีทดสอบ ASTM A262) ที่นำมาใช้กับเกรดออสเทนนิติกที่มีคาร์บอนต่ำ-

โลหะเติมเชื่อมชนิดใดที่ควรใช้สำหรับ 316Ti และ 316L?

การเชื่อมทั้ง 316Ti และ 316L มักจะทำด้วยโลหะเติม ER316L หรือ E316L เสมอ เนื่องจากไททาเนียมไม่สามารถถ่ายโอนข้ามส่วนเชื่อมได้อย่างน่าเชื่อถือ - ซึ่งหมายความว่า 316Ti จะให้ประโยชน์ในการรักษาเสถียรภาพของโลหะฐานและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน- แต่โดยทั่วไปแล้วการสะสมตัวของรอยเชื่อมนั้นจะขึ้นอยู่กับคาร์บอนต่ำ เช่นเดียวกับการเชื่อม 316L ทุกประการ

นี่เป็นจุดที่มักถูกมองข้ามในการเลือกใช้วัสดุ ไทเทเนียมออกซิไดซ์ได้ดีกว่าและส่วนใหญ่จะสูญเสียไปเป็นตะกรันและกระเด็นเมื่อถูกถ่ายโอนผ่านส่วนเชื่อม ดังนั้นไทเทเนียม-ที่เข้ากันกับโลหะเติมจึงไม่ใช่วิธีปฏิบัติทางการค้ามาตรฐาน ผลกระทบในทางปฏิบัติ:

ระบุตัวเติม ER316L (GTAW/GMAW) หรือ E316L-16/17 (SMAW) สำหรับทั้งโลหะพื้นฐาน 316Ti และ 316L เว้นแต่ข้อกำหนดของโครงการเรียกร้องให้ใช้ตัวเติมที่มีความเสถียรที่ตรงกันด้วยเหตุผลเฉพาะ

เนื่องจากโลหะเชื่อมมีคาร์บอนต่ำ-อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่คำนึงถึงเกรดโลหะฐาน- ประสิทธิภาพการกัดกร่อนของคราบเชื่อมจึงอยู่ภายใต้เคมีประเภท 316L- ในทั้งสองกรณี

ข้อได้เปรียบด้านการรักษาเสถียรภาพของ 316Ti เกิดขึ้นได้ในโลหะฐานที่ไม่ได้รับผลกระทบและ HAZ ด้านนอก โดยที่ความสมดุลของคาร์บอน-ไทเทเนียมดั้งเดิมยังคงอยู่

การทำความสะอาดหลังการเชื่อม- (การดองและการทู่ตาม ASTM A967) ยังคงจำเป็นสำหรับทั้งสองเกรดเพื่อขจัดสีความร้อนและคืนชั้นพาสซีฟที่แนวเชื่อม

คุณสมบัติทางกลของ 316Ti และ 316L เปรียบเทียบกันอย่างไร

316Ti ให้ผลผลิตขั้นต่ำและความต้านทานแรงดึงสูงกว่า 316L ในสภาวะอบอ่อนเล็กน้อย และยังคงความแข็งแรงไว้ได้ดีกว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ทั้งสองเกรดมีการยืดตัวขั้นต่ำเท่ากัน

แหล่งที่มา: ข้อกำหนดคุณสมบัติเชิงกลขั้นต่ำ ASTM A240/A240M สำหรับ UNS S31635 และ UNS S31603 อุณหภูมิห้อง สภาพอบอ่อน

316Ti และ 316L ความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนทั่วไปและรอยแยกต่างกันหรือไม่

ไม่มี - 316Ti และ 316L มีความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกทั่วไปเหมือนกัน เนื่องจากไทเทเนียมไม่ใช่คำในสูตร PREN และทั้งสองเกรดมีช่วงโครเมียม โมลิบดีนัม และไนโตรเจนเหมือนกัน ความแตกต่างทั้งหมดระหว่างพวกเขาคือความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรนหลังการเชื่อมหรือการสัมผัสความร้อน ไม่ใช่ความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนของคลอไรด์

อุตสาหกรรมและการใช้งานใดที่เหมาะกับแต่ละเกรด

316L มีบทบาทสำคัญต่องานเชื่อมทั่วไป อาหาร ยา และสถาปัตยกรรมที่อุณหภูมิแวดล้อมและปานกลาง ในขณะที่ 316Ti ได้รับการระบุไว้เป็นหลักสำหรับอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง-อย่างยั่งยืน และในภูมิภาคหรือรหัสที่มีการกำหนดลักษณะในอดีตสำหรับเกรดที่เสถียร

ต้นทุนและความพร้อมใช้งานเปรียบเทียบระหว่าง 316Ti และ 316L อย่างไร

โดยทั่วไปแล้ว 316Ti จะมีราคาพรีเมียมเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่มากกว่า 316L ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในช่วงประมาณ 5 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ แต่ความพร้อมในการใช้งานจริงนั้นมีความไม่สม่ำเสมอในระดับภูมิภาคมากกว่ามาก - 316L มีอยู่ในสต็อกเป็นหลักทุกที่ ในขณะที่ 316Ti นั้นพบเห็นได้ทั่วไปในยุโรป และสามารถรับระยะเวลารอคอยสินค้าหรือ-การสั่งซื้อขั้นต่ำของโรงงานที่อื่นได้นานกว่า

ตัวขับเคลื่อนต้นทุนโลหะผสม: ไทเทเนียมเป็นสารเติมแต่ง-ที่รักษาเสถียรภาพต้นทุนค่อนข้างต่ำ ดังนั้นวัตถุดิบ-ระดับพรีเมียมสำหรับ 316Ti มากกว่า 316L จึงน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น พรีเมียมของเกรดซูเปอร์โมลิบดีนัม 6%- ที่มากกว่า 316L มาก

การเก็บสต็อกตามภูมิภาค: 316Ti มักพบเห็นได้ทั่วไปในตลาดยุโรป (สะท้อนถึงประวัติศาสตร์อันยาวนานในข้อกำหนด DIN/EN) ในขณะที่ 316L เป็นสเตนเลสเริ่มต้นที่จัดเก็บในห่วงโซ่อุปทานในอเมริกาเหนือและเอเชียส่วนใหญ่

ระยะเวลาดำเนินการ: การระบุ 316Ti นอกภูมิภาคการเก็บสต็อกหลักอาจหมายถึงเวลารอคอยสินค้าของโรงงาน- แทนที่จะเป็น- การส่งมอบสต็อคในอดีต - ยืนยันความพร้อมก่อนที่จะกำหนดตารางเวลา

แนวโน้มการเปลี่ยนทดแทน: เนื่องจากเกรด L- สมัยใหม่ครอบคลุมเงื่อนไขการบริการส่วนใหญ่ที่ครั้งหนึ่งเคยต้องการความเสถียร ข้อมูลจำเพาะจำนวนมากจึงเปลี่ยนไปเป็น 316L ตามค่าเริ่มต้น โดยสงวน 316Ti สำหรับกรณีอุณหภูมิสูงขึ้นเฉพาะ-ซึ่งยังคงมีเหตุผลที่ชัดเจน

เมื่อใดที่คุณควรเลือก 316Ti มากกว่า 316L

เลือก 316Ti เมื่อส่วนประกอบเห็นการบริการแบบยั่งยืนในช่วงความไวแสง 425-815 องศา เมื่อโค้ดควบคุมหรือข้อกำหนดเฉพาะของไคลเอนต์เรียกร้องเกรดที่เสถียร หรือเมื่อจับคู่ระบบ 316Ti ที่มีอยู่ เลือก 316L สำหรับอย่างอื่นเป็นหลัก รวมถึงงานเชื่อมมาตรฐานโดยรอบและอุณหภูมิปานกลาง

• ส่วนประกอบทำงานอย่างต่อเนื่องหรือซ้ำๆ ในช่วง 425-815 องศา (800-1500 องศา F) → 316Ti
• การควบคุมรหัสการออกแบบ ข้อมูลจำเพาะของลูกค้า หรือมาตรฐานโรงงานที่มีอยู่ ต้องใช้เกรดที่มีความเสถียร → 316Ti
• การเปลี่ยนหรือขยายระบบ 316Ti ที่มีอยู่ (ท่อไอเสีย หม้อต้ม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน) → 316Ti เพื่อความสม่ำเสมอของวัสดุ
• โครงสร้างรอยเชื่อมอุณหภูมิถังและท่ออุณหภูมิมาตรฐาน-ถึง-ปานกลาง- → 316L
• การใช้งานด้านอาหาร ยา หรือสถาปัตยกรรมโดยไม่มี-การสัมผัสอุณหภูมิสูง → 316L
• กำหนดการของโครงการขึ้นอยู่กับ-ความพร้อมในสต็อกในอเมริกาเหนือหรือเอเชีย → 316L เว้นแต่ว่าระยะเวลารอคอยสินค้าของ 316Ti จะได้รับการยืนยันว่ายอมรับได้

หากความกังวลที่ทำให้เกิดคำถามคือการกัดกร่อนของคลอไรด์หรือน้ำทะเล มากกว่าที่จะทำให้เกิดอาการแพ้ต่ออุณหภูมิสูง- ไม่มีเกรดใดที่เป็นจุดเริ่มต้นที่ถูกต้อง - เกรดที่สูงกว่า-PREN เช่น 254SMO หรือเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ควรได้รับการประเมินแทน

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: 316Ti แข็งแกร่งกว่า 316L หรือไม่

ตอบ: ใช่ พูดง่ายๆ ก็คือ. 316Ti มีความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำที่ 205 MPa เทียบกับ 170 MPa สำหรับ 316L และความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำที่ 515 MPa เทียบกับ 485 MPa ภายใต้ ASTM A240 ทั้งสองมีการยืดตัวขั้นต่ำ 40% เท่ากัน

ถาม: ฉันสามารถเชื่อม 316Ti กับโลหะเติมแบริ่งไทเทเนียม-เพื่อให้เข้ากับโลหะฐานได้หรือไม่

ตอบ: ตามหลักปฏิบัติทางการค้ามาตรฐาน ไม่มี ไทเทเนียมออกซิไดซ์ได้ดีกว่าและไม่ถ่ายโอนผ่านอาร์กการเชื่อมได้อย่างน่าเชื่อถือ ดังนั้นจึงใช้ตัวเติม ER316L หรือ E316L สำหรับการเชื่อมทั้ง 316Ti และ 316L ดังนั้นการสะสมของรอยเชื่อมจึงอยู่ภายใต้เคมีคาร์บอนต่ำ-โดยไม่คำนึงว่าโลหะฐานชนิดใดจะถูกเชื่อมเข้าด้วยกัน

ถาม: 316Ti เหมือนกับสแตนเลส 321 หรือไม่

ตอบ: ไม่ ทั้งสองเกรดเป็นเกรดออสเตนิติกที่มีความเสถียร แต่ 321 มีความเสถียรโดยไม่มีไนโอเบียม- และใช้ตระกูล 18Cr-8Ni (ประเภท 304) ที่ไม่มีโมลิบดีนัม ในขณะที่ 316Ti ใช้ตระกูลประเภท 316 ที่มีแบริ่งโมลิบดีนัม พร้อมระบบป้องกันภาพสั่นไหวของไทเทเนียม. 316Ti ดังนั้นจึงมีความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกได้ดีกว่าอย่างเห็นได้ชัด มากกว่า 321 เนื่องจากมีปริมาณโมลิบดีนัม

ถาม: 316L จำเป็นต้องใช้เกรดเสถียรแทนหรือไม่

ตอบ: ได้ โดยเฉพาะสำหรับบริการอุณหภูมิสูง-อย่างต่อเนื่องในช่วงความไวแสง 425-815 องศา หรือในกรณีที่รหัสควบคุมหรือข้อกำหนดกำหนดให้ต้องใช้เกรดที่เสถียร สำหรับการเชื่อมแบบมาตรฐานโดยรอบและอุณหภูมิปานกลาง คาร์บอนต่ำของ 316L ก็เพียงพอแล้วในตัวเอง

ถาม: 316Ti และ 316L สามารถใช้แทนน้ำทะเลหรือคลอไรด์ได้หรือไม่

ตอบ: ใช่อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากไทเทเนียมไม่ได้ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนหรือรอยแยก - เกรดทั้งสองมี PREN เหมือนกัน ไม่ใช่ทางเลือกที่ดีสำหรับการสัมผัสคลอไรด์ที่รุนแรงหรือการสัมผัสน้ำทะเลทั้งหมด เกรดโมลิบดีนัม-ที่สูงกว่า เช่น 254SMO เป็นเส้นทางการอัพเกรดที่เหมาะสมสำหรับบริการนั้น