Ryðfrítt stál gráðu 304L: Millikornótt tæringarþol útskýrt

Hvað er millikorna tæring og hvers vegna skiptir það máli?

Millikorna tæring er staðbundin árás meðfram kornamörkum austenítísks ryðfríu stáls, af völdum krómeyðingar við hlið mörkanna. Þegar stálinu er haldið á hitabilinu u.þ.b. 425 til 815 gráður dreifist kolefni að kornamörkum og fellur út sem króm-rík karbíð af M23C6 gerð. Vegna þess að þessi karbíð myndast hraðar en króm getur dreifst til baka úr korninu, er þröngt svæði við hliðina á mörkunum eftir með minna en um það bil 11 til 12 prósent króm sem þarf til að viðhalda óvirku filmunni. Í ætandi umhverfi tærist það tæma svæði helst og stálið getur tapað styrk eða lekið þó að kornin sjálf líti vel út.

Þetta ástand er kallað ofnæmi. Það er oftast framkallað við suðu, þegar hita-svæðið við hlið suðunnar kólnar hægt í gegnum næmingarsviðið, eða við þjónustu eins og óviðeigandi hitameðferð eða útsetningu fyrir eldi. Staðlað einkunn 304, með 0,08 prósent hámarks kolefni, er næm fyrir þessu formi árásar í þungum-söfnuðum byggingu. Gráða 304L er til sérstaklega til að forðast það.

Efnasamsetning 304L

Taflan hér að neðan gefur upp -hitagreiningarkröfur fyrir 304L samkvæmt ASTM A240, gildandi staðli fyrir ryðfríu stálplötu, plötu og ræmur fyrir þrýstihylki og almenna notkun. Evrópski hliðstæðan er EN 1.4307 (X2CrNi18-9) samkvæmt EN 10088-2.

Frumefni	ASTM A240 304L, þyngd %	EN 1.4307, þyngd %
Kolefni, C	0,030 hámark	0,030 hámark
Mangan, Mn	2.00 hámark	2.00 hámark
Fosfór, P	0,045 hámark	0,045 hámark
Brennisteinn, S	0,030 hámark	0,015 hámark
Kísill, Si	0,75 hámark	1.00 hámark
Króm, Cr	17.5 - 19.5	17.5 - 19.5
Nikkel, Ni	8.0 - 10.5	8.0 - 10.5
Nitur, N	0,10 hámark	0,11 hámark
Járn, Fe	Jafnvægi	Jafnvægi

Hvernig-kolefnishönnunin kemur í veg fyrir næmingu

Kolefnismörkin upp á 0,030 prósent hámark eru hjarta 304L hönnunarinnar. Á þessu stigi er magn króms-karbíðs sem getur fallið út í suðulotu svo lítið að krómeyðingin helst undir þröskuldinum sem veldur kyrningaárás í notkun. Tvær hagnýtar afleiðingar fylgja:

Soðið tilbúningur í 304L er venjulega hægt að nota í -soðnu ástandi án eftir-suðuhitameðferðar, sem er mikill kostnaðar- og tímasetningarkostur fyrir stóra tanka, skip og rörkerfi.

Þungir hlutar og fjöl-suðu, sem kólna hægt og eyða meiri tíma á næmingarsviðinu, eru mun öruggari í 304L en í venjulegu 304.

Það er samt góð venja að stjórna suðuhitainntakinu og millihitastiginu og forðast óþarfa útsetningu fullunna hlutans fyrir 425 til 815 gráðu bilinu, til dæmis við heitmótun eða álagslosun. Þar sem þjónustuhitastigið sjálft er hátt verður að athuga hönnunarkóðann, vegna þess að lág-kolefnisstig eru takmörkuð við há-hitaþrýstingsþjónustu.

Vélrænir eiginleikar 304L

Samkvæmt ASTM A240 skulu -lausnarglöðuð 304L plata, lak og ræma uppfylla eftirfarandi kröfur um stofuhita:-

Eign	Krafa
Togstyrkur	485 MPa mín
Afrakstursstyrkur, 0,2% á móti	170 MPa mín
Lenging í 2 tommu (50 mm)	40% mín
hörku	217 HBW max, 95 HRB max

Þessi herbergishitagildi- eru þau sömu og krafist er fyrir staðal 304; Helsti munurinn á þessum tveimur flokkum er tæringarhegðun í soðinni þjónustu, ekki styrkur.

Staðfestingarprófun fyrir millikorna tæringu

Þegar forskrift krefst sönnunar á millikorna-tæringarþol, er staðlaða prófunarpakkan ASTM A262, aðferðir A til E:

Æfing A: oxalsýruetspróf, hröð skimunaraðferð sem flokkar örbygginguna sem ásættanlega eða grunsamlega.

Æfing C: sjóðandi saltpéturssýruprófið, einnig kallað Huey prófið, sem mælir þyngdartap á fimm 48 klukkustunda tímabilum.

Æfing E: kopar-koparsúlfat-16 prósent brennisteinssýruprófið, einnig kallað Strauss prófið, þar sem bogið sýni má ekki sýna sprungur eftir útsetningu.

Fyrir gryfjuþol í klóríðmiðlum eru ASTM G48 Aðferðir A og C notaðar til að meta gryfju- og sprungutæringu. Prófunarmiðar eru venjulega teknir úr sömu hita- og hitameðferð og framleiðsluefnið og niðurstöðurnar eru skráðar á verksmiðjuprófunarvottorðinu.

Forrit og athugasemdir við val

Soðið tankar, ílát og leiðslur fyrir matvæli, mjólkurvörur, brugghús, drykkjarvörur og lyfjavinnslu þar sem hreinsiefni og klóríð eru til staðar.

Byggingar- og burðarvirki sem eru soðin og verða fyrir andrúmslofti utandyra eða sjávar.

Hita-skipti og þrýstihylki- þar sem L einkunn er tilgreind til að forðast hitameðhöndlun eftir-suðu.

Athugaðu að ASME hönnunarreglur fyrir þrýstihylki takmarka lága-kolefnis L flokkun við hámarksþjónustuhitastig sem er um 425 gráður; þar fyrir ofan ætti að íhuga há-kolefni 304H eða stöðugar einkunnir.

Algengar spurningar

Q1. Hver er munurinn á 304 og 304L ryðfríu stáli?
Eini viljandi munurinn er kolefni: 304 leyfir 0,08 prósent að hámarki, en 304L takmarkar kolefni við 0,030 prósent. 304L þolir tæringu á milli korna eftir suðu og þarfnast engrar eftir-suðuhitameðferðar, á meðan þungir soðnir hlutar í 304 geta næmt.

Q2. Hvað veldur millikorna tæringu í ryðfríu stáli?
Útsetning fyrir 425 - 815 gráðu fellur út krómkarbíð við kornamörk og eyðir króm á aðliggjandi svæðum undir því sem þarf til aðgerðarleysis. Ætandi miðlar ráðast síðan helst á tæmda kornsvæðin-.

Q3. Þarf 304L eftir-suðuhitameðferð?
Venjulega nei. Lágt kolefnisinnihald heldur næmingu undir skaðlegum viðmiðunarmörkum, þannig að 304L suðu eru notaðar í -soðnu ástandi. Lausnglæðing er aðeins nauðsynleg ef efnið var hitað upp í næmingarsviðið við vinnslu eða þjónustu.

Q4. Hvað er evrópskt jafngildi 304L?
EN 1.4307 (X2CrNi18-9) samkvæmt EN 10088-2, með sömu kolefnismörk upp á 0,030 prósent, sömu króm- og nikkelsvið og strangari brennisteinsmörk upp á 0,015 prósent.

Q5. Er 304L veikari en 304?
Nei. Samkvæmt ASTM A240 þurfa báðar einkunnir 485 MPa lágmarks togstyrk og 170 MPa lágmarks uppskeruþol við stofuhita. Lág-kolefnisútgáfan er valin vegna tæringargetu, ekki styrks.

Q6. Hvernig er millikorna tæringarprófun?
Aðallega samkvæmt ASTM A262 aðferðum A, C og E, bætt við ASTM G48 fyrir gryfju- og sprungutæringu. Prófunarniðurstöður eru skjalfestar á prófunarvottorðinu gegn tilgreindri framkvæmd.