Rozdiely medzi nehrdzavejúcou oceľou radu 300
Austenitické nehrdzavejúce ocele série 300 sú súborom chrómniklových zliatin na báze železa, ktoré sú navrhnuté tak, aby odolávali korózii. To v kombinácii s vynikajúcou tvarovateľnosťou, odolnosťou proti opotrebovaniu a pevnosťou pri teplote z nich robí bežné konštrukčné materiály v potrubných systémoch.
Rozdiely medzi zliatinami sú nepatrné, ale zámerné. Aj keď sa dajú zameniť v mnohých aplikáciách, niekedy existuje ideálne riešenie. Výmena v takýchto situáciách môže znamenať ohrozenie životnosti.
Odolnosť proti korózii
Keďže odolnosť proti korózii je jedným z hlavných dôvodov, prečo sa koncoví používatelia rozhodnú pre kovovú hadicu, výber zliatiny zvyčajne riadi aplikačné médium. 304 sa často používa, pretože je to nákladovo najefektívnejšia možnosť, hoci najmä 321 a 316 ponúkajú lepšiu odolnosť proti korózii. Z tohto dôvodu sa väčšina hadíc Penflex vyrába s použitím 321 alebo 316L.
Opletenie je zvyčajne 304L, pretože nebude v kontakte s prúdiacim médiom, aj keď 316L je voliteľná, ak je aplikácia v korozívnom prostredí, napríklad v oceáne, na oceáne alebo v jeho blízkosti, alebo ak bude vonkajšia strana hadice vystavená korózii médiá cez kvapkanie, sprej, stekanie atď.
Pre obzvlášť korozívne aplikácie možno nájsť vynikajúce vlastnosti odolnosti voči korózii medzi zliatinami s vyšším obsahom niklu, ako sú Monel® 400 a Hastelloy® C276.
Nerezové ocele radu 300: Chemické zloženie
Tabuľka nižšie ukazuje chemické zloženie najbežnejších nehrdzavejúcich ocelí radu 300 používaných v priemysle kovových hadíc. Jednotlivé čísla označujú maximálne percento prípustné podľa požiadaviek ASTM 240.
| 304 | 304L | 316 | 316L | 321 | |
| Chromium | 18% – 20% | 18% – 20% | 16% – 18% | 16% – 18% | 17% – 19% |
| nikel | 8% – 10.5% | 8% – 12% | 10% – 14% | 10% – 14% | 9% – 12% |
| molybdén | 2% – 3% | 2% – 3% | |||
| Uhlík | 0.08% | 0.03% | 0.08% | 0.03% | 0.08% |
| mangán | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
| Fosforový | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% |
| Síra | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% |
| kremík | .75% | .75% | .75% | .75% | .75% |
| titán | 5 x (C + N) min – 0,70 % | ||||
| Dusík | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% |
| Železo | Zostatok | Zostatok | Zostatok | Zostatok | Zostatok |
304 sa považuje za základnú líniu, pokiaľ ide o odolnosť proti korózii. Do tried 321 a 316 boli pridané rôzne legujúce zložky na zvýšenie odolnosti proti korózii.
V prípade 304L a 316L bol odstránený karbón. „L“ znamená „nízky obsah uhlíka“. Zliatiny s nižším uhlíkom sú menej náchylné na precipitáciu karbidov v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ) ako ich štandardné náprotivky.
Chróm a uhlík sa môžu miešať pod teplom zvárania a vytvárať karbidy chrómu na hraniciach zŕn. Táto reakcia poškodzuje chrómovú vrstvu, ktorá dodáva nehrdzavejúcej oceli jej vlastnosti odolné voči korózii, čo v konečnom dôsledku robí z HAZ cieľ chemického útoku. Jedným zo spôsobov boja proti zrážaniu karbidu je zníženie množstva uhlíka v základnom materiáli.
Ďalším efektívnejším spôsobom je pridanie titánu do kovu, ako je to v prípade 321. Pri type 321, namiesto toho, aby bol priťahovaný chróm, je uhlík priťahovaný k titánu. To pomáha zaistiť, že vrstva pasívneho chrómu zostane neporušená.
U 316L aj 321 môžu procesy čistenia po zváraní eliminovať koróziu v dôsledku zrážania zvyškových karbidov.
Odolnosť proti jamkovej korózii
Molybdén sa pridáva do tried 316 na zvýšenie odolnosti proti bodovej korózii, najmä v prítomnosti chloridov. Na pomoc pri výbere vhodnej zliatiny bola vyvinutá rovnica založená na chemickom zložení. PREN alebo ekvivalentné číslo odolnosti proti bodovej korózii je teoretický spôsob porovnania odolnosti proti bodovej korózii medzi rôznymi zliatinami.
| Zliatina | PREN |
| 304, 304L, 309, 310, 321 | 18.0 – 20.0 |
| 316, 316L | 22.6 – 27.9 |
| 317, 317L | 27.9 – 33.2 |
| AL-6XN | 39.8 – 45.1 |
| Inconel® 625 | 46.4 – 56.0 |
| Hastelloy® C-276 | 64.0 – 73.8 |
Ak je odolnosť proti korózii prioritou, je dôležité prijať preventívne opatrenia, aby sa HAZ viac podobal materským materiálom, pokiaľ ide o odolnosť proti korózii, a plánovanie bodovej korózie. V aplikáciách, kde korózia nie je problémom, ktorákoľvek zo zliatin série 300 pravdepodobne poskytne podobné výsledky.
Miera korózie medzi nehrdzavejúcou oceľou radu 300
Ďalším spôsobom, ako preukázať rozdielne úrovne odolnosti proti korózii medzi týmito zliatinami, je zvážiť očakávané rýchlosti korózie. Hodnoty sa líšia v závislosti od chemikálií a sú znázornené v tabuľke odolnosti proti korózii Penflex. Pri premýšľaní o tom, koľko kovu sa každý rok opotrebuje, možno ľahšie vidieť rozdiel medzi schopnosťami odolnosti voči korózii.
A pokiaľ ide o odolnosť proti korózii, netreba brať do úvahy len zliatinu, ale aj hrúbku steny zliatiny. Pripravili sme ďalší bulletin, ktorý sa bude konkrétne venovať tejto téme.
Znižovacie faktory pri zvýšených teplotách
Žiadne iné materiály si nedokážu zachovať svoje vlastnosti cez taký veľký teplotný rozdiel ako kov. Čokoľvek pod 0 stupňom F bude pravdepodobne vyžadovať kov, takže kryogénne aplikácie sú bežným prípadom použitia kovovej hadice. Niektoré mechanické vlastnosti austenitickej nehrdzavejúcej ocele sa skutočne zvyšujú pri nízkych teplotách! Čokoľvek nad 400 stupňov F bude tiež vyžadovať kov, takže aplikácie so super nasýtenou parou alebo tie v oceliarňach alebo peciach sú tiež pravdepodobnými scenármi pre kovovú hadicu.
Je dôležité si zapamätať, že so zvýšenými teplotami prichádza zníženie menovitých tlakov a medzi bežnými nehrdzavejúcimi oceľami série 300 existujú určité rozdiely v týchto faktoroch. Faktory zníženia sú založené na zliatine opletu.
| Teplotný stupeň F | 304/304L | 316/316L | 321 |
| 70 | 1 | 1 | 1 |
| 150 | 0.95 | 0.93 | 0.97 |
| 200 | 0.91 | 0.89 | 0.94 |
| 250 | 0.88 | 0.86 | 0.92 |
| 300 | 0.85 | 0.83 | 0.88 |
| 350 | 0.81 | 0.81 | 0.86 |
| 400 | 0.78 | 0.78 | 0.83 |
| 450 | 0.77 | 0.78 | 0.81 |
| 500 | 0.77 | 0.77 | 0.78 |
| 600 | 0.76 | 0.76 | 0.77 |
| 700 | 0.74 | 0.76 | 0.76 |
| 800 | 0.73 | 0.75 | 0.68 |
| 900 | 0.68 | 0.74 | 0.62 |
| 1000 | 0.6 | 0.73 | 0.6 |
| 1100 | 0.58 | 0.67 | 0.58 |
| 1200 | 0.53 | 0.61 | 0.53 |
| 1300 | 0.44 | 0.55 | 0.46 |
| 1400 | 0.35 | 0.48 | 0.42 |
| 1500 | 0.26 | 0.39 | 0.37 |
Faktory zníženia teploty pre 321 a 304 sú vyššie ako 316 až do približne 700 stupňov F a potom je to naopak, pričom 316 má vyššie redukčné faktory ako 321 a 304. Čím vyšší je faktor zníženia, tým vyššie hodnoty tlaku zostanú.
Napríklad na výpočet maximálneho pracovného tlaku pre vlnitú hadicu z nehrdzavejúcej ocele P4 ¾" 321 s jednou vrstvou 304L opletu, ktorá bude fungovať pri 800 stupňoch F, vynásobte pracovný tlak (940 PSIG) príslušným faktorom zníženia (0,73). .
Pracovný tlak pre hadicu pri 800 stupňoch F je 686 PSIG.
Penflex vyvinul svoje faktory zníženia po zhromaždení prvotných údajov o pevnosti v ťahu pri zvýšených teplotách od hlavných dodávateľov materiálov a na základe najnižších hodnôt v každej kategórii pre rôzne zliatiny. Z tohto dôvodu môžu byť konzervatívnejšie ako faktory zníženia publikované NAHAD alebo ISO 10380.
Pri práci so zvýšenými prevádzkovými teplotami je dôležité pamätať na maximálnu pracovnú teplotu koncoviek a spôsob ich uchytenia.
Pre aplikačné teploty nad 1000 stupňov F často odporúčame Inconel® 625.
Vzhľadom na celú prihlášku
Ako je uvedené vyššie, v mnohých aplikáciách budú mať náhrady zliatiny hadíc malý vplyv na výkon hadice. Keď však teploty stúpajú, tlaky sa zvyšujú alebo sa často cyklujú hadice, musíme tomu venovať väčšiu pozornosť.
Vplyvy teploty, tlaku a pohybu sa môžu spájať, čo vedie ku korózii skôr, ako sa očakávalo, ak by aplikačné médium bolo jediným faktorom v našich výpočtoch korózie. Aj keď sa rozdiely medzi nehrdzavejúcou oceľou série 300 môžu zdať malé, môžeme začať vidieť, ako rýchlo by sa mohli zväčšiť.
