316Ti проти 316L: стабілізована та низько{2}}вуглецева аустенітна нержавіюча сталь для зварних конструкцій

316L є правильним за замовчуванням для більшості зварних виробів за температури навколишнього середовища та помірних температур, оскільки його ультра-вміст вуглецю (макс. 0,030%) уже запобігає сенсибілізації під час стандартного одно- та багато-зварювання.316Ti (UNS S31635)заслуговує на своє місце лише для стійких підвищених-температур (приблизно 425-815 градусів / 800-1500 градусів F), таких як вихлопні системи, котли та деякі європейські стандарти для резервуарів високого тиску, де його титанова стабілізація протистоїть осадженню карбіду краще, ніж низький вміст вуглецю при тривалому впливі високої температури.

Що таке нержавіюча сталь 316Ti і 316L?

316Ti (UNS S31635) — це титан-стабілізована версія нержавіючої сталі типу 316, тоді як 316L (UNS S31603) — це ультра-низьковуглецева-версія того самого основного сплаву -. Обидва існують для вирішення тієї самої проблеми, міжкристалічної корозії після зварювання, але двома різними металургійними шляхами.

Стандартний тип316 нержавіюча стальсхильний до сенсибілізації: під час зварювання метал поблизу зварювального шва (зона термічного -впливу або ЗТВ) повільно охолоджується в діапазоні 425-815 градусів (800-1500 градусів F), дозволяючи хрому поєднуватися з вуглецем і випадати у вигляді карбідів хрому на межі зерен.

Це локально виснажує хром, залишаючи межі зерна-ділянки вразливими до міжкристалічної корозії. 316L вирішує цю проблему, просто видаляючи більшу частину вуглецю, тому залишається небагато, щоб випадати в осад. 316Ti вирішує проблему по-іншому: він додає титан, який зв’язується переважно з вуглецем, утворюючи карбіди титану, залишаючи хрому вільним для збереження пасивного шару, навіть незважаючи на звичайний (вищі) рівні вуглецю все ще присутні.

Джерела: стандартні специфікації ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M.

Як 316Ti і 316L порівнюються за хімічним складом?

316Ti і 316L мають майже однакові діапазони хрому, нікелю та молібдену; визначальною відмінністю є те, що 316Ti дозволяє більш ніж удвічі більше вуглецю, ніж 316L, оскільки його додавання титану, а не низький вміст вуглецю, є тим, що контролює сенсибілізацію.

Джерело: вимоги до складу ASTM A240/A240M для UNS S31635 та UNS S31603.

Мінімум титану не є рівним відсотком; він безпосередньо пов’язаний із вмістом вуглецю та азоту, яке фактично містить тепло, виражене як коефіцієнт стабілізації.

Що таке коефіцієнт стабілізації Ti і чому він контролює опір IGC?

Вимога стабілізації ASTM A240 для 316Ti: Ti більше або дорівнює 5 x (%C + %N), що гарантує наявність достатньої кількості титану для зв’язування з кожним доступним атомом вуглецю та азоту, перш ніж хром зможе - це співвідношення, а не відсоток необробленого титану, є тим, що визначає, чи належним чином стабілізовано дане тепло.

На практиці це означає, що сертифікат заводу для 316Ti слід перевіряти за фактичним вмістом вуглецю та азоту в цьому питомому нагріванні, а не лише за максимальним вмістом титану 0,70%. Нагрівання з вмістом вуглецю до максимуму 0,08% вимагає пропорційно більше титану, щоб залишитися повністю стабілізованим, ніж нагрівання з вмістом вуглецю близько 0,03%. EETA постачає 316Ti з повними звітами про випробування на стані (MTR), щоб коефіцієнт стабілізації можна було перевірити при нагріванні.

Як 316Ti і 316L протистоять сенсибілізації при різних температурах?

316L адекватно протистоїть сенсибілізації в діапазоні температур, через який проходить зварювання більшості конструкцій і технологічних процесів, але 316Ti зберігає цю стійкість протягом набагато більш тривалого впливу високих-температур, тому він призначений для безперервної роботи при високих-температурах, а не лише для зварювання.

Поведінка сенсибілізації, описана тут, відповідає встановленому механізму осадження-карбіду хрому (методи випробування ASTM A262), застосованому до стабілізованих та низько{2}}вуглецевих аустенітних марок.

Який присадковий метал для зварювання слід використовувати для 316Ti та 316L?

Як 316Ti, так і 316L зварні шви майже завжди виготовляються з присадним металом ER316L або E316L, оскільки титан не може надійно передаватись через зварювальну дугу -, що означає, що стабілізаційна перевага 316Ti захищає основний метал і зону-термічного впливу, але сама зварювальна осадка зазвичай залежить від низького вмісту вуглецю, точно так само, як зварний шов 316L.

Цей момент часто забувають про вибір матеріалу. Титан переважно окислюється та значною мірою втрачається зі шлаком і бризками під час проходження через зварювальну дугу, тому титан-відповідний наповнювач не є стандартною комерційною практикою. Практичні наслідки:

Укажіть наповнювач ER316L (GTAW/GMAW) або E316L-16/17 (SMAW) як для основного металу 316Ti, так і для основного металу 316L, якщо специфікація проекту не вимагає відповідного стабілізованого наповнювача з певної причини

Оскільки зварювальний метал має фактичний низький-вуглецевий вміст незалежно від класу основного-металу, корозійні властивості самого зварного наплавлення в обох випадках регулюються хімією типу 316L-

Перевага стабілізації 316Ti реалізується в неушкодженому основному металі та зовнішній ЗТВ, де зберігається початковий баланс титану-вуглецю

Очищення після-зварювання (протравлення та пасивація відповідно до ASTM A967) залишається необхідним для обох сортів, щоб усунути нагрівання та відновити пасивний шар на зварному шві

Як порівняти механічні властивості 316Ti та 316L?

316Ti має дещо вищу мінімальну текучість і межу міцності на розрив, ніж 316L у відпаленому стані, і він краще зберігає міцність при тривалій високій температурі, тоді як обидва сорти мають однакове мінімальне подовження.

Джерело: Мінімальні вимоги до механічних властивостей ASTM A240/A240M для UNS S31635 і UNS S31603, кімнатна температура, стан відпалу.

Чи відрізняються 316Ti та 316L за загальною стійкістю до точкової та щілинної корозії?

Ні - 316Ti та 316L мають однакову загальну стійкість до точкової та щілинної корозії, оскільки титан не є терміном у формулі PREN, і обидва сорти мають однакові діапазони вмісту хрому, молібдену та азоту; вся відмінність між ними полягає в стійкості до міжкристалітної корозії після зварювання або впливу тепла, а не в стійкості до хлоридної точкової коррозії.

Які галузі промисловості та застосування надають перевагу кожному класу?

316L домінує у загальних зварювальних, харчових, фармацевтичних та архітектурних роботах за температури навколишнього середовища та помірних температур, тоді як 316Ti вказується в основному для стійкого підвищеного -температурного обладнання та в регіонах або кодах, які історично віддають перевагу стабілізованим маркам.

Як порівняти вартість і доступність 316Ti і 316L?

316Ti зазвичай має лише помірну надбавку до вартості 316L, як правило, у діапазоні приблизно від 5 до 15 відсотків, але його практична доступність є набагато нерівномірнішою за регіонами - 316L є практично скрізь, тоді як 316Ti більш поширений у Європі та може мати довший час виконання або мінімальні -замовлення в інших місцях.

Зниження вартості сплаву: титан є порівняно низькою-вартісною стабілізуючою добавкою, тому перевага-сировини для 316Ti над 316L набагато менша, ніж, наприклад, надбавка 6%-го супер{5}}молібденового аустеніту над 316L

Регіональне зберігання: 316Ti традиційно був більш поширеним на європейському ринку (відображаючи його довгу історію в специфікаціях DIN/EN), тоді як 316L є нержавіючою сталлю, що поставляється за замовчуванням у більшості мереж постачання в Північній Америці та Азії.

Термін виконання: вказівка ​​316Ti за межами основних регіонів зберігання може означати час-замовлення заводу, а не-доставку зі складу - підтвердити наявність, перш ніж закріпити графік

Тенденція до заміщення: оскільки сучасні марки L-охоплюють більшість умов експлуатації, які колись вимагали стабілізації, багато специфікацій за замовчуванням перейшли до 316L, зарезервувавши 316Ti для конкретних випадків підвищеної-температури, де це все ще чітко виправдано

Коли варто вибрати 316Ti замість 316L?

Вибирайте 316Ti, якщо компонент буде працювати безперервно в діапазоні чутливості 425-815 градусів, коли керуючий код або специфікація клієнта вимагають стабілізованого класу або коли відповідає існуючій системі 316Ti; вибирайте 316L практично для всього іншого, включаючи стандартне навколишнє середовище та зварювання при помірній температурі.

• Компонент працює постійно або багаторазово в діапазоні 425-815 градусів (800-1500 градусів F) → 316Ti
• Керуючий код проектування, специфікація клієнта або існуючий заводський стандарт вимагає стабілізованого сорту → 316Ti
• Заміна або розширення існуючої системи 316Ti (вихлоп, котел, теплообмінник) → 316Ti, для відповідності матеріалу
• Стандартна температура навколишнього середовища-–-помірна-зварні конструкції, резервуари та трубопроводи → 316L
• Застосування в продуктах харчування, фармацевтиці чи архітектурі без впливу-температури → 316L
• Розклад проекту залежить від-наявності на складі в Північній Америці чи Азії → 316L, якщо не підтверджено, що термін виконання 316Ti прийнятний

Якщо причиною питання є хлоридна або морська корозія, а не висока-температурна сенсибілізація, жоден з цих сортів не є правильною відправною точкою - натомість слід оцінити вищий-клас PREN, наприклад 254SMO або дуплексну нержавіючу сталь.

Часті запитання

З: 316Ti міцніший за 316L?

A: Так, помірно. 316Ti має мінімальну межу текучості 205 МПа проти 170 МПа для 316L, а мінімальну межу міцності на розрив становить 515 МПа проти 485 МПа відповідно до ASTM A240. Обидва мають однакове мінімальне подовження 40%.

З: Чи можна зварювати 316Ti з присадковим металом-, що містить титан, щоб точно відповідати основному металу?

A: У стандартній комерційній практиці ні. Титан переважно окислюється і не передається надійно через зварювальну дугу, тому наповнювач ER316L або E316L використовується для зварювання як 316Ti, так і 316L. Таким чином, сама зварювальна наплавка регулюється низько-вуглецевою хімією незалежно від того, який основний метал з’єднується.

Q: 316Ti те саме, що 321 нержавіюча сталь?

A: Ні. Обидва є стабілізованими аустенітними класами, але 321 стабілізований ніобієм-не містить ніобію та базується на сімействі 18Cr-8Ni (типу 304) без молібдену, тоді як 316Ti базується на молібденовмісній сімействі 316 із титановою стабілізацією. 316Ti, отже, має суттєво кращу точкову та стійкість до щілинної корозії вище 321 завдяки вмісту молібдену.

З: Чи потрібен 316L замість стабілізованого сорту?

Відповідь: Так, спеціально для тривалої роботи при високій-температурі в діапазоні чутливості 425-815 градусів або там, де керівний код чи специфікація вимагає стабілізованого рівня. Для стандартного навколишнього середовища та зварювання при помірній температурі низький вміст вуглецю 316L зазвичай є достатнім.

Q: Чи 316Ti і 316L взаємозамінні для морської води або хлориду?

В: Фактично так, тому що титан не покращує стійкість до ямкової або щілинної корозії - обидва сорти мають по суті однаковий PREN. Ні те, ні інше не є кращим вибором для агресивного впливу хлоридів або повного впливу морської води; вищий-клас молібдену, такий як 254SMO, є відповідним шляхом оновлення для цієї послуги.