Inngangur
Í krefjandi heimi -tæringarþolinna málmblöndur fyrir smíðaða þrýstihluta (flansa, festingar, lokar), eru ASTM A182 F51 og SS316 (oft vísað til með smíðaeinkunninni ASTM A182 F316) tveir áberandi keppinautar. Þó að báðir bjóði upp á frábæra viðnám í mörgum umhverfi, tákna þau í grundvallaratriðum mismunandi efnisfjölskyldur með mismunandi eiginleika, kosti og takmarkanir.
Að skilja mikilvægan mun á Duplex Ryðfríu stáli F51 og Austenitic Ryðfríu stáli 316 er nauðsynlegt fyrir verkfræðinga, forskriftaraðila og innkaupasérfræðinga til að tryggja hámarksafköst, öryggi og-kostnaðarhagkvæmni.
Efnisröð
ASTM A182 F51 (UNS S31803 / S32205):
- Röð: Duplex Ryðfrítt stál (DSS).
- Örbygging: Einkennist af næstum 50/50 blöndu af ferrít ( ) og austenít ( ) fasa í lausninni -glæðu ástandi. Þessi tvöfalda-fasa uppbygging er lykillinn að einstökum eiginleikum hennar.
- Helstu málmblöndur: Hærra króm (Cr: 21-23%), mólýbden (Mo: 2,5-3,5%) og köfnunarefni (N: 0,08-0,20%) samanborið við 316. Lægra nikkel (Ni: 4,5-6,5%).
SS316 / ASTM A182 F316 (UNS S31600):
- Röð: Austenitic Ryðfrítt stál.
- Örbygging: Samanstendur fyrst og fremst af einum austenítfasa ( ) í lausninni -glöðu. Þessi uppbygging veitir framúrskarandi hörku og mótunarhæfni.
- Lykilblendiefni: Króm (Cr: 16-18%), nikkel (Ni: 10-14%), mólýbden (Mo: 2-3%). Köfnunarefnisinnihald er venjulega lægra (<0.10%).
Samanburður eigna: F51 vs SS316/F316
|
Eign |
ASTM A182 F51 (tvíhliða) |
ASTM A182 F316 (Austenitic) |
Kostur |
|
Afrakstursstyrkur (0,2% frávik) |
~65 ksi (450 MPa) mín |
~30 ksi (205 MPa) mín |
F51 (2x hærri) |
|
Togstyrkur |
~90 ksi (620 MPa) mín |
~75 ksi (515 MPa) mín |
F51 |
|
hörku (venjulegt HB) |
~290 HB |
~170 HB |
F51 |
|
Lenging (%) |
~25% mín |
~30% mín |
F316 |
|
Höggþol (Cryogenic) |
Gott niður í ~-50 gráður (-58 gráður F) |
Frábært niður í mjög lágt frosthitastig |
F316 |
|
Hitastækkun |
Lægri (≈ 13 µm/m· gráðu) |
Hærra (≈ 18 µm/m· gráðu) |
F51 |
|
Varmaleiðni |
Hærri |
Neðri |
F51 |
|
Segulsvörun |
Ferromagnetic (vegna ferríts) |
Í meginatriðum ekki-segulmagnaðir (gólnar) |
F316 |
|
Framleiðsla (suðu) |
Flóknari: Krefst strangrar hitainntaksstýringar, hlífðargass (oft þarf að bæta við N2), íhuga fyrir/eftir-hitameðhöndlun suðu. Hærra færnistig krafist. |
Tiltölulega auðveldara: Vel-staðfestar verklagsreglur. Breiðari færibreytugluggi. Minna viðkvæmt fyrir málmsuðuvandamálum. |
F316 |
|
Kostnaður (efni) |
Hærra: Vegna hærra Cr, Mo, N innihald og flóknari vinnslu. |
Neðri |
F316 |
Samanburður á tæringarþol
|
Umhverfi / Árásartegund |
ASTM A182 F51 (tvíhliða) |
ASTM A182 F316 (Austenitic) |
Kostur |
Skýringar |
|
Almenn tæring (sýrur) |
Frábært |
Mjög gott |
Svipað |
Bæði standast mikið úrval af þynntum lífrænum/ólífrænum sýrum. |
|
Pitting Corrosion (PREN) |
PREN ≈ 34-40 |
PREN ≈ 24-26 |
F51 (mikilvæg) |
PREN=%Cr + 3.3x%Mo + 16x%N. Hærra PREN gefur til kynna betri holuþol. |
|
Sprungu tæring |
Frábær viðnám |
Góð mótspyrna |
F51 |
Tvíhliða uppbygging F51 og hærra PREN skara fram úr í þéttum rifum. |
|
Klóríð streitutæringarsprunga (SCC) |
Frábær viðnám |
Viðkvæm |
F51 (Major) |
Tvíhliða uppbygging F51 þolir í eðli sínu klóríð SCC. F316 er viðkvæmt fyrir ofan ~60 gráður (140 gráður F), sérstaklega undir spennu eða með klóríð til staðar. |
|
Súlfíðspennusprunga (SSC) |
Gott til framúrskarandi (NACE MR0175 samhæft) |
Takmarkað |
F51 (Major) |
F51 er mikið notað í súrri (H2S-innihaldandi) olíu- og gasþjónustu samkvæmt NACE MR0175/ISO 15156. F316 hefur lág viðmiðunarmörk eða gæti verið óviðunandi. |
|
Tæringarþreyta |
Meiri styrkur býður upp á kosti |
Gott |
F51 |
Hærri flæðistyrkur F51 veitir almennt betri tæringarþreytuþol. |
|
Oxunarþol |
Mjög gott |
Mjög gott |
Svipað |
Báðir standa sig vel við hækkað hitastig í oxandi andrúmslofti. |
Helstu kostir teknir saman
ASTM A182 F51 (tvíhliða):
- Verulega meiri styrkur: Gerir ráð fyrir þyngdarsparnaði (þynnri veggir) eða hærri þrýstingsmat í íhlutum.
- Frábær þol gegn gryfju- og sprungatæringu: Sérstaklega mikilvægt í umhverfi sem inniheldur klóríð (sjó, bleik, efnavinnsla).
- Framúrskarandi þol gegn klóríðálagstæringu (SCC): Mikil takmörkun á venjulegu austenitics eins og 316.
- Góð þol gegn brennisteinsálagssprungum (SSC): Hæfur fyrir sýrða þjónustu (NACE MR0175/ISO 15156).
- Lægri hitaþensla: Dregur úr hitaspennu í kerfum með hitasveiflur.
- Hærri hitaleiðni: Getur verið gagnleg í hitaflutningsforritum.
ASTM A182 F316 (Austenitic):
- Lægri kostnaður: Hagkvæmara grunnefni.
- Auðveldari tilbúningur og suðu: Fyrirgefnari ferli, meira framboð á sérfræðiþekkingu á suðu og rekstrarvörum.
- Yfirburða sveigjanleiki og seigja: Sérstaklega við frosthitastig.
- Framúrskarandi mótunarhæfni: Hentar betur fyrir flókin form sem krefjast verulegrar kaldvinnslu.
- Non-Segulmagnaðir: Nauðsynlegt fyrir ákveðin rafmagns- eða segulómun.
- Sannað afrekaskrá: Víðtæk saga og kunnugleiki í ótal atvinnugreinum.
Gagnrýnin sjónarmið fyrir vali
1.Tæringarumhverfi: Er klóríð SCC mikil hætta? Er mikið magn af klóríðum, H2S eða öðrum sérstökum ætandi efnum til staðar? F51 skarar framúr hér.
2.Mechanical Loads: Krefst forritið mikils styrks til að draga úr þyngd/veggþykkt eða höndla háan þrýsting? F51 býður upp á umtalsverða kosti.
3. Hitastig:
- Cryogenic: F316 er betri fyrir neðan -50 gráður (-58 gráður F).
- Hækkuð: Báðir eru nothæfir, en F51 hefur lægri hámarks samfellt þjónustuhitastig (venjulega ~300 gráður / 572 gráður F) samanborið við F316 (~ 425 gráður / 797 gráður F í hléum þjónustu) vegna hættu á stökkvandi vegna úrkomu í aukafasa. F316 býður upp á betri skriðþol við viðvarandi háan hita.
- Framleiðsla og suðu: Getur framleiðslustöðin á áreiðanlegan hátt séð um strangari kröfur um suðu og hitameðhöndlun F51? Er kostnaður mikilvægur bílstjóri sem styður auðveldari F316 tilbúning?
4. Segulfræðilegar kröfur: Ef ó-segulfræðilegir eiginleikar eru nauðsynlegir er F316 valið.
5.Kóðar og staðlar: Gakktu úr skugga um að farið sé að viðeigandi iðnaðarkóðum (ASME B31.3, ASME BPVC, NACE MR0175). F51 er sérstaklega skráð í NACE MR0175 fyrir súr þjónustu; F316 hefur miklar takmarkanir.
Niðurstaða
Að velja á milliASTM A182 F51 og SS316 (A182 F316)snýst ekki um að finna alhliða "betra" efni, heldur um að velja ákjósanlega álfelgur fyrir sérstakar umsóknarkröfur.
- Tilgreindu ASTM A182 F51 (Duplex) þegar mesti forgangurinn er að standast árásargjarna tæringu (sérstaklega klóríðhola, sprungutæringu og SCC), meðhöndla súr þjónustu (H2S), ná umtalsverðum þyngdarsparnaði með miklum styrk eða stjórna hitauppstreymi er mikilvægt. Vertu tilbúinn fyrir hærri efniskostnað og flóknari framleiðslukröfur.
- Tilgreindu ASTM A182 F316 (Austenitic) þegar kostnaðar-hagkvæmni, auðveld framleiðsla og suðu, sannað frammistaða í minna erfiðu umhverfi, framúrskarandi frostþol, ó-segulmagnaðir eiginleikar eða hærra hitastig skriðstyrks eru aðal drifkraftarnir. Viðurkenndu næmni þess fyrir klóríð SCC yfir miðlungs hita/spennu.
