اگر تا به حال فولاد ضد زنگ برای مخزن جوش داده شده، مخزن تحت فشار یا سیستم لوله کشی شیمیایی سفارش داده اید، با این سوال روبرو شده اید: "304 یا 304L؟" تفاوت قیمت روی کاغذ کوچک به نظر می رسد - شاید 200 دلار در یک سفارش 5000 دلاری. فروشنده ممکن است بگوید: "در اصل آنها یکسان هستند." اما این تصمیم 200 دلاری تعیین میکند که آیا جوشهای شما هنوز هم از نظر ساختاری پنج سال بعد - سالم خواهند بود یا اینکه خوردگی بین دانهای از طریق گرما{10}}منطقه تحت تأثیر هر اتصال جوش خورده است و یک مخزن تحت فشار را به یک بمب ساعتی تبدیل میکند.

کل تفاوت بین 304 و 304L به یک عدد خلاصه میشود: محتوای کربن. 304 تا 0.08٪ کربن اجازه میدهد. 304L - "L" مخفف "Low Carbon" - کربن را روی 0.03% قرار میدهد. این تفاوت 0.05٪ با چشم غیرمسلح نامرئی است، توسط آهنربا قابل تشخیص نیست و به استحکام کششی بی ربط است. اما در حین جوشکاری - در دقایقی که فولاد از 1500 درجه تا 400 درجه سرد میشود، 0.05 درصد کربن اضافی موجود در 304 به صورت کاربید کروم در مرزهای دانهها رسوب میکند و فلز اطراف را از کروم تخلیه میکند و مسیرهای میکروسکوپی برای حمله خوردگی ایجاد میکند. این پدیده حساسسازی نامیده میشود و حالت شکست حاصل از آن - خوردگی بین دانهای، یا "واپاشی جوش" - بیش از همه مکانیسمهای خوردگی دیگر، باعث خرابی تجهیزات فولاد ضد زنگ شده است.
قانون تصمیم گیری ساده است: اگر در حال جوشکاری هستید، 304L را انتخاب کنید. حق بیمه 3{5}}8٪ برای 304L در مقایسه با هزینه یک شکست جوش بی اهمیت است. اگر به عنوان مثال - را جوش نمیدهید، تعیین قطعات ورق فلزی سرد-، بستها، یا میلههای آنیل شده برای ماشینکاری - 304 از نظر فنی کافی و کمی ارزانتر است. اما در زنجیرههای تامین مدرن، مواد 304/304L دارای گواهی دوگانه به حدی رایج شده است که حق بیمه قیمت برای اکثر فرمهای استاندارد محصول ناپدید شده است. در صورت شک، 304/304L دارای گواهی دوگانه را مشخص کنید - بدون پرداخت هزینه اضافی، ضمانت کم کربن 304L را دریافت میکنید.
ترکیب شیمیایی - 0.05% که همه چیز را تغییر میدهد
304 و 304L از ترکیب شیمیایی پایه - 18-20% کروم و 8-10.5% نیکل - یکسان هستند و فقط در حداکثر محتوای کربن مجاز آنها متفاوت هستند: 304 تا 0.08 درصد کربن را مجاز میکند، در حالی که 304L آن را روی 0.03 درصد میپوشاند. این تفاوت تک عنصری هیچ تاثیر قابل اندازه گیری بر خواص مکانیکی در دمای اتاق ندارد، اما عامل تعیین کننده برای مقاومت در برابر خوردگی جوش است.
هر دو 304 و 304L متعلق به خانواده فولاد ضد زنگ آستنیتی سری 300- هستند. آنها در شرایط آنیل شده مغناطیسی نیستند، شکل پذیری و جوش پذیری عالی دارند و مقاومت خوردگی عمومی خوبی را در محیط های جوی، آبی و اسیدی خفیف ارائه می دهند. نام مستعار "18-8" به ترکیب تقریبی 18٪ کروم + 8٪ نیکل آنها اشاره دارد - فرمولی که 304 را به پرکاربردترین درجه فولاد ضد زنگ روی زمین تبدیل کرده است که بیش از 50٪ از تولید جهانی فولاد ضد زنگ را تشکیل می دهد.
|
عنصر |
304 (UNS S30400) |
304L (UNS S30403) |
چرا اهمیت دارد |
|
کربن (C) |
حداکثر 0.08٪ |
حداکثر 0.03٪ |
تفاوت بحرانی - خطر حساسیت را در طول جوشکاری تعیین می کند |
|
کروم (کروم) |
18.0–20.0% |
18.0–20.0% |
یکسان - لایه اکسید غیرفعال را برای مقاومت در برابر خوردگی فراهم می کند |
|
نیکل (Ni) |
8.0–10.5% |
8.0–11.0% |
نزدیک-یکسان - ساختار آستنیتی (FCC) را تثبیت میکند. 304L به نیکل کمی بیشتر اجازه می دهد تا C کمتر را جبران کند |
|
منگنز (Mn) |
حداکثر 2.0٪ |
حداکثر 2.0٪ |
دی اکسید کننده - یکسان در طول فولادسازی |
|
سیلیکون (Si) |
حداکثر 0.75٪ |
حداکثر 0.75٪ |
اکسید زدا باقیمانده - یکسان |
|
فسفر (P) |
حداکثر 0.045٪ |
حداکثر 0.045٪ |
ناخالصی - یکسان. P بیشتر باعث کاهش شکل پذیری می شود |
|
گوگرد (S) |
حداکثر 0.030٪ |
حداکثر 0.030٪ |
ناخالصی - یکسان. S بالاتر ماشینکاری را بهبود می بخشد اما جوش پذیری را کاهش می دهد |
|
نیتروژن (N) |
حداکثر 0.10٪ |
حداکثر 0.10٪ |
یکسان - باقی مانده. قدرت را کمی افزایش می دهد |
|
آهن (آهن) |
تعادل |
تعادل |
یکسان - تقریباً 67-73٪ |
چرا کربن 0.05 درصد بسیار مهم است؟ - مکانیسم حساس سازی
چه زمانیفولاد ضد زنگ 304تا 425-870 درجه - محدوده دمایی رسیده در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) در مجاورت یک جوش - اتمهای کربنی که در زمینه فلزی حل میشوند، متحرک میشوند و به مرز دانهها مهاجرت میکنند، جایی که با کروم ₃C₃C(C₃C) دکروم میشوند. رسوب می کند. هر ذره کروم کاربید تقریباً 16 اتم کروم را به ازای هر 6 اتم کربن مصرف می کند، که منطقه مرزی دانه مجاور کروم را زیر آستانه 12٪ لازم برای حفظ فیلم اکسید غیرفعال تخلیه می کند. نتیجه: یک ناحیه تهشده کروم میکروسکوپی در هر مرز دانهای که در معرض الکترولیت قرار میگیرد ترجیحاً خورده میشود - حالت خرابی که به عنوان خوردگی بین دانهای (IGC) یا «واپاشی جوش» شناخته میشود.
برای درک اینکه چرا کربن 0.05 درصد تفاوت بین مقاومت در برابر خوردگی و شکست خوردگی را ایجاد می کند، اتم های کربن را به عنوان "دزد کروم" در نظر بگیرید. در 304، با 0.08 درصد کربن، اتمهای کربن کافی در فولاد وجود دارد که میتواند کروم را از تقریباً 1.3 درصد کل محتوای کروم هنگام تشکیل کاربیدها بدزدد. این سطح کروم مرز دانه را به زیر 12% - آستانه فیلم غیرفعال بحرانی میاندازد. در 304L، با تنها 0.03 درصد کربن، مقدار کرومی که میتوان «دزدیده» شد، کمتر از 0.5 درصد کل کروم - است که برای کاهش هر مرز دانهای به زیر آستانه ۱۲ درصد کافی نیست. مرزهای دانه در 304L جوش داده شده مقاومت کامل در برابر خوردگی خود را حتی بدون{16}عملیات حرارتی پس از جوش حفظ میکنند.
محدوده دمای حساسیت 425-870 درجه (800-1600 درجه فارنهایت) بسیار مهم است زیرا این دقیقاً محدوده دمایی است که ناحیه تحت تأثیر حرارت- یک جوش در طول خنک شدن از آن عبور می کند. یک جوش معمولی GTAW (TIG) روی ورق 304 به ضخامت 3 میلیمتر، HAZ را تقریباً 30 تا 60 ثانیه در محدوده حساسیت نگه میدارد - به اندازهای طولانی است که بارش کاربید در سال 304 شروع شود، اما آنقدر طولانی نیست که باعث ایجاد حساسیت قابل اندازهگیری در 304 لیتر شود. برای مقاطع ضخیم تر (10 میلی متر +)، سرعت خنک کننده آهسته تر، زمان را در محدوده حساسیت به چند دقیقه افزایش می دهد و 304 لیتر را ضروری می کند.
دارای گواهی دوگانه-304/304L - استاندارد مدرن
در عمل، اکثر فولادهای ضد زنگ تولید شده امروز - مخصوصاً مسطح-محصولات نورد شده (ورق، صفحه، کلاف) و محصولات لولهای (لوله، لوله) - دارای گواهی دوگانه-به عنوان مطابقت با شیمی 304 و 304L هستند. این به این معنی است که این ماده دارای کربن کمتر یا برابر با 0.03٪ (مطابق با 304L)، کروم 18.0-20.0٪، و نیکل 8.0-10.5٪ (با هر دو) است. مواد دارای گواهی دوگانه{16}}نیاز به انتخاب را برطرف میکند - شما بهطور خودکار جوشپذیری 304 لیتر را با قیمت 304 دریافت میکنید. همیشه از تامینکننده خود بپرسید که آیا مواد دارای گواهی دوگانه هستند یا خیر. اگر اینطور باشد، بحث 304 در مقابل 304L حل شده است.
صدور گواهینامه دوگانه به این دلیل گسترده شد که پالایش کربن زدایی اکسیژن (AOD) مدرن، که بیش از 95 درصد فولاد ضد زنگ جهان را تولید می کند، به طور طبیعی به سطوح کربن زیر 0.03 درصد بدون هزینه اضافی قابل توجه می رسد. فرآیند AOD مخلوطی از آرگون و اکسیژن را به فولاد مذاب تزریق میکند تا کربن را حذف کند - و حذف کربن تا 0.02{9}}0.03 درصد آسانتر و ارزانتر از توقف دقیق در 0.08 درصد است. این بدان معناست که برای فولادساز مدرن، تولید 304 لیتر شیمی در واقع پیشفرض - است و تولید 304 با کربن بالاتر مستلزم افزودن عمدی کربن به مذاب است. به همین دلیل است که 304/304L دارای گواهینامه دوگانه به جای استثناء تبدیل به استاندارد صنعت شده است.
[منبع] ASTM A240/A240M - مشخصات استاندارد برای کروم و کروم-صفحه، ورق و نوار فولاد ضد زنگ نیکل. ASTM A312/A312M - مشخصات استاندارد برای لوله های فولادی زنگ نزن آستنیتی بدون درز، جوشکاری شده و بسیار سرد کار شده.
خواص مکانیکی - آیا 304 و 304L قدرت یکسانی دارند؟
در دمای اتاق در شرایط آنیل شده، 304 و 304L اساساً خواص کششی یکسانی دارند. هر دو گرید حداقل الزامات ASTM A240 را برآورده می کنند: استحکام کششی بیشتر یا برابر با 515 مگاپاسکال (75 ksi)، استحکام تسلیم بیشتر یا مساوی 205 مگاپاسکال (30 ksi)، و ازدیاد طول بیشتر یا مساوی 40%. هر گونه تفاوت در استحکام بین دو قطعه 304 و 304L مربوط به اندازه دانه، سابقه کار سرد و عمل بازپخت - است نه به تفاوت محتوای کربن.

|
اموال |
304 (بازپخت شده) |
304 لیتر (پخت شده) |
تفاوت |
|
مقاومت کششی (دقیقه) |
515 مگا پاسکال (75 ksi) |
515 مگا پاسکال (75 ksi) |
هیچ یک - حداقل یکسان نیست |
|
مقاومت کششی (معمولی) |
585-620 مگاپاسکال |
570-605 مگاپاسکال |
1-2٪ کمتر برای 304L (ناچیز) |
|
قدرت تسلیم 0.2٪ (دقیقه) |
205 مگاپاسکال (30 ksi) |
205 مگاپاسکال (30 ksi) |
هیچ یک - حداقل یکسان نیست |
|
قدرت بازده 0.2٪ (معمولی) |
250-290 مگاپاسکال |
240-280 مگاپاسکال |
3-5٪ کمتر برای 304L (ناچیز) |
|
افزایش طول در 50 میلی متر (دقیقه) |
40% |
40% |
هیچ یک - حداقل یکسان نیست |
|
سختی (حداکثر) |
201 HBW / 92 HRB |
201 HBW / 92 HRB |
هیچ یک - حداکثر یکسان نیست |
|
مدول الاستیسیته |
193 GPa |
193 GPa |
یکسان |
|
تراکم |
8.00 گرم بر سانتی متر مکعب |
8.00 گرم بر سانتی متر مکعب |
یکسان |
{0}}قدرت دما بالا: تفاوت ظریف در دماهای بالا
بالاتر از تقریباً 425 درجه (800 درجه فارنهایت)، 304 استحکام کمی بالاتر از 304L را حفظ میکند، زیرا محتوای کربن بالاتر، یک اثر قویتر بارندگی-از پراکندگیهای ریز کاربید ایجاد میکند. با این حال، این مزیت با یک مبادله شدید- همراه است: در همین دماها، اگر 304 قبلاً جوش داده شده باشد، در برابر حساسیت آسیب پذیر است. برای کاربردهای دمای بالا بالای 425 درجه که جوشکاری مورد نیاز است، 304H (0.04{14}}0.10% C، UNS S30409) را به جای - در نظر بگیرید که استحکام کربن بالاتر در دمای بالا را با اندازه دانه کنترل شده برای مقاومت در برابر خزش، به ازای الزامات کد ASME Boi ترکیب میکند.
بخش دوم دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME، بخش D مقادیر تنش مجاز را برای هر دو درجه در دماهای بالا ارائه می دهد. در دمای 500 درجه (932 درجه فارنهایت)، 304 دارای تنش مجاز تقریباً 102 مگاپاسکال در مقابل 94 مگاپاسکال برای 304 لیتر است - با اختلاف حدود 8%. در 600 درجه (1112 درجه فارنهایت)، اختلاف به حدود 5 درصد کاهش می یابد. برای اکثر کاربردهای صنعتی زیر 400 درجه - که شامل اکثریت قریب به اتفاق فرآیندهای شیمیایی، مواد غذایی و آشامیدنی، دارویی، تصفیه آب، و کاربردهای معماری میشود - این اختلاف مقاومت دمایی بالا بیاهمیت است و مزیت خوردگی 304 لیتر بر هر نظری برتری دارد.
[منبع] ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section II, Part D - Properties (Metric), 2023 Edition. مقادیر تنش مجاز ASTM A240/A240M.
عملکرد جوشکاری - هسته تصمیم 304 در مقابل 304L
پوسیدگی جوش (خوردگی بین دانهای در ناحیه تحت تأثیر حرارت-) در چهار مرحله رخ میدهد: (1) فلز پایه مجاور جوش تا 425-870 درجه گرم میشود. (2) اتم های کربن در مرزهای دانه پخش می شوند و با کروم واکنش می دهند تا کاربیدهای کروم را تشکیل دهند. (3) ناحیه مرز دانه در مجاورت کاربیدها از کروم کمتر از 12% خالی شده است. (4) هنگامی که در معرض یک محیط خورنده - حتی اسیدها یا رطوبت ملایم - کروم-مرزهای دانه خالی شده ترجیحا خورده میشوند و فلز به معنای واقعی کلمه در امتداد مرزهای دانه از هم میپاشد. در 304L، مرحله 2 هرگز به آستانه بحرانی نمی رسد زیرا کربن کافی برای تشکیل یک شبکه پیوسته از کاربیدهای مرز دانه وجود ندارد.
برای تجسم این فرآیند، یک دیوار آجری را تصور کنید. دانه های فولاد ضد زنگ آجرهای - محکم، مقاوم در برابر خوردگی-و به صورت جداگانه دست نخورده هستند. مرز دانه ها ملات بین آجرها هستند. در 304 جوش نشده یا 304L جوش داده نشده، ملات به اندازه آجر استحکام دارد. اما در جوش 304، حساسیت، کروم را از ملات حل می کند و آن را به ماسه تبدیل می کند. دیوار هنوز شبیه یک دیوار است - آجرها هنوز آنجا هستند، هندسه تغییر نکرده است - اما یک فشار سبک (محیط خورنده) باعث از هم پاشیدن آجرها می شود، زیرا ملات که آنها را به هم چسبیده است از بین رفته است. به همین دلیل است که پوسیدگی جوش بسیار موذیانه است: تا زمانی که به طور ناگهانی از کار بیفتد، جزء طبیعی به نظر می رسد.
قواعد عملی جوش 304 در مقابل 304L -
قانون تمام جوشکاری: از فلز پرکننده 308 لیتری (ER308L برای TIG، E308L برای چوب)، صرف نظر از اینکه 304 به 304، 304 لیتر به 304 لیتر، یا 304 به 304 لیتر را جوش می دهید، استفاده کنید. پرکننده{10}}کم کربن، اطمینان میدهد که فلز جوش در برابر حساسیت مقاوم است. حتی اگر فلز پایه استاندارد 304 باشد، فلز جوش رسوبشده مقاومت در برابر خوردگی خواهد داشتفولاد 304 لیتری.
|
بیس متال |
فیلر فلزی |
قابلیت جوشکاری |
خطر حساسیت |
PWHT مورد نیاز است؟ |
|
304 تا 304 |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
عالی |
HAZ بالا - حساس می شود |
بله - محلول بازپخت در 1040-1150 درجه + کوئنچ آب |
|
304 لیتر تا 304 لیتر |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
عالی |
LOW - HAZ در برابر حساسیت مقاومت می کند |
NO - برای مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز نیست |
|
304 تا 304 لیتر |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
عالی |
HAZ سمت متوسط - 304 ممکن است حساس شود |
اگر طرف 304 در معرض رسانه های خورنده باشد، توصیه می شود |
|
304/304L دوگانه- دارای گواهینامه مشابه است |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
عالی |
کربن کم - کمتر یا مساوی ۰.۰۳ درصد |
خیر - لازم نیست |
ارسال-درمان حرارتی جوش - زمانی که 304 به آن نیاز دارد و 304L نیاز ندارد
تفاوت عملی اساسی بین 304 و 304L در این است: یک جزء جوشی 304 که خدمات خورنده را می بیند، باید پس از جوشکاری محلول-آنیل شود تا کاربیدهای کروم دوباره حل شود و مقاومت در برابر خوردگی بازیابی شود. بازپخت محلول نیاز به گرم کردن کل جزء تا 1,040-1,150 درجه (1,900-2,100 درجه فارنهایت) و سپس خاموش کردن سریع در آب دارد - فرآیندی که گران، انرژی{17}} فشرده و اغلب از نظر فیزیکی غیرممکن است (برای لولههای بزرگ برنزه شده، سازههای تحت فشار ساخته شده). یک جزء جوش داده شده 304L در شرایط جوشکاری به همان مقاومت در برابر خوردگی می رسد - بدون نیاز به عملیات حرارتی پس از جوشکاری.
این استدلال اقتصادی برای 304L در یک جمله است: هزینه محلول بازپخت یک تولید جوشی بزرگ (2000-10000 دلار برای یک چرخه کوره به اضافه خطر اعوجاج) 10-50 برابر حق بیمه برای استفاده از 304L به جای 304 است (200-50 دلار در یک پروژه معمولی). هنگامی که PWHT غیرممکن است - برای جوش های میدانی روی لوله های نصب شده، برای مخازن ذخیره سازی بزرگ، برای تعمیرات تجهیزات موجود - 304L فقط ترجیح داده نمی شود. آن مورد نیاز است.
پارامترهای جوش برای 304 و 304L
|
پارامتر |
304 |
304L |
یادداشت ها |
|
فرآیند توصیه شده |
GTAW، GMAW، SMAW، SAW، FCAW |
GTAW، GMAW، SMAW، SAW، FCAW |
یکسان - همه فرآیندهای معمول جوشکاری قوس الکتریکی قابل قبول هستند |
|
پرکننده فلز (AWS) |
ER308L / E308L (پرکننده-کم کربن ترجیح داده میشود) |
ER308L / E308L |
برای جوشکاری خانواده ALL 304 از پرکننده-کم کربن استفاده کنید |
|
گاز محافظ (GTAW) |
100% Ar یا Ar + 2-5% H2 |
100% Ar یا Ar + 2-5% H2 |
یکسان |
|
پیش گرم کنید |
نیازی نیست (محیط تا 50 درجه) |
نیازی نیست (محیط تا 50 درجه) |
SS آستنیتی یکسان - نیازی به پیش گرم کردن ندارد |
|
حداکثر دمای Interpass |
175 درجه (350 درجه فارنهایت) |
175 درجه (350 درجه فارنهایت) |
یکسان - دماهای بالاتر خطر حساسیت را برای هر دو درجه افزایش می دهد |
|
محدوده ورودی گرما |
0.5-2.5 کیلوژول بر میلی متر (معمولی) |
0.5-2.5 کیلوژول بر میلی متر (معمولی) |
ورودی گرمای کمتر - یکسان، عرض HAZ و زمان خنکسازی را کاهش میدهد |
|
پست{0}}تمیز کردن جوش |
خمیر ترشی یا برس سیمی + غیرفعال کردن |
خمیر ترشی یا برس سیمی + غیرفعال کردن |
یکسان - برای بازیابی لایه غیرفعال، رنگ حرارتی را حذف کنید |
|
PWHT (Solution Anneal) |
برای خدمات خورنده مورد نیاز است |
مورد نیاز نیست |
تفاوت اقتصادی و عملی |
[منبع] مشخصات AWS A5.9/A5.9M - برای الکترودها و میله های جوشکاری فولاد ضد زنگ لخت. AWS D1.6/D1.6M - کد جوشکاری سازه - فولاد ضد زنگ.
مقاومت در برابر خوردگی - جایی که مزیت کربن کم- قابل مشاهده است
Intergranular corrosion (IGC) is the primary corrosion mechanism that differentiates 304 from 304L. In the unwelded, annealed condition, both grades have identical general corrosion resistance to atmospheric exposure, fresh water, mild chemicals, and food products. But after welding, 304 becomes susceptible to IGC in even mildly corrosive environments - including tap water, rainwater, and humid air - because the chromium-depleted grain boundaries in the HAZ are anodic to the surrounding grains, creating microscopic galvanic cells. 304L after welding remains resistant to IGC because its grain boundaries retain >12 درصد کروم

خوردگی بین دانه ای به ویژه خطرناک است زیرا تشخیص آن با بازرسی بصری دشوار است. یک جوش 304 حساس شده روی سطح عادی به نظر می رسد - حتی ممکن است آزمایش نفوذ رنگ را پشت سر بگذارد، زیرا سطح پیوسته است. اما هنگامی که در معرض یک مایع رسانا - حتی آب فرآیند با اسیدی ملایم - قرار میگیرید، مرزهای دانه حل میشوند و فلز بدون از دست دادن ضخامت بخش، استحکام خود را از دست میدهد. لوله 304 حساس شده که در روز 1 با فشار طراحی 1.5 برابر آزمایش شده است، ممکن است پس از شش ماه کارکرد در فشار طراحی 0.3 برابر از کار بیفتد، زیرا خوردگی بین دانهای فلز پیوسته را به دانههای متصل شل و بدون استحکام پیوند بین آنها تبدیل کرده است.
مقاومت در برابر خوردگی توسط محیط - 304 در مقابل 304L پس از جوشکاری
|
محیط زیست |
304 (جوش نخورده) |
304 لیتر (جوش نخورده) |
304 (جوش داده شده، بدون PWHT) |
304 لیتر (جوش داده شده، بدون PWHT) |
برنده خدمات جوش داده شده |
|
جوی (داخلی) |
عالی |
عالی |
خطر IGC خوب - در هوای خشک کم است |
عالی |
هر دو (خطر کم) |
|
اتمسفر (در فضای باز، باران) |
عالی |
عالی |
آب باران ضعیف - به اندازه کافی برای IGC در طول ماه ها رسانا است |
عالی |
304L |
|
آب شیرین (شیر آب، رودخانه) |
عالی |
عالی |
مواد معدنی محلول ضعیف - IGC را تسریع میکنند |
عالی |
304L |
|
آب دریا / آب شور |
ریسک حفرهای منصفانه - از Cl⁻ |
ریسک حفرهای منصفانه - از Cl⁻ |
- IGC + pitting توصیه نمی شود |
مقاوم - نسبت به IGC. گودال باقی می ماند |
هیچکدام (از 316 لیتر برای Cl- استفاده کنید) |
|
اسیدهای آلی رقیق (غذا) |
عالی |
عالی |
متوسط - اسید استیک/سیتریک به مرزهای حساس حمله میکند |
عالی |
304L |
|
اسید نیتریک (HNO3،<50%, <50°C) |
عالی |
عالی |
POOR - HNO3 یک آزمایش استاندارد برای حساسیت IGC است (تست Huey) |
عالی |
304L |
|
اسید فسفریک (H3PO4، رقیق) |
عالی |
عالی |
حملات POOR - HAZ را حساس کرد |
عالی |
304L |
|
سوز آور (NaOH،<50%, <100°C) |
خوب |
خوب |
خطر SCC سوزاننده خوب -، اما حساسیت IGC کمتر |
خوب |
هر دو (SCC سوزاننده عامل محدود کننده است) |
|
جو کارخانه شیمیایی |
خوب |
خوب |
فقیر - دود اسید + رطوبت=IGC سریع |
عالی |
304L |
تست های استاندارد برای حساسیت خوردگی بین دانه ای
سه آزمایش استاندارد برای تأیید اینکه 304L (یا هر فولاد ضدزنگ کم کربن) پس از جوشکاری در برابر خوردگی بین دانهای مقاوم است استفاده میشود: ASTM A262 Practice A (تست اچ اسید اگزالیک - غربالگری سریع، 15 دقیقه)، تمرین C (نیتریک اسید / تست کاهش وزن بیش از حد 48-دورههای جوش ساعتی)، و تمرین E (مس-سولفات مس-اسید سولفوریک / تست استراوس - آزمایش خمش بعد از 15-ساعت جوش). 304L در حالت جوشخورده هر سه را میگذراند. 304 در حالت جوش{16} هر سه مورد را شکست میدهد - شواهد کمی و مبتنی بر استانداردها از تفاوت اساسی بین درجهها ارائه میکند.
تست Huey (ASTM A262 Practice C) شدیدترین و کمی ترین تست در بین این سه تست است. یک نمونه جوش داده شده 304 که در اسید نیتریک 65 درصد برای پنج دوره 48 ساعته جوشانده شده است، معمولاً 0.5-5.0 میلی متر در سال (20{15}}200 میل در سال) در HAZ - نرخ خوردگی 10{0{0} برابر بیشتر از فلز پایه اطراف آن 10{0{18} است. یک نمونه 304 لیتری جوش داده شده مشابه که تحت شرایط یکسان آزمایش می شود کمتر از 0.05 میلی متر در سال (2 میل در سال) از دست می دهد - به حد تشخیص آزمایش نزدیک می شود. این تفاوت میلیون برابری در نرخ خوردگی مرز دانه شواهد مهندسی پشت قاعده ساده است: "جوش=استفاده از درجه L."
راهنمای برنامه - زمان انتخاب 304 در مقابل 304L
|
برنامه |
جوشکاری لازم است؟ |
سرویس خورنده؟ |
PWHT ممکن است؟ |
درجه توصیه شده |
دلیل |
|
مخزن تحت فشار (ASME VIII) |
بله |
متفاوت است |
بله، اما گران است |
304L (دوگانه-گواهی شده) |
اجتناب از PWHT + اولویت ASME برای درجه L- در ساخت و ساز جوش داده شده |
|
Chemical storage tank (>5,000 L) |
بله ساخت فروشگاهی - |
بله - مواد شیمیایی ذخیره شده است |
نه - خیلی بزرگ است |
304L |
PWHT میدانی غیرممکن است. IGC باعث شکست فاجعه آمیز می شود |
|
تجهیزات پردازش مواد غذایی |
بله - جوش بهداشتی |
بله - اسیدهای غذایی + مواد شیمیایی پاک کننده |
بله، اما غیر عملی است |
304L |
جوش های بهداشتی باید صاف و غیر فعال شوند. 304L از خوردگی HAZ در زیر رسوبات جلوگیری می کند |
|
معماری / تزئینی (بدون جوش) |
خیر |
خیر (داخل یا خفیف در فضای باز) |
N/A |
304 |
بدون جوشکاری=بدون خطر حساسیت. 304 3{3}}5% ارزانتر است (اگر دارای گواهینامه دوگانه نباشد) |
|
اتصال دهنده ها (پیچ و مهره، واشر) |
خیر |
معمولا خیر |
N/A |
304 |
بست های سرد- جوش داده نمی شوند. 304 مقاومت مناسب در برابر خوردگی را فراهم می کند |
|
قرقره لوله برای کارخانه شیمیایی |
بله - جوشکاری گسترده |
بله - مواد شیمیایی فرآیند |
ممکن است اما گران است |
304L (دوگانه-گواهی شده) |
جوش های متعدد در هر قرقره؛ PWHT باعث ایجاد اعوجاج می شود. 304L از تمام PWHT جلوگیری می کند |
|
لوله های مبدل حرارتی |
بله - لوله-به-جوش های لوله لوله |
بله - آب خنک کننده یا مایع فرآیند |
برای بستههای لوله - غیرعملی نیست |
304L |
جوشهای لوله-به-ورق لوله بسیار مهم هستند و تعمیر آنها دشوار است. بدون PWHT پس از نورد ممکن است |
|
لوله کشی آبجوسازی / لبنیات |
بله - جوشکاری TIG مداری |
بله - محلول های CIP (اسید + سوزاننده) |
خیر |
304L |
جوشهای مداری را نمیتوان بهصورت جداگانه عملیات حرارتی- کرد. حمله شیمیایی CIP به HAZ حساس |
|
لاینر اگزوز / دودکش (خشک، بدون جوش) |
خیر |
خیر (گازهای خشک) |
N/A |
304 |
بدون جوشکاری، بدون الکترولیت مایع=بدون خطر IGC |
|
تعمیرات میدانی-در لوله 304 موجود |
بله |
بستگی به سرویس داره |
شرایط فیلد - وجود ندارد |
پرکننده 304 لیتر + فلز پایه |
برای تمام تعمیرات میدانی از پرکننده 304L استفاده کنید. در صورت تعویض بخش های لوله، از 304L استفاده کنید |
پنج قانون برای انتخاب بین 304 و 304 لیتر
قانون 1آیا قطعه جوش داده می شود؟ - اگر بله، از 304L یا 304/304L دارای گواهی دوگانه- استفاده کنید. این سوال تنها 80 درصد از تصمیمات 304 در مقابل 304L را حل می کند. هرگونه جوشکاری - حتی یک جوش تک چسبی، یک ضمیمه پلاک نام، یک براکت پشتیبانی - یک HAZ ایجاد میکند که در استاندارد 304 حساس به حساسیت است.
قانون 2آیا ضخامت دیوار بیشتر از 3 میلی متر (1/8 اینچ) است؟ - اگر بله، از 304L استفاده کنید. بخشهای ضخیمتر از دمای جوش، کندتر سرد میشوند و زمان صرف شده در محدوده حساسیت (425{9}}870 درجه) را افزایش میدهند. یک صفحه با ضخامت 25 میلی متر ممکن است برای 5-10 دقیقه بعد از جوشکاری در محدوده حساسیت باقی بماند، در مقایسه با 30-60 ثانیه برای یک ورق 1.5 میلی متری - بیش از 10 برابر بیشتر برای ایجاد بارش کاربید.
قانون 3آیا قطعه یک محیط خورنده را می بیند؟ - اگر بله و جوش داده شده است، از 304L استفاده کنید. "خورنده" شامل محیط هایی می شود که ملایم به نظر می رسند: آب لوله کشی، آب باران، هوای مرطوب، اسیدهای غذایی (سرکه، آب میوه)، مواد شیمیایی پاک کننده، میعانات فرآیندی. IGC به اسیدهای غلیظ نیاز ندارد - فقط به یک الکترولیت نیاز دارد تا یک سلول گالوانیکی بین مرز دانه تهی شده کروم (آند) و دانه اطراف (کاتد) تشکیل دهد.
قانون 4آیا بازپخت محلول جوش پست-غیر ممکن است یا غیرعملی؟ - اگر بله، از 304L استفاده کنید. بازپخت محلول نیاز به حرارت دادن به 1,040-1,150 درجه و سپس خاموش کردن سریع آب دارد. این غیرممکن است: لولهکشیهای میدانی، مخازن بزرگ، تجهیزات نصبشده، تعمیرات، اجزای دیوار نازک که اعوجاج دارند، و قطعاتی با سطوح ماشینکاری شده که اکسید میشوند. برای این موارد، 304L تنها گزینه است.
قانون 5آیا دمای کار بالاتر از 425 درجه (800 درجه فارنهایت) است؟ - اگر بله، به جای آن، 304H را در نظر بگیرید. 304 استحکام دمای بالا- کمی بهتر از 304L دارد، اما اگر قطعه جوش داده شده و بالاتر از 425 درجه کار میکند، 304H (UNS S30409، 0.04- 0.10% استحکام C AST بزرگتر از creep یا 7 درجه سانتیگراد است) مطابقت با کد ASME از 304 یا 304L برای مخازن تحت فشار با کد ASME بالای 425 درجه بدون بررسی تنش های مجاز استفاده نکنید.
سوالات متداول
س: "L" در 304L به چه معناست؟
A: "L" مخفف "کربن کم" است. فولاد ضد زنگ 304L دارای حداکثر محتوای کربن 0.03% در مقایسه با 0.08% برای استاندارد 304 است. این میزان کربن کمتر از رسوب کاربید کروم در مرزهای دانه در طول جوشکاری جلوگیری می کند، که علت اصلی خوردگی بین دانه ای (پوسیدگی جوش) است. نام "L" توسط ASTM در دهه 1950 به طور خاص برای رسیدگی به خرابی های خوردگی جوش در تجهیزات پردازش شیمیایی معرفی شد.
س: آیا 304L ضعیفتر از 304 است؟
پاسخ: بدون - در دمای اتاق، 304 و 304 لیتر اساساً استحکام کششی و تسلیم یکسانی دارند (هر دو حداقلهای ASTM A240 را برآورده میکنند: کشش 515 مگاپاسکال، تسلیم 205 مگاپاسکال). در دماهای بالاتر از 425 درجه (800 درجه فارنهایت)، 304 استحکام کمی بالاتری دارد (حدود 5-8٪ تنش مجاز بالاتر در 500 درجه در هر کد ASME)، اما برای کاربردهای زیر 400 درجه - که شامل بیشتر مصارف صنعتی است - این دو درجه از نظر استحکام قابل تعویض هستند.
س: آیا می توانم 304 به 304L را جوش دهم؟
پاسخ: بله - 304 و 304L برای جوشکاری کاملاً سازگار هستند. از فلز پرکننده ER308L (TIG) یا E308L (چوب) استفاده کنید. پرکننده{6}کم کربن تضمین می کند که فلز جوش بدون توجه به محتوای کربن فلز پایه در برابر حساسیت مقاوم است. تنها نکته این است که در صورت مشاهده سرویس خورنده، سمت 304 HAZ ممکن است همچنان مستعد حساسیت باشد.
س: آیا 304L نیاز به عملیات حرارتی پس از جوش{1} دارد؟
پاسخ: خیر - این مزیت اساسی 304L است. در حالت -در حالت جوش، 304L در برابر خوردگی بین دانهای بدون هیچگونه{{5}عملیات حرارتی جوش. 304 مقاومت میکند، در مقابل، به بازپخت محلول در 1,040-1,150 درجه + خاموش شدن با آب پس از جوشکاری برای بازیابی مقاومت در برابر خوردگی در صورت مشاهده خدمات خورنده نیاز دارد.
س: 304/304L دارای گواهی دوگانه چیست؟
پاسخ: دارای گواهی دوگانه-304/304L مادهای است که به طور همزمان الزامات ترکیب شیمیایی هر دو درجه را برآورده میکند: کربن کمتر یا مساوی 0.03٪ (مطابق با 304L)، کروم 18.0{11}}20.0٪، نیکل 8.0% (4.0-10). این به محصول پیشفرض اکثر کارخانههای فولاد ضد زنگ تبدیل شده است، زیرا پالایش مدرن AOD به طور طبیعی به سطوح کربن زیر 0.03 درصد میرسد. مواد دارای گواهی دوگانه به شما قابلیت جوشکاری 304 لیتر را با قیمت 304 - میدهد و همیشه در صورت موجود بودن باید اولین انتخاب شما باشد.
س: آیا 304 زنگ می زند؟
A: 304 و 304L "ضد زنگ" هستند - نه "لکه-ضد." هر دو گرید در بیشتر محیطهای داخلی و خارجی خفیف در برابر زنگزدگی مقاومت میکنند، اما میتوانند در محیطهای حاوی کلرید-محیطهای غنی از کلرید- بهویژه مناطق ساحلی با اسپری نمک، زنگزدگی سطحی (رنگآمیزی چای) ایجاد کنند. این یک محدودیت کلی برای خانواده 304 است، نه تفاوتی بین 304 و 304L. برای محیطهای غنی از کلرید (آب دریا، ساحل، نمکهای یخزدایی)، به 316 لیتر ارتقا دهید، که 2 تا 3 درصد مولیبدن برای مقاومت در برابر خوردگی حفرهای اضافه میکند.
س: 304 در مقابل 304L در مقابل 316L - چگونه انتخاب کنم؟
A: 304/304L (دوگانه-دارای گواهینامه) را برای ساخت-جوشکاری عمومی، پردازش مواد غذایی، کاربردهای معماری و خدمات شیمیایی ملایم که در آن کلرید وجود ندارد، انتخاب کنید. زمانی که محیط حاوی کلرید (آب دریا، ساحل، نمکهای یخزدایی، فرآیندهای شیمیایی با Cl-) باشد، 316L را انتخاب کنید. - 316L برای مقاومت در برابر حفرهها 2{13}}3% مولیبدن اضافه میکند. 304H را برای مخازن تحت فشار ASME که بالاتر از 425 درجه کار می کنند، جایی که قدرت خزش حیاتی است، انتخاب کنید. هرگز 304 غیر درجه L را برای اجزای جوشی که محیط خورنده را مشاهده می کنند انتخاب نکنید.
س: چگونه می توانم تأیید کنم که مواد من واقعاً 304L است و 304 نیست؟
پاسخ: گزارش آزمایش مواد (MTR) را بررسی کنید - باید کربن کمتر یا برابر با ۰.۰۳٪ را نشان دهد. PMI (شناسایی مواد مثبت) با استفاده از XRF دستی نمی تواند 304 را از 304L تشخیص دهد زیرا XRF نمی تواند کربن را اندازه گیری کند (کربن عنصری بسیار سبک برای تشخیص XRF است). تنها روش مطمئن صحت میدانی، طیفسنجی انتشار نوری (OES) است که میتواند محتوای کربن را اندازهگیری کند. اگر تأیید محتوای کربن حیاتی است، درخواست تجزیه و تحلیل شیمیایی آزمایشگاهی کنید یا به MTR آسیاب (EN 10204 Type 3.1) تکیه کنید.
