316Ti در مقابل 316L: تثبیت شده در مقابل کم-فولاد زنگ نزن آستنیتی کربن برای سازه های جوش داده شده

316L پیش‌فرض درستی برای اکثر تولیدات جوشی در دماهای محیط و متوسط است، زیرا محتوای کربن فوق‌العاده کم (0.030٪ حداکثر) از قبل از ایجاد حساسیت در طول جوشکاری استاندارد تک- و چند{4}{4} جلوگیری می‌کند.316Ti (UNS S31635)جایگاه خود را تنها در سرویس‌های دمای بالا{0} پایدار (تقریباً 425-815 درجه / 800{4}}1500 درجه فارنهایت)، مانند سیستم‌های اگزوز، دیگ‌های بخار، و برخی از کدهای مخازن تحت فشار اروپایی، به دست می‌آورد، جایی که تثبیت‌کننده تیتانیوم آن به تنهایی در برابر بارندگی طولانی کاربن بیش از کاربن کم کاربن بهتر مقاومت می‌کند.

316Ti vs 316L

316Ti (UNS S31635) یک تیتانیوم-نسخه تثبیت شده از فولاد ضد زنگ نوع 316 است، در حالی که 316L (UNS S31603) نسخه فوق-کم{7}}کربن یک آلیاژ پایه یکسان است - که هر دو برای حل مشکل یکسانی پس از جوشکاری بین دانه‌ای و بین دانه‌ای وجود دارند.

نوع استانداردفولاد ضد زنگ 316مستعد حساس شدن است: در طول جوشکاری، فلز نزدیک جوش (منطقه تحت تأثیر گرما یا HAZ) به آرامی در محدوده 425-815 درجه (800-1500 درجه فارنهایت) سرد می شود و به کروم اجازه می دهد تا با کربن ترکیب شود و به صورت کاربیدهای کروم در مرزهای دانه رسوب کند.

این به صورت موضعی کروم را تخلیه می‌کند،-مناطق مرزی دانه‌ها را در برابر خوردگی بین دانه‌ای آسیب‌پذیر می‌کند{1}}L این مشکل را با حذف بیشتر کربن حل می‌کند، بنابراین مقدار کمی برای رسوب باقی می‌ماند. 316Ti آن را به‌طور متفاوتی حل می‌کند: تیتانیوم اضافه می‌کند، که ترجیحاً لایه تیتان را با کربن به شکل آزاد نگه می‌دارد. حتی اگر سطوح کربن معمولی (بالاتر) هنوز وجود داشته باشد.

صفت	316 Ti	316L
تعیین سازمان ملل	S31635	S31603
EN / شماره Werkstoff	1.4571	1.4404
روش تثبیت	افزودن تیتانیوم (Ti).	محتوای کربن فوق العاده-کم
مشخصات صفحه/ورق حاکم	ASTM A240 / A240M	ASTM A240 / A240M
مشخصات لوله حاکم	ASTM A312 / A312M	ASTM A312 / A312M
مشخصات نوار حاکم	ASTM A276 / A276M	ASTM A276 / A276M
خانواده متالورژی	فولاد ضد زنگ آستنیتی تثبیت شده	فولاد زنگ نزن آستنیتی کم کربن-

منابع: مشخصات استاندارد ASTM A240/A240M، ASTM A312/A312M، ASTM A276/A276M.

316Ti و 316L حدود کروم، نیکل و مولیبدن تقریباً یکسان دارند. تفاوت اصلی این است که 316Ti بیش از دو برابر کربن 316L اجازه می دهد زیرا افزودن تیتانیوم آن، نه کربن کم، چیزی است که حساسیت را کنترل می کند.

عنصر (wt.%)	316Ti (S31635)	316L (S31603)
کروم (کروم)	16.0 - 18.0	16.0 - 18.0
نیکل (Ni)	10.0 - 14.0	10.0 - 14.0
مولیبدن (Mo)	2.00 - 3.00	2.00 - 3.00
کربن (C)، حداکثر	0.08	0.030
تیتانیوم (Ti)	5 x (%C+%N)، حداقل. - حداکثر 0.70	مشخص نشده است
منگنز (Mn)، حداکثر	2.00	2.00
سیلیکون (Si)، حداکثر	0.75	0.75
فسفر (P)، حداکثر	0.045	0.045
گوگرد (S)، حداکثر	0.030	0.030
نیتروژن (N)، حداکثر	0.10 (معمولی، همیشه مشخص نشده است)	0.10

منبع: الزامات ترکیبی ASTM A240/A240M برای UNS S31635 و UNS S31603.

حداقل تیتانیوم یک درصد ثابت نیست. این گرما مستقیماً به محتوای کربن و نیتروژن موجود در گرما گره خورده است که به عنوان یک نسبت تثبیت بیان می شود.

نیاز تثبیت ASTM A240 برای 316Ti Ti بزرگتر یا برابر با 5 x (%C + %N) است، که تضمین می‌کند قبل از اینکه کروم بتواند با هر اتم کربن و نیتروژن موجود پیوند برقرار کند، این نسبت، نه درصد تیتانیوم خام، تعیین می‌کند که آیا گرمای داده شده به طور پایدار تثبیت شده است یا خیر.

در عمل، این بدان معناست که یک گواهی آسیاب برای 316Ti باید در برابر محتوای کربن و نیتروژن واقعی آن گرمای خاص بررسی شود، نه فقط در برابر سقف حداکثر تیتانیوم 0.70٪. حرارت با کربن به سمت حداکثر 0.08٪ به نسبت گرمای با کربن نزدیک به 0.03٪ به تیتانیوم بیشتری نیاز دارد تا کاملاً تثبیت شود. EETA 316Ti را با گزارش های آزمایش کامل آسیاب (MTRs) عرضه می کند تا بتوان نسبت تثبیت را با گرما تأیید کرد.

316L به اندازه کافی در برابر حساسیت از طریق محدوده دمایی که اکثر جوشکاری های ساختاری و فرآیندی از آن عبور می کنند، مقاومت می کند، اما 316Ti این مقاومت را در مواجهه با دمای بسیار طولانی تر حفظ می کند، به همین دلیل است که به جای جوشکاری به تنهایی، برای خدمات دمای بالا و مداوم مشخص شده است.

How Do 316Ti and 316L Resist Sensitization at Different Temperatures

شرایط قرار گرفتن در معرض	316 Ti	316L
جوشکاری استاندارد تک- یا چند{1}}محیطی-درجه حرارت	مقاوم (تثبیت و نه عامل محدود کننده)	کربن کم مقاوم - معمولاً کافی است
جوش‌های چند پاسه-ضخیم-آهسته سرد شده	مقاوم، تیتانیوم متصل به کربن باقی می ماند	به طور کلی مقاوم است، اما خطر مهاجرت کربن با ورودی گرما و ضخامت بخش افزایش می یابد
سرویس پایدار در 425-815 درجه (800-1500 درجه فارنهایت)	کاربیدهای تیتانیوم مقاوم - از نظر ترمودینامیکی در این دماها پایدار هستند	کربن هنوز هم می تواند در معرض طولانی مدت پخش و رسوب کند. خطر حساسیت با گذشت زمان افزایش می یابد
سفرهای کوتاه مدت-بالای 815 درجه (مثلاً شرایط ناراحت کننده)	کاربیدهای تیتانیوم می توانند تا حدی حل شوند. قرار گرفتن مجدد-در محدوده حساس کننده پس از آن خطراتی را به همراه دارد	خطر بارش کربن پس از هر{0} ورود مجدد به محدوده حساس
الزامات عملیات حرارتی جوش (PWHT).	به طور کلی برای کنترل حساسیت مورد نیاز نیست	به طور کلی برای کنترل حساسیت مورد نیاز نیست

رفتار حساس‌سازی که در اینجا توضیح داده می‌شود، از مکانیسم رسوب{0}کاربید کروم (روش‌های آزمایش ASTM A262) پیروی می‌کند که برای درجه‌های آستنیتی تثبیت‌شده در مقابل-کربن پایین اعمال می‌شود.

هر دو جوش 316Ti و 316L تقریباً همیشه با فلز پرکننده ER316L یا E316L ساخته می‌شوند، زیرا تیتانیوم نمی‌تواند به‌طور قابل اعتمادی در یک قوس جوش منتقل شود - به این معنی که مزیت تثبیت 316Ti از فلز پایه و حرارت-حفاظت می‌کند، اما جوش دقیقاً مانند یک کربن کم رسوب می‌کند.

این نکته ای است که اغلب در انتخاب مواد نادیده گرفته می شود. تیتانیوم ترجیحاً اکسید می شود و هنگام انتقال از طریق یک قوس جوشکاری عمدتاً در اثر سرباره و پاشش از بین می رود، بنابراین یک فلز پرکننده تطبیق تیتانیوم یک روش تجاری استاندارد نیست. مفاهیم عملی:

پرکننده ER316L (GTAW/GMAW) یا E316L-16/17 (SMAW) را برای هر دو فلز پایه 316Ti و 316L مشخص کنید، مگر اینکه مشخصات پروژه به دلیل خاصی نیاز به پرکننده تثبیت شده منطبق داشته باشد.

از آنجایی که فلز جوش بدون در نظر گرفتن درجه فلز پایه-کربن کمتری دارد، عملکرد خوردگی رسوب جوش در هر دو مورد توسط شیمی نوع 316L- کنترل می‌شود.

مزیت تثبیت 316Ti در فلز پایه بدون پیرایه و HAZ بیرونی، جایی که تعادل کربن اولیه تیتانیوم{1}}حفظ می شود، تحقق می یابد.

تمیز کردن پست{0}}جوش (ترشی و غیرفعال کردن به ازای ASTM A967) برای حذف رنگ حرارتی و بازیابی لایه غیرفعال در جوش برای هر دو درجه ضروری است.

316Ti دارای حداقل تسلیم و استحکام کششی نسبتاً بالاتری نسبت به 316L در شرایط آنیل شده است، و در دمای بالا پایدار بهتر استحکام را حفظ می‌کند، در حالی که هر دو درجه دارای حداقل کشیدگی یکسان هستند.

ویژگی (بازپخت شده، بر اساس ASTM A240)	316Ti (S31635)	316L (S31603)
قدرت تسلیم، 0.2٪ افست، حداقل.	205 مگاپاسکال (30 ksi)	170 مگاپاسکال (25 ksi)
استحکام کششی نهایی، حداقل	515 مگاپاسکال (75 ksi)	485 مگاپاسکال (70 ksi)
کشیدگی در 2 اینچ (50 میلی متر)، حداقل.	40%	40%
سختی معمولی (بازپخت)، حداکثر	95 HRB (≈ 217 HB)	95 HRB (≈ 217 HB)
تراکم	≈ 8.00 گرم در سانتی متر مکعب	≈ 8.00 گرم در سانتی متر مکعب
افزایش{0}}حفظ قدرت دما (بالاتر از ~500 درجه)	کاربیدهای تیتانیوم در برابر درشت شدن مقاومت می کنند	برای قرار گرفتن در معرض متوسط مناسب است، اما حفظ قدرت در دمای بالا پایدار کمتر از 316 Ti است.

منبع: ASTM A240/A240M حداقل الزامات خاصیت مکانیکی برای UNS S31635 و UNS S31603، دمای اتاق، شرایط آنیل شده.

هیچ - 316Ti و 316L اساساً دارای مقاومت عمومی در برابر خوردگی حفره و شکاف یکسانی هستند، زیرا تیتانیوم یک اصطلاح در فرمول PREN نیست و هر دو گرید دارای محدوده کروم، مولیبدن و نیتروژن یکسان هستند. تمام تمایز بین آنها مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای پس از جوشکاری یا قرار گرفتن در معرض حرارت است، نه مقاومت در برابر حفره های کلرید.

Do 316Ti and 316L Differ in General Pitting and Crevice Corrosion Resistance

حالت خوردگی	316Ti در مقابل 316L
عدد معادل مقاومت حفره ای (PREN=%Cr + 3.3%Mo + 16%N)	اساساً برابر است، معمولاً PREN ≈ 23-28 برای هر دو درجه
حفره کلرید عمومی / خوردگی شکاف	اساساً برابر با - است که توسط Cr، Mo، N اداره می شود که به اشتراک گذاشته می شوند
خوردگی بین دانه ای (IGC) پس از جوشکاری یا قرار گرفتن در معرض دمای بالا-	316 Ti برتر در دمای بالا پایدار. 316 لیتر برای جوشکاری استاندارد محیطی کافی است
خوردگی یکنواخت (عمومی) در اسیدها و مواد شیمیایی فرآیند	اساساً برابر با - است که توسط شیمی آلیاژ پایه کنترل می شود، نه روش تثبیت

316L بر تولیدات جوشی عمومی، مواد غذایی، دارویی و کارهای معماری در دمای محیط و متوسط غالب است، در حالی که 316Ti عمدتاً برای تجهیزات دمای بالا{2} پایدار و در مناطق یا کدهایی با اولویت تاریخی برای درجه های تثبیت شده مشخص شده است.

برنامه	نمره توصیه شده	چرا
لوله ها و مخازن فرآیند جوشکاری عمومی (دمای محیطی / متوسط)	316L	کربن کم کافی است، به طور گسترده در دسترس است و سازندگان آن را به خوبی درک می کنند
تجهیزات پردازش مواد غذایی و آشامیدنی	316L	بهداشتی، مقرون به صرفه، بدون افزایش دمای{1}
لوله‌کشی دارویی و نیمه هادی- با خلوص بالا	316L	سازگاری ASME BPE و جوراب بلند جهانی گسترده
سیستم های اگزوز خودرو و صنعتی	316 Ti	خدمات پایدار در محدوده حساسیت 425-815 درجه
بویلرها، مبدل های حرارتی و اجزای کوره	316 Ti	مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای دراز مدت-در دمای بالا-
تجهیزات فشار اروپایی تحت برخی مقررات قدیمی PED/AD 2000	316 Ti	اولویت منطقه‌ای تاریخی برای درجه‌های تثبیت‌شده در دمای طراحی بالا - تأیید در برابر نسخه کد فعلی
تجهیزات فرآیند شیمیایی با گشت‌وگذارهای گاه به گاه{0}در دمای بالا	مورد{0}}به- مورد	قبل از انتخاب، زمان واقعی-در-درجه حرارت را در برابر رفتار حساس‌سازی هر دو درجه مقایسه کنید

316Ti معمولاً فقط هزینه متوسطی بیش از 316 لیتر دارد، معمولاً در محدوده تقریباً 5 تا 15 درصد، اما در دسترس بودن عملی آن از نظر منطقه ای بسیار ناهموارتر است - 316L اساساً در همه جا ذخیره می شود، در حالی که 316Ti در اروپا رایج تر است و می تواند زمان تحویل طولانی تر یا حداقل های تولید را در جاهای دیگر حمل کند.

How Do Cost and Availability Compare Between 316Ti and 316L

محرک هزینه آلیاژ: تیتانیوم یک افزودنی تثبیت کننده هزینه نسبتاً پایین است، بنابراین حق بیمه-مواد خام برای 316Ti بیش از 316L بسیار کمتر از، به عنوان مثال، حق بیمه 6% مولیبدن فوق-گرید آستنیتی بالای 316L است.

جوراب ساق بلند منطقه ای: 316Ti به طور سنتی در بازار اروپا رایج تر بوده است (منعکس کننده تاریخچه طولانی آن در مشخصات DIN/EN)، در حالی که 316L در اکثر زنجیره های تامین آمریکای شمالی و آسیایی ضد زنگ پیش فرض است.

زمان سررسید: تعیین 316Ti در خارج از مناطق ذخیره سازی اصلی آن می تواند به معنای کارخانه-زمان تحویل سفارش به جای-تحویل قبلی سهام - در دسترس بودن قبل از انجام برنامه زمانی باشد.

روند جایگزینی: از آنجا که درجات L{0}} مدرن اکثر شرایط خدماتی را پوشش می‌دهند که زمانی به تثبیت نیاز داشتند، بسیاری از مشخصات به‌طور پیش‌فرض به سمت 316L تغییر کرده‌اند و 316Ti را برای موارد خاص با دمای بالا ذخیره می‌کنند که هنوز به وضوح توجیه می‌شود.

316Ti را انتخاب کنید زمانی که مؤلفه سرویس پایدار را در محدوده حساسیت 425-815 درجه می‌بیند، زمانی که یک کد حاکم یا مشخصات مشتری خواستار درجه تثبیت‌شده است، یا هنگام مطابقت با یک سیستم 316Ti موجود. 316L را اساساً برای هر چیز دیگری انتخاب کنید، از جمله تولید جوشکاری استاندارد محیط و دمای متوسط.

کامپوننت به طور مداوم یا مکرر در محدوده 425-815 درجه (800-1500 درجه فارنهایت) کار می کند → 316Ti
کد طراحی حاکم، مشخصات مشتری یا استاندارد کارخانه موجود به درجه تثبیت شده → 316Ti نیاز دارد
تعویض یا گسترش یک سیستم موجود 316Ti (اگزوز، دیگ بخار، مبدل حرارتی) → 316Ti، برای سازگاری مواد
سازه‌ها، مخازن و لوله‌ها در دمای استاندارد محیطی-تا{1}}معتدل- → 316L
برنامه غذایی، دارویی، یا معماری بدون قرار گرفتن در معرض{0} درجه حرارت بالا → 316L
زمانبندی پروژه بستگی به-در دسترس بودن سهام سابق در آمریکای شمالی یا آسیا → 316L دارد، مگر اینکه زمان تحویل 316Ti تأیید شود که قابل قبول است

اگر مشکلی که باعث ایجاد این سوال می شود، خوردگی کلرید یا آب دریا به جای حساسیت دمای بالا باشد، هیچ کدام از این دو درجه نقطه شروع مناسبی نیستند، به جای آن باید درجه-PREN بالاتر مانند 254SMO یا فولاد ضد زنگ دوبلکس ارزیابی شود.

س: آیا 316Ti قوی تر از 316L است؟

پاسخ: بله، به طور متوسط. 316Ti دارای حداقل استحکام تسلیم 205 مگاپاسکال در مقابل 170 مگاپاسکال برای 316 لیتر، و حداقل مقاومت کششی 515 مگاپاسکال در مقابل 485 مگاپاسکال، تحت ASTM A240 است. هر دو دارای حداقل کشیدگی 40٪ یکسان هستند.

س: آیا می توانم 316Ti را با یک فلز پرکننده بلبرینگ تیتانیوم-جوش دهم تا دقیقاً با فلز پایه مطابقت داشته باشد؟

پاسخ: در رویه تجاری استاندارد، خیر. تیتانیوم ترجیحاً اکسید می شود و به طور قابل اعتماد در یک قوس جوش منتقل نمی شود، بنابراین پرکننده ER316L یا E316L برای هر دو جوش 316Ti و 316L استفاده می شود. بنابراین، رسوب جوش بدون توجه به اینکه کدام فلز پایه به هم وصل می شود، تحت کنترل شیمی{6}}کربن پایین است.

س: آیا 316Ti همان فولاد ضد زنگ 321 است؟

پاسخ: نه. مقاومت در برابر خوردگی حفره و شکاف بیش از 321 به دلیل محتوای مولیبدن آن.

س: آیا 316L به جای آن نیاز به درجه تثبیت شده دارد؟

پاسخ: بله، مخصوصاً برای سرویس‌های درجه حرارت بالا{0} پایدار در محدوده حساس‌کننده 425-815 درجه، یا در مواردی که یک کد یا مشخصات حاکم به درجه تثبیت‌شده نیاز دارد. برای تولید جوشی استاندارد محیط و دمای متوسط، کربن کم 316L به طور معمول به تنهایی کافی است.

س: آیا 316Ti و 316L برای سرویس آب دریا یا کلرید قابل تعویض هستند؟

پاسخ: در واقع بله، زیرا تیتانیوم مقاومت در برابر خوردگی حفره ای یا شکافی را بهبود نمی بخشد - هر دو گرید اساساً PREN یکسان دارند. هیچ کدام برای کلرید تهاجمی یا قرار گرفتن در معرض کامل آب دریا انتخاب ارجح نیست. یک -گرید مولیبدن بالاتر مانند 254SMO مسیر ارتقاء مناسب برای آن سرویس است.