AL6XN در مقابل 254SMO: مقایسه دو فولاد ضد زنگ سوپر آستنیتی برای کاربردهای دریایی

وقتی استانداردفولاد ضد زنگ 316Lبه اندازه کافی برای آب دریا، فراساحل یا خدمات کلرید تهاجمی مقاوم نیست، مهندسان به خانواده کوچکی از "6% مولیبدن" سوپر-گریدهای آستنیتی - دست می‌یابند و AL6XN و 254SMO دو عضو گسترده‌ترین اعضای آن خانواده هستند. هر دو نسبت به فولادهای زنگ نزن آستنیتی استاندارد مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی بسیار بهتری دارند و هر دو رقبای واقعی برای کاربردهای دریایی و نمک زدایی مشابه هستند. این راهنما آنها را مستقیماً - ترکیب، مقاومت حفره‌ای، رفتار ترک خوردگی در برابر خوردگی تنشی، نقش مس، و راهنمای انتخاب عملی - را مقایسه می‌کند تا مشخص کند که در کجا این دو درجه از نظر عملکردی معادل هستند و در کجا تفاوت معنی‌داری وجود دارد.

AL6XN vs 254SMO

AL6XN و 254SMO هر دو فولادهای ضد زنگ فوق-آستنیتی هستند که حاوی تقریباً 6٪ مولیبدن و محتوای نیتروژن بالا هستند و آنها را در یک سطح عملکردی بسیار بالاتر از گریدهای استاندارد سری 300- مانند 316L قرار می‌دهند و کاملاً سخت‌ترین محیط‌های دارای کلرید غنی‌تر را هدف قرار می‌دهند.

"Super{0}}Austenitic" یک طبقه‌بندی صنعتی غیررسمی اما پرکاربرد برای فولادهای زنگ نزن آستنیتی است که محتوای آلیاژ آن - به‌ویژه مولیبدن و نیتروژن - بسیار فراتر از ترکیب‌های استاندارد سری 300-است و یک بهبود مرحله‌ای{11}به‌جای تغییر موضعی در مقاومت افزایشی ایجاد می‌کند. هر دو AL6XN (UNS N08367) و 254SMO (UNS S31254) به زیر خانواده خاص "6% Mo" در این دسته تعلق دارند، نامی که محتوای مشابه مولیبدن آنها را نشان می دهد و به طور تصادفی، سطح بالای مشابه آنها از مقاومت در برابر خوردگی حفره و شکاف را نشان می دهد.

هر دو گرید به طور خاص برای رقابت برای کاربردهای یکسان - سیستم‌های آب دریا، کارخانه‌های نمک‌زدایی، تجهیزات دریایی - توسعه یافته و تجاری‌سازی شده‌اند، به همین دلیل است که آنها اغلب مستقیماً با یکدیگر مقایسه می‌شوند تا با درجه‌های متفاوت‌تر.

AL6XN و 254SMO دارای محتوای مولیبدن و نیتروژن تقریباً یکسانی هستند، اما آنها به دو طریق خاص از یکدیگر واگرا می شوند.

مقایسه ترکیبی-در کنار-:

عنصر (wt%)	AL6XN (UNS N08367)	254SMO (UNS S31254)	چرا اهمیت دارد
کروم (کروم)	20.0–22.0	19.5–20.5	پایه غیرفعال-لایه تشکیل دهنده؛ به طور گسترده در هر دو کلاس مشابه است
نیکل (Ni)	23.5–25.5	17.5–18.5	محتوای نیکل بالاتر AL6XN مقاومت در برابر خوردگی تنش کلرید را نسبت به 254SMO بهبود می بخشد.
مولیبدن (Mo)	6.0–7.0	6.0–6.5	تقریباً یکسان - هر دو دارای گریدهای فوق-آستنیتی "6% Mo" هستند، محرک اصلی مقاومت بالای حفره‌ها
نیتروژن (N)	0.18–0.25	0.18–0.22	هر دو از آلیاژ نیتروژن برای تقویت PREN و افزایش استحکام استفاده می کنند. سهم مشابه در هر کلاس
مس (مس)	عمدا اضافه نشده	0.50–1.00	افزودن مس 254SMO یک ویژگی متمایز است که در شرایط خاص اسیدی کاهش دهنده مزیت متوسطی را ارائه می دهد.
کربن (C)، حداکثر	0.03	0.02	هر دو دارای گریدهای کربن پایین- هستند که خطر حساسیت را در حین جوشکاری به حداقل می‌رسانند

جدول 1. محدوده ترکیب اسمی نماینده برای AL6XN (UNS N08367) و 254SMO (UNS S31254). ارزش ها گویا و گرد هستند. قبل از استفاده در اسناد تدارکاتی یا طراحی، محدودیت های دقیق را در برابر نسخه فعلی ASTM A240/A480 یا مشخصات مربوطه تأیید کنید.

شایان ذکر است که این دو گرید در حفره‌های هسته‌ای-شیمی مقاومت - کروم، مولیبدن و نیتروژن همگی در محدوده مشابهی قرار دارند - و دقیقاً به همین دلیل است که آنها به‌جای گریدهایی که در جایگاه‌های اساسی متفاوت هستند، رقبای نزدیک در نظر گرفته می‌شوند. تفاوت های معنی دار در محتوای نیکل و وجود یا عدم وجود مس متمرکز است که هر دو به تفصیل در زیر مورد بحث قرار می گیرند.

AL6XN و 254SMO دارای اعداد معادل مقاومت حفره ای (PREN) بسیار مشابه هستند، هر دو به راحتی بالاتر از 40 هستند، به این معنی که این دو گرید اساساً مقاومت قابل مقایسه ای را در برابر حفره های کلرید و خوردگی شکاف ارائه می دهند - که مهمترین ویژگی برای آب دریا و خدمات دریایی است.

PREN از محتوای کروم، مولیبدن و نیتروژن یک آلیاژ محاسبه می شود:

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

با استفاده از این فرمول با ترکیبات معرف، AL6XN معمولاً یک PREN در حدود 45-46 ایجاد می کند، در حالی که 254SMO معمولاً یک PREN در حدود 43-45 - ایجاد می کند، تفاوتی به اندازه ای کوچک که در اکثر شرایط خدماتی تمایز عملی معنی داری را نشان نمی دهد. هر دو مقدار، نمرات را بسیار بالاتر از استاندارد 316L (PREN ≈ 24-26) و حتی بالاتر از بسیاری از نمرات ضد زنگ دوبلکس قرار می دهند، که دلیل اساسی این است که هر دو AL6XN و 254SMO برای خدمات غوطه وری کامل در آب دریا مناسب هستند، شرایطی که فولادهای زنگ نزن آستنیتی استاندارد به طور قابل اعتمادی مناسب نیستند.

در عمل، این بدان معناست که مقایسه مقاومت خوردگی حفره‌ای و شکافی بین AL6XN و 254SMO به ندرت تصمیم انتخاب را به خودی خود هدایت می‌کند - وجه تمایز معنی‌دارتر محتوای نیکل و مس است که در ادامه به آن پرداخته می‌شود.

محتوای نیکل بالاتر AL6XN - تقریباً 24% در مقایسه با تقریباً 18% در 254SMO - به آن مزیتی در مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از فشار ناشی از کلرید- می‌دهد، و آن را به انتخاب ترجیحی مخصوصاً برای محیط‌های گرم و تحت تنش تبدیل می‌کند، که در آن محیط‌های کلریدی گرم و تحت تنش، نگرانی عمومی حاکم بر این است.

How Does Nickel Content Affect Stress Corrosion Cracking Resistance in Each Grade

ترک خوردگی ناشی از فشار ناشی از کلرید یک حالت شکست خوب-در فولادهای زنگ نزن آستنیتی تحت تنش کششی در محیط‌های کلرید داغ است، و محتوای نیکل دارای رابطه قوی-به خوبی با مقاومت در برابر آن است - محتوای نیکل بیشتر به طور کلی باعث کاهش sus می‌شود. محتوای نیکل AL6XN به طور معنی داری بالاتر از 254SMO قرار دارد، که یک تمایز واقعی{7}}شیمی بین این دو درجه است نه یک تفاوت حاشیه ای.

این مهم در شرایط خدماتی خاص - قرار گرفتن در معرض دمای بالا-در معرض کلرید همراه با تنش کششی پایدار، مانند لوله‌های مبدل حرارتی خاص یا اجزای تحت فشار در آب گرم دریا یا سرویس آب نمک - که مزیت نیکل AL6XN می‌تواند به تفاوت واقعی در طول عمر مفید تبدیل شود، حتی اگر دو درجه مقاومت قابل مقایسه باشد (ENPR).

افزودن مس 254SMO در برخی از اسیدهای احیاکننده و شرایط شیمیایی خاص{1}}شرایط شیمیایی - در اصل مشابه نقش مس در گریدهایی مانند 904L - سود متوسط و هدفمندی را ارائه می‌کند، اما مقاومت حفره‌ای هسته 254SMO را تغییر نمی‌دهد، که اساساً توسط محتوای نیتروژن و به طور نزدیک با مولیبدنX به اشتراک گذاشته می‌شود.

مزیت خوردگی مس در متالورژی فولاد زنگ نزن به جای اینکه کلی باشد، خاص است: به جای ایجاد بهبودی گسترده در هر مکانیزم خوردگی، تمایل به بهبود عملکرد در برخی شرایط اسیدی احیاکننده و سولفوریک-اسید{1}} مجاور دارد. این بدان معنی است که افزودن مس 254SMO یک ویژگی متمایز واقعی و واقعی است - و یکی از دلایلی است که اغلب در تجهیزات کارخانه سفید کننده خمیر و کاغذ و شرایط خاص گوگرد زدایی گازهای دودکش مشخص می شود که در آن این مزیت شیمیایی خاص اعمال می شود - اما نباید به عنوان برتری مطلق 254SMO خوانده شود.

AL6XN در سراسر صفحه. در حفره‌های کلرید خالص و مقاومت در برابر خوردگی شکاف، این دو گرید رقبای نزدیک باقی می‌مانند، همانطور که مقادیر مشابه PREN آنها نشان می‌دهد. مزیت مس شرط-خاص است، نه جهانی.

AL6XN و 254SMO تقریباً دارای خواص مکانیکی و ویژگی‌های ساخت مشابه فولادهای زنگ نزن-سوپرآستنیتی با نیتروژن بالا هستند، که هر دو به دلیل تقویت نیتروژن استحکام بالاتری نسبت به استاندارد 316L ارائه می‌دهند، با جوشکاری که نیاز به کنترل دقیق حرارت ورودی و انتخاب فلز پرکننده در هر دو درجه برای حفظ خوردگی دارد.

How Do the Two Grades Compare in Mechanical Properties and Fabricability

هر دو گرید از اثر تقویت‌کننده محلول جامد-نیتروژن بهره می‌برند که به آنها استحکام تسلیم معنی‌داری بالاتری نسبت به گریدهای آستنیتی استاندارد مانند 316L می‌دهد و در عین حال شکل‌پذیری و چقرمگی خوبی را حفظ می‌کنند، از جمله در دمای پایین. ملاحظات ساخت نیز به طور کلی بین این دو مشابه است: هر دو نیازمند توجه به گرمای ورودی در حین جوشکاری برای جلوگیری از تشکیل فازهای بین فلزی مضر هستند که می توانند به صورت موضعی مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهند، و هر دو معمولاً با یک فلز پرکننده منطبق یا بیش از{3}} جوش داده می شوند تا اطمینان حاصل شود که رسوب جوش نسبت به عملکرد خوردگی فلز پایه کافی است.

هیچکدام از گریدها از نظر قابلیت ساخت کلی نسبت به دیگری مزیت عملی تعیین کننده ای ندارند - هر دو نسبت به استاندارد 316L، مطابق با محتوای آلیاژ بالاتر خود، برای جوشکاری به درستی نیاز بیشتری دارند، و هر دو به سازندگان باتجربه آشنا با-آلیاژ فوق- جوشکاری آستنیتی بالا پاداش می دهند.

برای بیشتر کاربردهای لوله‌کشی آب دریا، عمومی دریایی و نمک‌زدایی، AL6XN و 254SMO از نظر عملکردی گزینه‌های قابل تعویض هستند، با این انتخاب عملی که اغلب بر اساس در دسترس بودن منطقه‌ای و شیمی فرآیند خاص انجام می‌شود تا شکاف عملکردی تعیین‌کننده - لبه نیکل AL6XN به نفع سرویس‌های تحت تنش گرم است، در حالی که chloride با استرس گرم اضافه می‌شود. کاهش-شرایط فرآیند اسیدی.

مقایسه تناسب معمول در بین کاربردهای معمول دریایی و فرآیندی:

برنامه	AL6XN Fit	254SMO Fit
لوله کشی آب دریا و سیستم های آب خنک کننده	استاندارد صنعتی بسیار عالی -	استاندارد صنعتی بسیار عالی -
آب گرم دریا یا سرویس{0}}کلرید با دمای بالا همراه با استرس	ترجیحاً در جایی که خطر SCC نگرانی حاکم است، به دلیل نیکل بالاتر	مناسب است، اگرچه مزیت نیکل AL6XN ممکن است در مستعدترین شرایط SCC ترجیح داده شود
تجهیزات نمک زدایی (RO / حرارتی)	با مشخصات رایج - مناسب است	با مشخصات متداول - مناسب، به ویژه در مواردی که از مواد شیمیایی پاک کننده اسید کاهنده- استفاده می شود
تجهیزات کارخانه سفید کننده خمیر و کاغذ	مناسب	افزودن مس به طور گسترده مشخص شده - در برخی از کارخانه های سفید کننده در کاهش-شرایط اسیدی مزیت دارد.
اجزای ساختاری دریایی و دریایی	سابقه بسیار عالی -	سابقه بسیار عالی -
اجزای گوگرد زدایی گاز دودکش (FGD).	مناسب در بسیاری از مناطق	اغلب مشخص شده؛ افزودن مس می تواند در شرایط اسیدی خاص مفید باشد

جدول 2. مقایسه مناسب بودن نماینده، AL6XN در مقابل{2}}SMO، در بین برنامه‌های معمول دریایی و فرآیندی.

AL6XN و 254SMO هر دو در مقایسه با درجه‌های آستنیتی استاندارد، محصولات تخصصی و با حجم کمتر هستند، و هزینه و در دسترس بودن آنها به طور کلی با یکدیگر قابل مقایسه است، اگرچه الگوهای جوراب ساق بلند منطقه‌ای و در دسترس بودن فرم محصول خاص می‌تواند یک درجه را بر دیگری در یک بازار یا جدول زمانی پروژه معین ترجیح دهد.

How Do Availability and Cost Compare Between AL6XN and 254SMO

از آنجایی که هر دو گرید دارای محتوای آلیاژی مشابهی هستند - به خصوص مولیبدن گران قیمت 6% و افزودنی های نیکل یا مس بالا - هیچ کدام مزیت هزینه ای واضح و کلی نسبت به دیگری بر اساس مشابه-برای-نظیر ندارد. قیمت‌گذاری خاص پروژه-بیشتر روابط کارخانه، حجم سفارش و در دسترس بودن شکل محصول را منعکس می‌کند تا تفاوت هزینه اساسی در خود شیمی آلیاژ. این یک عامل عملی و غیر متالورژیکی است که در مراحل اولیه پروژه ارزش تأیید دارد: بررسی اینکه کدام درجه یک تأمین‌کننده ترجیحی در فرم محصول مورد نیاز (صفحه، لوله، اتصالات، لوله) و زمان تولید موجود است، می‌تواند به اندازه تفاوت‌های فنی کوچکی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، یک فاکتور انتخابی تعیین‌کننده باشد، با توجه به اینکه چقدر این دو درجه در عملکرد خوردگی هسته با هم مطابقت دارند.

خلاصه انتخاب عملی

فرض پیش فرض: AL6XN و 254SMO رقبای فنی نزدیک برای خدمات استاندارد آب دریا و کلرید دریایی هستند.
از AL6XN در شرایط گرم و تحت فشار کلرید استفاده کنید، مقاومت در برابر خوردگی استرس را به نگرانی حاکم تبدیل می کند.
هنگامی که محیط فرآیند شامل یک ترکیب شیمیایی گیاهی احیاکننده-اسید یا سفیدکننده{2}} است که در آن مزیت مس اعمال می‌شود، از 254SMO استفاده کنید.
هنگامی که هیچ یک از شرایط به وضوح اعمال نمی شود، تصمیم نهایی را بر اساس در دسترس بودن تامین کننده، زمان انجام پروژه و هزینه پروژه قرار دهید تا تفاوت PREN نهایی.

آیا AL6XN و 254SMO در اکثر مشخصات دریایی قابل تعویض هستند؟

در بسیاری از کاربردهای عمومی آب دریا و کلرید دریایی، بله - مقادیر مشابه PREN آنها به این معنی است که هر دو مقاومت خوردگی حفره‌ای و شکافی قابل مقایسه ای را ارائه می‌دهند، اگرچه مشخصات پروژه، شرایط فرآیند جوشکاری، یا یک نگرانی خاص شیمی ناشی از خوردگی تنشی- می‌تواند یک درجه را انتخاب مناسب‌تر یا ضروری‌تر کند.

آیا هر کدام از این دو نوع فولاد ضد زنگ دوبلکس در نظر گرفته می شود؟

خیر. هر دو AL6XN و 254SMO فولادهای زنگ نزن کاملا آستنیتی، تک فاز-سوپر-آستنیتی هستند، نه فولادهای زنگ نزن دوبلکس (آستنیتی-فریتی). مقاومت بالای آنها در برابر خوردگی ناشی از افزایش مولیبدن، نیتروژن، نیکل و (در مورد 254SMO) مس در ساختار آستنیتی است.

آیا می توان AL6XN و 254SMO را در یک سیستم به یکدیگر جوش داد؟

بله، جوش‌های انتقالی بین دو درجه عموماً با یک فلز پرکننده فوق‌{0}آستنیتی مناسب امکان‌پذیر است، و این وضعیت غیرعادی در پروژه‌هایی نیست که اجزایی از تأمین‌کنندگان مختلف یا اشکال محصول را در یک سیستم واحد مشخص می‌کنند.

آیا هر دو گرید در سرویس غوطه وری کامل در آب دریا عملکرد خوبی دارند؟

بله، هر دو AL6XN و 254SMO به طور گسترده برای غوطه وری کامل در آب دریا مناسب هستند، بر خلاف استاندارد 316L، که به دلیل PREN نسبتاً پایین تر و خطر حفره شدن بیشتر، معمولاً برای غوطه وری کامل مداوم در آب دریا توصیه نمی شود.

آیا محتوای نیکل بالاتر در AL6XN نیز مقاومت عمومی حفره شدن آن را در مقایسه با 254SMO بهبود می بخشد؟

مزیت نه چندان قابل توجهی - به خوردگی اولیه نیکل-مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی به جای مقاومت حفره ای است، به همین دلیل است که محتوای نیکل بالاتر AL6XN به PREN بالاتر از 254SMO تبدیل نمی شود. مقاومت حفره‌ای در هر دو گرید عمدتاً توسط محتوای کروم، مولیبدن و نیتروژن بسیار مشابه آنها کنترل می‌شود.