در فولادهای زنگ نزن آستنیتی، گریدهای 316H و 316L هر دو متعلق به سری 316 هستند-که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته خود شناخته شده اند. تفاوت اصلی در محتوای کربن آنها است که خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و کاربردهای آنها را دیکته می کند.
این مقاله مقایسه دقیقی بین فولاد ضد زنگ 316H و 316L ارائه میکند و ترکیبات شیمیایی، خواص مکانیکی، رفتار خوردگی و کاربردهای معمولی آنها را بررسی میکند.
316H در مقابل 316L: تفاوت ترکیب شیمیایی
316L (UNS S31603)نسخه کم کربن- فولاد ضد زنگ استاندارد 316 است که حداکثر محتوای کربن آن 0.03٪ است. نام استاندارد چینی آن 022Cr17Ni12Mo2 است. به حداقل رساندن محتوای کربن یک انتخاب طراحی آلیاژی برای افزایش جوش پذیری و مقاومت در برابر حساسیت است.
316H (UNS S31609)نشان دهنده نوع کربن بالا است، با محتوای کربن بین 0.04٪ و 0.10٪. با نام استاندارد چینی 07Cr17Ni12Mo2 مطابقت دارد. محتوای کربن بالا به طور خاص برای بهبود عملکرد در دمای بالا طراحی شده است.
هر دو گرید دارای محتوای مشابه کروم (16-18٪)، نیکل (10-14٪) و مولیبدن (2-3٪) هستند که ویژگی های اساسی مقاومت در برابر خوردگی سری 316 را فراهم می کند.
افزودن مولیبدن به ویژه برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی در محیط های حاوی کلرید بسیار مهم است.
316H در مقابل 316L:خواص مکانیکیتفاوت
316L: جوش پذیری عالی و مقاومت در برابر خوردگی
316L دارای جوش پذیری عالی است که از محتوای کربن بسیار پایین آن ناشی می شود. کربن به حداقل رسیده به طور قابل توجهی خطر رسوب کاربید کروم را در طول جوشکاری کاهش می دهد که می تواند منجر به حساس شدن و در نتیجه خوردگی بین دانه ای شود.
این باعث می شود 316L به ویژه برای تجهیزات ساخته شده ای که نیاز به جوشکاری گسترده دارند، به ویژه در بخش های ضخیم تر که چرخه های حرارتی بارزتر هستند، مناسب باشد.
خواص مکانیکی 316L شامل چقرمگی و شکل پذیری خوب است، اگرچه استحکام آن در دماهای بالا نسبتاً کمتر از 316H است. نمی توان آن را با عملیات حرارتی تقویت کرد، اما ویژگی های سخت شدن کار خوبی را نشان می دهد.
دمای سرویس توصیه شده آن به طور کلی از 450 درجه تجاوز نمی کند که فراتر از آن ممکن است تخریب قابل توجهی رخ دهد.
316H: عملکرد عالی-درجه حرارت بالا
محتوای کربن بالاتر 316H استحکام دمایی بالا-بهویژه از نظر مقاومت در برابر خزش را فراهم میکند. این یک ویژگی حیاتی برای اجزایی است که تحت تنش در دماهای بالا کار می کنند.
این درجه به طور خاص برای کاربردهایی در دمای بین 500 درجه تا 650 درجه طراحی شده است.
در حالی که 316H دارای مقاومت خوردگی کلی با سایر انواع 316 است، جوش پذیری آن به دلیل افزایش حساسیت به تشکیل کاربید کروم در مرزهای دانه در طول جوشکاری نسبتا ضعیف تر است.
در برخی موارد، عملیات حرارتی پس از جوشکاری ممکن است برای بازیابی مقاومت بهینه در برابر خوردگی در مناطق تحت تأثیر حرارت{1}} لازم باشد.
316H در مقابل 316L:استحکام و مقاومت در برابر خزش
316H معمولاً در محیط های بیش از 100 درجه است. محتوای کربن بالا به طور مستقیم به استحکام گسیختگی خزشی و مقاومت کششی در دمای بالا کمک می کند. خزش، تغییر شکل آهسته یک ماده تحت تنش مکانیکی مداوم، به طور قابل توجهی توسط اتم های کربن در ساختار کریستالی 316H به تاخیر می افتد.
این عملکرد خزشی برتر به همین دلیل است که 316H برای اجزای مشمول کدهای ASME بویلر و مخازن تحت فشار و کدهای لولهکشی دمای بالا انتخاب اجباری است، زیرا مقادیر تنش مجاز آن در دماهای بالا به طور قابلتوجهی بالاتر از مقادیر 316L است.
316H در مقابل 316L:اتاق و قدرت دمای پایین-
در دمای اتاق، 316H در مقایسه با 316L، حداقل تسلیم و استحکام کششی مشخص شده کمی بالاتری را نشان میدهد که نتیجه مستقیم تقویت محلول ناشی از کربن-است.
به عنوان مثال، در حالی که 316L ممکن است دارای حداقل قدرت تسلیم مشخص شده 205 MPa باشد، 316H اغلب 240 MPa یا بالاتر را مشخص می کند.
اگرچه 316L همچنان چقرمگی عالی را در دماهای پایین حفظ می کند، استحکام کمتر آن بدون توجه به دما، استفاده از آن در بارهای مکانیکی بالا را محدود می کند.
316H در مقابل 316L:مقایسه مقاومت در برابر خوردگی
مقاومت به خوردگی 316H و 316L به طور قابل توجهی متفاوت است، در درجه اول به دلیل تغییرات محتوای کربن آنها:
خوردگی بین دانه ای:
316L مقاومت بالایی در برابر خوردگی بین دانه ای به ویژه پس از عملیات جوشکاری نشان می دهد. محتوای کربن پایین آن به طور چشمگیری تشکیل کاربیدهای کروم (Cr23C6) را در مرزهای دانه کاهش می دهد، در نتیجه از ایجاد مناطق خالی از کروم که مستعد حمله خورنده هستند جلوگیری می کند.
316H، با محتوای کربن بالاتر، نسبت به این پدیده حساس تر است، به خصوص در مناطق تحت تأثیر گرما{1}}جوش.
خوردگی حفره ای و شکافی:
هر دو گرید مقاومت خوبی در برابر خوردگی حفرهای و شکاف نشان میدهند که به محتوای مولیبدن آنها (معمولاً 2-3٪) نسبت داده میشود.
این باعث می شود آنها برای محیط های حاوی کلرید{0}}از جمله کاربردهای دریایی مناسب باشند. عملکرد در این زمینه بین این دو گرید نسبتاً قابل مقایسه است، اگرچه 316L ممکن است پایداری کمی بهتر در برخی از کاربردهای دمای بالا نشان دهد.
اکسیداسیون در دمای بالا:-
316H در مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا به دلیل محتوای کربن بالاتر، که به بهبود استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا کمک میکند، بهتر از 316 لیتر است.
در حالی که 316L ممکن است بالاتر از 450 درجه تخریب شود، 316H یکپارچگی و لایه اکسید محافظ خود را در دماهای بسیار بالاتر حفظ می کند.
316H در مقابل 316L:کاربردها و کاربردهای صنعتی
ویژگی های عملکرد متفاوت 316H و 316L مناسب بودن آنها را برای کاربردهای خاص دیکته می کند:
کاربردهای معمولی 316L:
تجهیزات پردازش شیمیایی (مخازن، لوله کشی، راکتورها).
اجزای دریایی و سیستم های انتقال آب دریا
تجهیزات دارویی و فرآوری مواد غذایی.
تجهیزات پزشکی و ابزار جراحی.
تولیدات جوشی که در آنها عملیات حرارتی پس از جوشکاری امکان پذیر نیست.
برنامه های کاربردی معمولی 316H:
مبدلهای حرارتی-و اجزای دیگ بخار.
لولههای{0}}بخار با دمای بالا و لولههای بخاری فوقالعاده.
مخازن تحت فشار در دماهای بالا کار می کنند.
قطعات کوره و تجهیزات پردازش با دمای بالا-.
کاربردهای صنعتی که به استحکام دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارند.
316L در مقابل 316H: راهنمای انتخاب
انتخاب بین 316H و 316L مستلزم در نظر گرفتن دقیق شرایط خدمات است:
زمانی که: 316L را انتخاب کنید
این کاربرد شامل جوشکاری گسترده، به ویژه با مقاطع ضخیم تر است.
دمای سرویس زیر 450 درجه باقی می ماند.
حداکثر مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای مورد نیاز است.
این برنامه شامل محیطهای پردازش غنی از کلرید-یا شیمیایی است.
زمانی که: 316H را انتخاب کنید
دمای سرویس بین 500 درجه تا 650 درجه متغیر است.
استحکام{0}}درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر خزش بسیار مهم است.
این برنامه شامل{0}}محدود کردن فشار دمای بالا است.
مقاومت در برابر اکسیداسیون دمای بالا مورد نیاز است.
توجه به این نکته ضروری است که این دو درجه به طور مستقیم تغییر نمی کنند.
نتیجه گیری
فولادهای ضد زنگ 316H و 316L، در حالی که ترکیبات مشابهی دارند، کاربردهای خدمات متفاوتی دارند.
316L، با محتوای کربن فوقالعاده پایین، قابلیت جوشکاری و مقاومت بالایی در برابر خوردگی بین دانهای ارائه میدهد، و آن را برای پردازشهای شیمیایی، دریایی و کاربردهای ساخته شده در جایی که جوشکاری گسترده و دمای سرویس متوسط است، ایدهآل میکند.
برعکس، 316H با محتوای کربن بالاتر، استحکام{1}در دمای بالا، مقاومت در برابر خزش، و مقاومت در برابر اکسیداسیون را افزایش میدهد، و آن را برای کاربردهایی که شامل دماهای بالا مانند مبدلهای حرارتی، دیگهای بخار و تجهیزات پردازش با دمای بالا میشوند، مناسب میسازد.
انتخاب بین این دو درجه باید بر اساس یک ارزیابی جامع از کاربردهای خدمات خاص، از جمله دما، محیط خورنده، الزامات ساخت و عوامل تنش مکانیکی باشد.
