Forskjeller mellom 300-serien rustfritt stål
300-seriens austenittiske rustfrie stål er et sett med jernbaserte krom-nikkel-legeringer designet for å motstå korrosjon. Dette i kombinasjon med utmerket formbarhet, motstand mot slitasje og styrke ved temperatur gjør dem til vanlige konstruksjonsmaterialer innenfor rørsystemer.
Forskjellene mellom legeringene er små, men bevisste. Selv om de kan brukes om hverandre i mange applikasjoner, er det noen ganger en ideell løsning. Substitusjoner i slike situasjoner kan bety kompromittert levetid.
Korrosjonsbestandighet
Siden korrosjonsmotstand er en av hovedårsakene til at sluttbrukere velger metallslange, veileder påføringsmedier vanligvis valg av legeringer. 304 brukes ofte ettersom det er det mest kostnadseffektive alternativet, men spesielt 321 og 316 gir bedre korrosjonsbestandighet. Av denne grunn er de fleste Penflex-slanger laget med 321 eller 316L.
Fletting er vanligvis 304L da den ikke vil være i kontakt med strømningsmedier, selv om 316L er et alternativ hvis påføringen er i et korrosivt miljø som i, på eller nær havet - eller hvis utsiden av slangen vil være utsatt for etsende media via drypp, spray, avrenning, etc.
For spesielt korrosive applikasjoner kan overlegne korrosjonsbestandige egenskaper finnes blant legeringer med høyere nikkel som Monel® 400 og Hastelloy® C276.
300-serien rustfritt stål: Kjemisk sammensetning
Tabellen nedenfor viser den kjemiske sammensetningen av de vanligste 300-seriene rustfrie stålene som brukes i metallslangeindustrien. Enkeltall angir den maksimale prosentandelen som er tillatt under ASTM 240-kravene.
| 304 | 304L | 316 | 316L | 321 | |
| Krom | 18% – 20% | 18% – 20% | 16% – 18% | 16% – 18% | 17% – 19% |
| Nikkel | 8% – 10.5% | 8% – 12% | 10% – 14% | 10% – 14% | 9% – 12% |
| Molybden | 2% – 3% | 2% – 3% | |||
| Karbon | 0.08% | 0.03% | 0.08% | 0.03% | 0.08% |
| Mangan | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
| Fosfor | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% |
| Svovel | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% |
| Silisium | .75% | .75% | .75% | .75% | .75% |
| Titanium | 5 x (C + N) min – 0,70 % | ||||
| Nitrogen | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% |
| Jern | Balansere | Balansere | Balansere | Balansere | Balansere |
304 regnes som basislinjen når det gjelder korrosjonsbestandighet. Ulike legeringskomponenter er lagt til 321- og 316-kvalitetene for å øke korrosjonsbestandigheten.
For 304L og 316L er karbon tatt ut. "L" står for "lavt karbon". Lavere karbonlegeringer er mindre utsatt for karbidutfelling i den varmepåvirkede sonen (HAZ) enn deres standardtype motstykker.
Krom og karbon kan blandes under sveisevarmen for å lage kromkarbider ved korngrensene. Denne reaksjonen tømmer kromlaget som gir rustfritt stål dets korrosjonsbestandige egenskaper, noe som til slutt gjør HAZ til et mål for kjemisk angrep. En måte å bekjempe karbidutfelling på er å redusere mengden karbon i grunnmaterialet.
En annen mer effektiv måte er å tilsette titan til metallet, slik tilfellet er med 321. Med Type 321, i stedet for å bli tiltrukket av krom, tiltrekkes karbon til titan. Dette bidrar til å sikre at det passive kromlaget forblir intakt.
Med både 316L og 321 kan renseprosesser etter sveis eliminere korrosjon på grunn av gjenværende karbidutfelling.
Motstand mot gropkorrosjon
Molybden tilsettes 316-kvalitetene for å øke motstanden mot gropkorrosjon, spesielt i nærvær av klorider. For å hjelpe til med å velge en passende legering ble det utviklet en ligning basert på kjemisk sammensetning. PREN, eller gropmotstandsekvivalentnummeret, er en teoretisk måte å sammenligne gropkorrosjonsmotstand mellom ulike legeringer.
| Legering | PREN |
| 304, 304L, 309, 310, 321 | 18.0 – 20.0 |
| 316, 316L | 22.6 – 27.9 |
| 317, 317L | 27.9 – 33.2 |
| AL-6XN | 39.8 – 45.1 |
| Inconel® 625 | 46.4 – 56.0 |
| Hastelloy® C-276 | 64.0 – 73.8 |
Å ta forholdsregler for å sikre at HAZ ligner mer på grunnmaterialer når det gjelder korrosjonsmotstand og planlegging for gropkorrosjon er viktig hvis korrosjonsmotstand er en prioritet. I applikasjoner der korrosjon ikke er et problem, vil noen av 300-seriens legeringer sannsynligvis gi lignende resultater.
Korrosjonshastigheter blant 300-serien rustfritt stål
En annen måte å demonstrere ulike nivåer av korrosjonsmotstand blant disse legeringene er å vurdere forventede korrosjonshastigheter. Prisene varierer fra kjemikalie til kjemikalie og er illustrert i Penflexs korrosjonsbestandighetsdiagram. Når du tenker på hvor mye metall som vil bli slitt bort hvert år, kan forskjellen mellom korrosjonsmotstandsevnen lettere sees.
Og når det kommer til korrosjonsbestandighet, er det ikke bare legeringen som må vurderes, men også veggtykkelsen til legeringen. Vi har samlet en ny bulletin for å spesifikt ta opp dette emnet.
Reduksjonsfaktorer ved forhøyede temperaturer
Ingen andre materialer kan opprettholde sine egenskaper gjennom en så stor temperaturforskjell som metall. Alt under 0 grad F vil sannsynligvis kreve metall, så kryogene applikasjoner er en vanlig brukssak for metallslanger. Noen av de mekaniske egenskapene i austenittisk rustfritt stål øker faktisk ved lave temperaturer! Alt over omtrent 400 grader F vil også kreve metall, så applikasjoner med supermettet damp eller de innen stålfabrikker eller ovner er også sannsynlige scenarier for metallslange.
Det er viktig å huske at med økte temperaturer kommer en reduksjon i trykkklassifiseringer, og det er noen forskjeller i disse faktorene blant de vanlige 300-seriene rustfrie stålene. Reduksjonsfaktorer er basert på flettelegering.
| Temp grad F | 304/304L | 316/316L | 321 |
| 70 | 1 | 1 | 1 |
| 150 | 0.95 | 0.93 | 0.97 |
| 200 | 0.91 | 0.89 | 0.94 |
| 250 | 0.88 | 0.86 | 0.92 |
| 300 | 0.85 | 0.83 | 0.88 |
| 350 | 0.81 | 0.81 | 0.86 |
| 400 | 0.78 | 0.78 | 0.83 |
| 450 | 0.77 | 0.78 | 0.81 |
| 500 | 0.77 | 0.77 | 0.78 |
| 600 | 0.76 | 0.76 | 0.77 |
| 700 | 0.74 | 0.76 | 0.76 |
| 800 | 0.73 | 0.75 | 0.68 |
| 900 | 0.68 | 0.74 | 0.62 |
| 1000 | 0.6 | 0.73 | 0.6 |
| 1100 | 0.58 | 0.67 | 0.58 |
| 1200 | 0.53 | 0.61 | 0.53 |
| 1300 | 0.44 | 0.55 | 0.46 |
| 1400 | 0.35 | 0.48 | 0.42 |
| 1500 | 0.26 | 0.39 | 0.37 |
Temperaturreduksjonsfaktorene for 321 og 304 er høyere enn 316 til ca. 700 grader F, og da er det motsatte med 316 som har høyere reduksjonsfaktorer enn 321 og 304. Jo høyere reduksjonsfaktor, desto høyere vil trykkklassifiseringene forbli.
For å beregne maksimalt arbeidstrykk for en ¾" 321 korrugert slange i rustfritt stål i P4-serien med ett lag med 304L flette som skal fungere ved 800 grader F, multipliser arbeidstrykket (940 PSIG) med passende reduksjonsfaktor (0,73) .
Arbeidstrykket for slangen ved 800 grader F er 686 PSIG.
Penflex utviklet sine reduksjonsfaktorer etter å ha samlet inn rådata om strekkfasthet ved høye temperaturer fra store materialleverandører og tatt de laveste verdiene i hver kategori for de ulike legeringene. Av denne grunn kan de være mer konservative enn reduksjonsfaktorer publisert av NAHAD eller ISO 10380.
Det er viktig å huske den maksimale arbeidstemperaturen til endebeslagene og deres festemetode må også vurderes når du arbeider med økte driftstemperaturer.
For brukstemperaturer over 1000 grader F foreslår vi ofte Inconel® 625.
Vurderer hele søknaden
Som nevnt ovenfor vil erstatninger i slangelegering i mange applikasjoner ha liten innvirkning på slangens ytelse. Men når temperaturen stiger, trykket øker eller slangene går ofte, må vi være mer oppmerksomme.
Påvirkningene av temperatur, trykk og bevegelse kan forsterkes og føre til korrosjon raskere enn forventet hvis påføringsmedier var den eneste faktoren i våre korrosjonsberegninger. Selv om forskjellene mellom 300-seriens rustfrie stål kan virke små, kan vi begynne å se hvor raskt de kan bli forstørret.
