Nehrđajući čelik razreda 304L: Objašnjenje otpornosti na interkristalnu koroziju

Što je interkristalna korozija i zašto je važna?

Interkristalna korozija je lokalizirani napad duž granica zrna austenitnog nehrđajućeg čelika, uzrokovan osiromašenjem kroma uz granice. Kada se čelik drži u temperaturnom rasponu od otprilike 425 do 815 stupnjeva, ugljik difundira do granica zrna i taloži se kao karbidi bogati -kromom tipa M23C6. Budući da se ti karbidi stvaraju brže nego što krom može difundirati natrag iz unutrašnjosti zrna, uska zona pokraj granice ostaje s manje od otprilike 11 do 12 posto kroma potrebnog za održavanje pasivnog filma. U korozivnom okruženju ta osiromašena zona preferirano korodira, a čelik može izgubiti čvrstoću ili curiti iako sama zrna izgledaju zdrava.

Ovo stanje se naziva senzibilizacija. Najčešće se izaziva tijekom zavarivanja, kada se zona -zahvaćena toplinom uz zavar polako hladi kroz raspon osjetljivosti, ili tijekom rada kao što je nepravilna toplinska obrada ili izlaganje vatri. Standardni stupanj 304, s maksimalnim udjelom ugljika od 0,08 posto, osjetljiv je na ovaj oblik napada u teškim-zavarenim konstrukcijama. Stupanj 304L postoji posebno da bi se to izbjeglo.

Kemijski sastav 304L

Tablica u nastavku daje zahtjeve za-analizu topline za 304L prema ASTM A240, važećem standardu za ploče, limove i trake od nehrđajućeg čelika za tlačne posude i opće primjene. Europski pandan je EN 1.4307 (X2CrNi18-9) prema EN 10088-2.

Element	ASTM A240 304L, težinski %	EN 1.4307, težinski %
Ugljik, C	0,030 maks	0,030 maks
Mangan, Mn	2,00 maks	2,00 maks
Fosfor, P	0,045 maks	0,045 maks
Sumpor, S	0,030 maks	0,015 maks
Silicij, Si	0,75 maks	1,00 maks
krom, kr	17.5 - 19.5	17.5 - 19.5
Nikal, Ni	8.0 - 10.5	8.0 - 10.5
Dušik, N	0,10 maks	0,11 maks
Željezo, Fe	Ravnoteža	Ravnoteža

Kako nisko{0}}ugljični dizajn sprječava preosjetljivost

Ograničenje ugljika od najviše 0,030 posto srce je dizajna 304L. Na ovoj razini, količina krom-karbida koja se može istaložiti tijekom ciklusa zavarivanja je tako mala da osiromašenje kroma ostaje ispod praga koji uzrokuje intergranularni napad tijekom rada. Slijede dvije praktične posljedice:

Zavarene konstrukcije u 304L normalno se mogu koristiti u-zavarenom stanju bez toplinske obrade nakon-zavarivanja, što je glavna prednost u pogledu troškova i rasporeda za velike spremnike, posude i sustave cijevi.

Teški presjeci i više{0}}zavareni spojevi, koji se sporo hlade i provode više vremena u rasponu osjetljivosti, mnogo su sigurniji u 304L nego u standardnom 304.

Još uvijek je dobra praksa kontrolirati unos topline zavarivanja i međuprolaznu temperaturu te izbjegavati nepotrebno izlaganje gotovog dijela rasponu od 425 do 815 stupnjeva, na primjer tijekom vrućeg oblikovanja ili ublažavanja naprezanja. Tamo gdje su same radne temperature visoke, mora se provjeriti projektni kod, jer su niski-udjeli ugljika ograničeni pri visoko-temperaturnom tlaku.

Mehanička svojstva 304L

Prema ASTM A240, ploča-žarena 304L ploča, lim i traka moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve-temperature sobe:

Vlasništvo	Zahtjev
Vlačna čvrstoća	485 MPa min
Granica tečenja, 0,2 % ofset	170 MPa min
Istezanje u 2 inča (50 mm)	40 % min
Tvrdoća	217 HBW max, 95 HRB max

Ove vrijednosti sobne-temperature iste su kao one potrebne za standard 304; Glavna razlika između ova dva razreda je korozijsko ponašanje u zavarenom radu, a ne čvrstoća.

Verifikacijsko ispitivanje interkristalne korozije

Kada specifikacija zahtijeva dokaz otpornosti na-intergranularnu koroziju, standardna skupina testova je ASTM A262, prakse A do E:

Praksa A: test jetkanja oksalnom kiselinom, brza metoda pregleda koja klasificira mikrostrukturu kao prihvatljivu ili sumnjivu.

Praksa C: test kipuće dušične kiseline, koji se naziva i Hueyjev test, kojim se mjeri gubitak težine tijekom pet razdoblja od 48 sati.

Praksa E: test bakar-bakrov sulfat-16 posto sumporne kiseline, koji se naziva i Straussov test, u kojem savijeni uzorak ne smije pokazivati ​​pukotine nakon izlaganja.

Za otpornost na rupičastu koroziju u kloridnom mediju, ASTM G48 Metode A i C koriste se za procjenu rupičaste i pukotinske korozije. Ispitni kuponi obično se uzimaju iz iste topline i toplinske obrade kao proizvodni materijal, a rezultati se bilježe u potvrdi o ispitivanju mlina.

Prijave i bilješke o odabiru

Zavareni spremnici, posude i cjevovod za preradu hrane, mliječnih proizvoda, piva, pića i farmaceutskih proizvoda gdje su prisutne kemikalije za čišćenje i kloridi.

Arhitektonske i konstrukcijske konstrukcije koje su zavarene i izložene vanjskoj ili morskoj atmosferi.

Izmjenjivač topline-i ploča tlačne-posude gdje je specificiran stupanj L kako bi se izbjegla toplinska obrada-zavarivanja.

Za tlačne posude, imajte na umu da ASME pravila dizajna ograničavaju niske{0}}ugljične L stupnjeve na maksimalnu radnu temperaturu od oko 425 stupnjeva; iznad toga treba uzeti u obzir visoko-ugljik 304H ili stabilizirane stupnjeve.

Često postavljana pitanja

P1. Koja je razlika između nehrđajućeg čelika 304 i 304L?
Jedina namjerna razlika je ugljik: 304 dopušta najviše 0,08 posto, dok 304L ograničava ugljik na 0,030 posto. 304L otporan je na interkristalnu koroziju nakon zavarivanja i ne treba toplinsku obradu nakon-zavarivanja, dok teški zavareni dijelovi u 304 mogu izazvati osjetljivost.

Q2. Što uzrokuje interkristalnu koroziju u nehrđajućem čeliku?
Izloženost do 425 - 815 stupnjeva taloži kromove karbide na granicama zrna, smanjujući krom u susjednim zonama ispod razine potrebne za pasivnost. Korozivni mediji tada prvenstveno napadaju osiromašena područja granica-zrna.

Q3. Treba li 304L toplinska obrada nakon-zavarivanja?
Obično ne. Nizak sadržaj ugljika održava osjetljivost ispod štetnog praga, pa se 304L zavareni spojevi koriste u -zavarenom stanju. Žarenje otopinom potrebno je samo ako je materijal zagrijan do raspona osjetljivosti tijekom obrade ili servisiranja.

Q4. Što je europski ekvivalent 304L?
EN 1.4307 (X2CrNi18-9) prema EN 10088-2, s istim ograničenjem ugljika od 0,030 posto, istim rasponima kroma i nikla i strožim ograničenjem sumpora od 0,015 posto.

P5. Je li 304L slabiji od 304?
Ne. Prema ASTM A240 oba razreda zahtijevaju minimalnu vlačnu čvrstoću od 485 MPa i minimalnu čvrstoću tečenja od 170 MPa na sobnoj temperaturi. Nisko-verzija ugljika odabrana je zbog performansi protiv korozije, a ne zbog čvrstoće.

P6. Kako se ispituje interkristalna korozija?
Primarno prema ASTM A262 praksama A, C i E, dopunjenim ASTM G48 za rupičastu i pukotinsku koroziju. Rezultati ispitivanja dokumentirani su u potvrdi o ispitivanju mlina prema navedenoj praksi.