אם אי פעם הזמנת נירוסטה למיכל מרותך, למיכל לחץ או למערכת צנרת כימית, עמדת בפני השאלה: "304 או 304L?" ההבדל במחיר נראה קטן על הנייר - אולי $200 בהזמנה של $5,000. איש המכירות עשוי לומר, "הם בעצם אותו דבר." אבל ההחלטה הזו בסך 200 דולר קובעת אם הריתוכים שלך עדיין יהיו תקינים מבחינה מבנית חמש שנים מאוחר יותר - או שקורוזיה בין-גרגירית תאכל את האזור המושפע{10}}בחום של כל מפרק ריתוך, והופך מכל לחץ לפצצת זמן מתקתקת.

כל ההבדל בין 304 ל-304L מסתכם במספר אחד: תכולת הפחמן. 304 מאפשרת עד 0.08% פחמן. 304L - ה-"L" מייצג "Low Carbon" - מכסה פחמן ב-0.03%. הבדל של 0.05% אינו נראה לעין בלתי מזוינת, אינו ניתן לזיהוי על ידי מגנט, ואינו רלוונטי לחוזק המתיחה. אבל במהלך הריתוך - בדקות שבהן הפלדה מתקררת מ-1,500 מעלות ל-400 מעלות - זה 0.05% פחמן נוסף ב-304 משקעים החוצה כקרבידים של כרום בגבולות התבואה, מדלדל את המתכת שמסביב מכרום ויוצר נתיבים מיקרוסקופיים להתקפה. תופעה זו נקראת רגישות, ומצב הכשל הנובע מכך - קורוזיה בין-גרעינית, או "דעיכת ריתוך" - גרם ליותר כשלים בציוד נירוסטה מכל מנגנוני הקורוזיה האחרים גם יחד.
כלל ההחלטה הוא פשוט: אם אתה מרתך, בחר 304L. פרמיית העלות של 3-8% עבור 304L היא טריוויאלית בהשוואה לעלות של כשל ריתוך בודד. אם אינך מרתך - למשל, ציון חלקי מתכת קרים-, מחברים, או מלאי מוט מחולל לעיבוד שבבי - 304 מספיק מבחינה טכנית ומעט פחות יקר. אבל בשרשרת אספקה מודרנית, חומר 304/304L בעל אישור כפול{{13} הפך להיות כל כך נפוץ, עד שהעלייה במחיר נעלמה למעשה עבור רוב צורות המוצרים הסטנדרטיות. במקרה של ספק, ציין 304/304L -כפול - אתה מקבל את הערבות דלת הפחמן של 304L מבלי לשלם תוספת.
הרכב כימי - ה-0.05% שמשנה הכל
304 ו-304L חולקים את אותה כימיה בסיסית של - 18-20% כרום ו-8-10.5% ניקל - ונבדלים זה מזה רק בתכולת הפחמן המקסימלית המותרת שלהם: 304 מתיר עד 0.08% פחמן, בעוד ש-304L מגביל אותו ל-0.03%. להבדל זה של אלמנט בודד אין השפעה ניתנת למדידה על תכונות מכניות בטמפרטורת החדר, אך הוא הגורם המכריע לעמידות בפני קורוזיה ריתוך.
גם 304 וגם 304L שייכים למשפחת הנירוסטה האוסטניטית סדרת 300-. הם אינם-מגנטיים במצב חישול, בעלי יכולת יצירה וריתוך מצוינים, ומספקים עמידות כללית טובה בפני קורוזיה בסביבות אטמוספריות, מימיות וחומצות קלות. הכינוי "18-8" מתייחס להרכב הניקל של 18% כרום בקירוב + 8% - נוסחה שהפכה את 304 לדרגת הנירוסטה הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ, המהווה למעלה מ-50% מייצור הפלדת אל-חלד העולמית.
|
אֵלֵמֶנט |
304 (UNS S30400) |
304L (UNS S30403) |
למה זה חשוב |
|
פחמן (C) |
0.08% מקסימום |
מקסימום 0.03% |
ההבדל הקריטי - קובע את סיכון הרגישות במהלך הריתוך |
|
Chromium (Cr) |
18.0–20.0% |
18.0–20.0% |
זהה - מספקת סרט תחמוצת פסיבי לעמידות בפני קורוזיה |
|
ניקל (ני) |
8.0–10.5% |
8.0–11.0% |
קרוב ל-זהה - מייצב מבנה אוסטניטי (FCC); 304L מאפשר מעט יותר Ni כדי לפצות על C נמוך יותר |
|
מנגן (Mn) |
2.0% מקסימום |
2.0% מקסימום |
מסיר חמצון - זהה במהלך ייצור פלדה |
|
סיליקון (Si) |
0.75% מקסימום |
0.75% מקסימום |
מסיר חמצון שיורי - זהה |
|
זרחן (P) |
0.045% מקסימום |
0.045% מקסימום |
טומאה - זהה; P גבוה יותר מפחית משיכות |
|
גופרית (S) |
מקסימום 0.030% |
מקסימום 0.030% |
טומאה - זהה; S גבוה יותר משפר את יכולת העיבוד אך מפחית את יכולת הריתוך |
|
חנקן (N) |
0.10% מקסימום |
0.10% מקסימום |
שארית - זהה; מגביר מעט את החוזק |
|
ברזל (Fe) |
לְאַזֵן |
לְאַזֵן |
זהה - בערך 67-73% |
מדוע 0.05% פחמן חשוב כל כך? - מנגנון הרגישות
כַּאֲשֵׁרנירוסטה 304מחומם ל-425-870 מעלות - טווח הטמפרטורות המגיע באזור החום-המושפע (HAZ) הסמוך לריתוך - אטומי הפחמן המומסים במטריצת המתכת הופכים לניידים ונודדים לגבולות התבואה, שם הם מגיבים עם כרום₃₃₃₆C₆C₆C משקעים. כל חלקיק כרום קרביד צורך כ-16 אטומי כרום על כל 6 אטומי פחמן, מה שמדלדל את אזור גבול התבואה הסמוך של הכרום מתחת לסף ה-12% הנדרש לשמירה על סרט התחמוצת הפסיבי. התוצאה: אזור מדולדל מיקרוסקופי- בכרום בכל גבול גרגר, שמתכלה באופן מועדף כאשר הוא נחשף לאלקטרוליט - מצב כשל המכונה קורוזיה בין-גרעינית (IGC) או "דעיכת ריתוך".
כדי להבין מדוע 0.05% פחמן עושה את ההבדל בין עמידות בפני קורוזיה לכישלון קורוזיה, חשבו על אטומי פחמן כ"גנבי כרום". בשנת 304, עם עד 0.08% פחמן, יש מספיק אטומי פחמן בפלדה כדי לגנוב כרום מכ-1.3% מכלל תכולת הכרום כאשר נוצרים קרבידים. זה מוריד את רמת הכרום בגבול התבואה מתחת ל-12% - מסף הסרט הפסיבי הקריטי. ב-304L, עם 0.03% פחמן בלבד, כמות הכרום שניתן "לגנוב" היא פחות מ-0.5% מסך הכרום - לא מספיקה כדי לרדת כל גבול גרגר מתחת לסף של 12%. גבולות התבואה ב-304L המרותך שומרים על עמידותם המלאה בפני קורוזיה, גם ללא טיפול בחום לאחר-ריתוך.
טווח טמפרטורת הרגישות של 425-870 מעלות (800-1,600 מעלות F) חשוב ביותר מכיוון שזהו בדיוק טווח הטמפרטורות שאזור המושפע-החום של ריתוך עובר דרכו במהלך הקירור. ריתוך GTAW (TIG) טיפוסי על גיליון 304 בעובי 3 מ"מ שומר על ה-HAZ בטווח הרגישות למשך כ-30-60 שניות - מספיק זמן כדי שמשקעי קרביד יתחילו ב-304, אבל לא מספיק זמן כדי לגרום לרגישות ניתנת למדידה ב-304L. עבור מקטעים עבים יותר (10 מ"מ+), קצב הקירור האיטי יותר מאריך את הזמן בטווח הרגישות למספר דקות, מה שהופך 304L לחיוני.
כפול-מוסמך 304/304L - הסטנדרט המודרני
בפועל, רוב הפלדת אל-חלד המיוצרות כיום - במיוחד שטוחות-מוצרים מגולגלים (גיליון, לוח, סליל) ומוצרי צינור (צינור, צינור) - מאושרים כפולים-כאלה שעומדים בכימיה של 304 ו-304L. המשמעות היא שלחומר יש פחמן פחות או שווה ל-0.03% (עומד ב-304L), כרום 18.0-20.0% וניקל 8.0-10.5% (עומד בשניהם). חומר בעל אישור כפול- מבטל את הצורך בבחירה - אתה מקבל באופן אוטומטי את יכולת הריתוך של 304L במחיר של 304. שאל תמיד את הספק שלך אם החומר הוא בעל אישור כפול; אם כן, הוויכוח 304 לעומת 304L נפתר.
הסמכה כפולה הפכה לנפוצה מכיוון שזיקוק ארגון -חמצן מודרני (AOD), המייצר למעלה מ-95% מכלל הפלדת אל-חלד בעולם, משיג באופן טבעי רמות פחמן מתחת ל-0.03% ללא עלות נוספת משמעותית. תהליך AOD מזריק תערובת של ארגון וחמצן לפלדה המותכת כדי להסיר פחמן - וקל וזול יותר להסיר פחמן עד ל-0.02-0.03% מאשר לעצור בדיוק ב-0.08%. משמעות הדבר היא שעבור יצרנית הפלדה המודרנית, ייצור כימיה של 304L הוא למעשה ברירת המחדל - והפקת 304 עם פחמן גבוה יותר מצריך הוספת פחמן בכוונה בחזרה להמסה. זו הסיבה ש-304/304L בעל אישור כפול הפך לנורמה בתעשייה ולא לחריג.
[מקור] ASTM A240/A240M - מפרט סטנדרטי לכרום וכרום-לוח, גיליון ורצועה נירוסטה ניקל. ASTM A312/A312M - מפרט סטנדרטי לצינורות נירוסטה חלקים, מרותכים וקרים במיוחד.
מאפיינים מכניים - האם 304 ו-304L אותו חוזק?
בטמפרטורת החדר במצב חישול, ל-304 ול-304L יש תכונות מתיחה זהות בעצם. שתי הדרישות עומדות באותן דרישות מינימום ASTM A240: חוזק מתיחה גדול או שווה ל-515 MPa (75 ksi), חוזק תפוקה גדול או שווה ל-205 MPa (30 ksi), והתארכות גדולה או שווה ל-40%. כל הבדל בחוזק בין שני חלקים של 304 ו-304L מיוחס לגודל גרגירים, היסטוריית עבודה קרה ותרגול חישול - ולא להפרש בתכולת הפחמן.

|
נֶכֶס |
304 (חישול) |
304L (חישול) |
הֶבדֵל |
|
חוזק מתיחה (דקות) |
515 MPa (75 ksi) |
515 MPa (75 ksi) |
אין - מינימום זהה |
|
חוזק מתיחה (אופייני) |
585-620 MPa |
570-605 MPa |
1-2% נמוך יותר עבור 304L (זניח) |
|
חוזק תשואה 0.2% (דקות) |
205 MPa (30 ksi) |
205 MPa (30 ksi) |
אין - מינימום זהה |
|
חוזק תשואה 0.2% (אופייני) |
250-290 MPa |
240-280 MPa |
3-5% נמוך יותר עבור 304L (זניח) |
|
התארכות ב-50 מ"מ (דקות) |
40% |
40% |
אין - מינימום זהה |
|
קשיות (מקסימום) |
201 HBW / 92 HRB |
201 HBW / 92 HRB |
אין - מקסימום זהה |
|
מודול אלסטיות |
193 GPA |
193 GPA |
זֵהֶה |
|
צְפִיפוּת |
8.00 גרם/ס"מ³ |
8.00 גרם/ס"מ³ |
זֵהֶה |
חוזק-טמפ' גבוה: ההבדל העדין בטמפרטורות גבוהות
מעל 425 מעלות לערך (800 מעלות פרנהייט), 304 שומר על חוזק מעט גבוה יותר מ-304L מכיוון שתכולת הפחמן הגבוהה מספקת אפקט מחזק משקעים- קטן מפיזור קרביד עדין. עם זאת, יתרון זה בא עם סחר- חמור: באותן טמפרטורות, 304 חשוף לרגישות אם הוא היה מרותך בעבר. עבור יישומי-טמפרטורות גבוהות מעל 425 מעלות שבהן נדרש ריתוך, שקול 304H (0.04-0.10% C, UNS S30409) במקום - המשלב את החוזק בטמפרטורה גבוהה של פחמן גבוה יותר עם גודל גרגר מבוקר לעמידות בזחילה, לפי דרישות קוד הדוד ASME.
הדוד ASME וכלי לחץ סעיף II, חלק D מספק ערכי מתח מותרים עבור שתי הדרגות בטמפרטורות גבוהות. ב-500 מעלות (932 מעלות F), ל-304 יש מתח מותר של כ-102 MPa לעומת 94 MPa עבור 304L - הבדל של כ-8%. ב-600 מעלות (1,112 מעלות F), ההפרש מצטמצם לכ-5%. עבור רוב היישומים התעשייתיים מתחת ל-400 מעלות - הכוללים את הרוב המכריע של יישומי עיבוד כימיים, מזון ומשקאות, תרופות, טיפול במים וארכיטקטורה - הבדל חוזק טמפרטורות גבוה- זה לא רלוונטי, ויתרון הקורוזיה של 304L עולה על כל יתרון חוזק תיאורטי של 304.
[מקור] ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section II, Part D - Properties (Metric), Edition 2023. ערכי מתח מותרים של ASTM A240/A240M.
ביצועי ריתוך - הליבה של החלטת 304 לעומת 304L
ריקבון ריתוך (קורוזיה בין-גרגירית באזור החום-מושפע) מתרחשת בארבעה שלבים: (1) המתכת הבסיסית הסמוכה לריתוך מחוממת ל-425-870 מעלות; (2) אטומי פחמן מתפזרים לגבולות התבואה ומגיבים עם כרום ליצירת כרום קרבידים; (3) אזור גבול התבואה הסמוך לקרבידים מדולדל מכרום מתחת ל-12%; (4) כאשר הם נחשפים לסביבה קורוזיבית - אפילו חומצות קלות או לחות - גבולות התבואה המדוללים בכרום- מתכלים באופן מועדף, והמתכת ממש מתפרקת לאורך גבולות התבואה. ב-304L, שלב 2 אף פעם לא מגיע לסף הקריטי מכיוון שאין מספיק פחמן כדי ליצור רשת רציפה של קרבידים על גבול התבואה.
כדי לדמיין תהליך זה, דמיינו קיר לבנים. גרגרי הנירוסטה הם הלבנים - חזקים, עמידים בפני קורוזיה- ושלמים בנפרד. גבולות התבואה הם המרגמה בין הלבנים. ב-304 לא- מרותך או מרותך 304L, המרגמה חזקה כמו הלבנים. אבל ב-304 מרותך, הרגישות ממיסה את הכרום מתוך המרגמה, והופכת אותו לחול. הקיר עדיין נראה כמו קיר - הלבנים עדיין שם, הגיאומטריה ללא שינוי - אבל דחיפה קלה (סביבה קורוזיבית) גורמת ללבנים להתפרק, כי המרגמה שהחזיקה אותן יחד נעלמה. זו הסיבה שדעיכת הריתוך היא כל כך ערמומית: הרכיב נראה תקין עד שהוא נכשל בפתאומיות.
ריתוך 304 לעומת 304L - כללים מעשיים
כלל עבור כל ריתוך: השתמש במתכת מילוי 308L (ER308L עבור TIG, E308L עבור מקל), ללא קשר אם אתה מרתך 304 ל-304, 304 ל' עד 304 ל', או 304 עד 304 ל'. חומר המילוי הנמוך בפחמן{10} מבטיח שמתכת הריתוך עצמה עמידה בפני רגישות. גם אם המתכת הבסיסית היא סטנדרטית 304, למתכת הריתוך המופקדת תהיה עמידות בפני קורוזיה שלפלדה 304L.
|
מתכת בסיסית |
מילוי מתכת |
רְתִיכוּת |
סיכון רגישות |
PWHT נדרש? |
|
304 עד 304 |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
מְעוּלֶה |
HAZ גבוה - יעשה רגישות |
כן - חישול פתרון ב-1,040-1,150 מעלות + כיבוי מים |
|
304 ל' עד 304 ל' |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
מְעוּלֶה |
HAZ נמוך - מתנגד לרגישות |
לא - לא נדרש לעמידות בפני קורוזיה |
|
304 עד 304 ליטר |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
מְעוּלֶה |
HAZ בינוני - 304 בצד עלול לגרום לרגישות |
מומלץ אם צד 304 חשוף לחומר מאכל |
|
304/304L כפול-אושר לאותו |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
מְעוּלֶה |
פחמן נמוך - פחות או שווה ל-0.03% |
לא - לא נדרש |
טיפול בחום לאחר-ריתוך - כאשר 304 דורש זאת ו-304L לא
ההבדל המעשי הבסיסי בין 304 ל-304L הוא זה: רכיב 304 מרותך שיראה שירות קורוזיבי חייב להיות פיתרון-חישול לאחר הריתוך כדי להמיס מחדש- את הכרום קרבידים ולהחזיר עמידות בפני קורוזיה. חישול פתרון מצריך חימום של כל הרכיב ל-1,040-1,150 מעלות (1,900-2,100 מעלות F) ולאחר מכן כיבוי מהיר במים - תהליך יקר, עתיר אנרגיה-, ולעתים קרובות מבנים בלתי אפשריים מבחינה פיזית עבור מיכלי לחץ מיוצרים, מיכלי צינורות גדולים. רכיב 304L מרותך משיג את אותה עמידות בפני קורוזיה במצב-המרותך - אין צורך בטיפול בחום לאחר הריתוך.
זהו הטיעון הכלכלי של 304L במשפט אחד: העלות של חישול פתרון של ייצור מרותך גדול ($2,000-10,000 דולר עבור מחזור תנור פלוס הסיכון לעיוות) היא פי 10-50 מהפרמיה לשימוש ב-304L במקום 304 ($200-500 בפרויקט טיפוסי). כאשר PWHT בלתי אפשרי - עבור ריתוכים בשטח על צנרת מותקנת, עבור מיכלי אחסון גדולים, עבור תיקונים לציוד קיים - 304 לא רק מועדף; זה נדרש.
פרמטרי ריתוך עבור 304 ו-304L
|
פָּרָמֶטֶר |
304 |
304L |
הערות |
|
תהליך מומלץ |
GTAW, GMAW, SMAW, SAW, FCAW |
GTAW, GMAW, SMAW, SAW, FCAW |
זהים - כל תהליכי ריתוך קשת נפוצים מקובלים |
|
מתכת מילוי (AWS) |
ER308L / E308L (עדיף חומר מילוי פחמן נמוך-) |
ER308L / E308L |
השתמש בחומר מילוי דל-פחמן לריתוך ALL 304 |
|
גז מגן (GTAW) |
100% Ar או Ar + 2-5% H₂ |
100% Ar או Ar + 2-5% H₂ |
זֵהֶה |
|
מחממים מראש |
אין צורך (אווירה עד 50 מעלות) |
אין צורך (אווירה עד 50 מעלות) |
SS זהה - אוסטניטית אינה דורשת חימום מוקדם |
|
טמפרטורת מעבר מקסימלית |
175 מעלות (350 מעלות F) |
175 מעלות (350 מעלות F) |
טמפרטורות זהות של - גבוהות מעלות את הסיכון לרגישות בשתי הכיתות |
|
טווח כניסת חום |
0.5-2.5 kJ/mm (אופייני) |
0.5-2.5 kJ/mm (אופייני) |
קלט חום נמוך זהה - מפחית את רוחב ה-HAZ ואת זמן הקירור |
|
לאחר-ניקוי ריתוך |
משחת כבישה או מברשת תיל + פסיבציה |
משחת כבישה או מברשת תיל + פסיבציה |
זהה - להסיר גוון חום כדי לשחזר שכבה פסיבית |
|
PWHT (חישול פתרון) |
נדרש עבור שירות מאכל |
לא נדרש |
ההבדל הכלכלי והמעשי |
[מקור] AWS A5.9/A5.9M - מפרט עבור אלקטרודות ומוטות לריתוך נירוסטה חשופים. AWS D1.6/D1.6M - קוד ריתוך מבני - נירוסטה.
עמידות בפני קורוזיה - איפה יתרון הפחמן הנמוך- הופך גלוי
Intergranular corrosion (IGC) is the primary corrosion mechanism that differentiates 304 from 304L. In the unwelded, annealed condition, both grades have identical general corrosion resistance to atmospheric exposure, fresh water, mild chemicals, and food products. But after welding, 304 becomes susceptible to IGC in even mildly corrosive environments - including tap water, rainwater, and humid air - because the chromium-depleted grain boundaries in the HAZ are anodic to the surrounding grains, creating microscopic galvanic cells. 304L after welding remains resistant to IGC because its grain boundaries retain >12% כרום.

קורוזיה בין-גרגירית מסוכנת במיוחד מכיוון שקשה לזהות אותה בבדיקה ויזואלית. ריתוך 304 רגיש נראה נורמלי על פני השטח - הוא עשוי אפילו לעבור בדיקת חודר צבע, מכיוון שהמשטח רציף. אבל כאשר נחשפים לנוזל מוליך - אפילו מי תהליך חומצי קל -, גבולות התבואה מתמוססים, והמתכת מאבדת חוזק מבלי לאבד את עובי החלק. צינור 304 בעל רגישות שנבדק על ידי הידרו ללחץ תכנוני של פי 1.5 ביום 1 עלול להיכשל בלחץ תכנוני של פי 0.3 לאחר שישה חודשי שירות, מכיוון שהקורוזיה הבין-גרעינית הפכה מתכת רציפה לגרגרים מחוברים באופן רופף ללא חוזק קשר ביניהם.
עמידות בפני קורוזיה על ידי סביבה - 304 לעומת 304L לאחר ריתוך
|
סְבִיבָה |
304 (לא מרותך) |
304L (לא מרותך) |
304 (מרותך, ללא PWHT) |
304L (מרותך, ללא PWHT) |
זוכה עבור שירות מרותך |
|
אטמוספרי (מקורה) |
מְעוּלֶה |
מְעוּלֶה |
טוב - סיכון IGC נמוך באוויר יבש |
מְעוּלֶה |
או (סיכון נמוך) |
|
אטמוספרי (בחוץ, גשם) |
מְעוּלֶה |
מְעוּלֶה |
מי גשמים גרועים של - מוליכים מספיק עבור IGC לאורך חודשים |
מְעוּלֶה |
304L |
|
מים מתוקים (ברז, נהר) |
מְעוּלֶה |
מְעוּלֶה |
מינרלים מומסים גרועים של - מאיצים IGC |
מְעוּלֶה |
304L |
|
מי ים / מים מליחים |
סיכון גולת הכותרת - הוגן מ-Cl⁻ |
סיכון גולת הכותרת - הוגן מ-Cl⁻ |
לא מומלץ - IGC + פיטינג |
עמיד ל-IGC - סביר; שרידי גלעור |
גם לא (השתמש ב-316L עבור Cl⁻) |
|
חומצות אורגניות מדוללות (מזון) |
מְעוּלֶה |
מְעוּלֶה |
מתון - חומצת לימון תוקפת גבולות רגישים |
מְעוּלֶה |
304L |
|
חומצה חנקתית (HNO₃,<50%, <50°C) |
מְעוּלֶה |
מְעוּלֶה |
POOR - HNO₃ הוא מבחן סטנדרטי לרגישות ל-IGC (מבחן Huey) |
מְעוּלֶה |
304L |
|
חומצה זרחתית (H₃PO₄, מדוללת) |
מְעוּלֶה |
מְעוּלֶה |
התקפות גרועות של - עשו רגישות ל-HAZ |
מְעוּלֶה |
304L |
|
קאוסטית (NaOH,<50%, <100°C) |
טוֹב |
טוֹב |
סיכון SCC קאוסטי - טוב, אך פחות רגישות ל-IGC |
טוֹב |
או (SCC קאוסטי הוא הגורם המגביל) |
|
אווירה של מפעל כימי |
טוֹב |
טוֹב |
עניים - אדי חומצה + לחות=IGC מהיר |
מְעוּלֶה |
304L |
בדיקות סטנדרטיות לרגישות לקורוזיה בין-גרגירית
נעשה שימוש בשלוש בדיקות סטנדרטיות כדי לאמת ש-304L (או כל פלדת אל-חלד נמוכה-פחמן) עמידה בפני קורוזיה בין-גרגירית לאחר ריתוך: ASTM A262 Practice A (בדיקת תחריט חומצה אוקסלית - בדיקה מהירה, 15 דקות), תרגול C (חומצה חנקתית / בדיקת Huey על פני 5 בדיקות אנטי-hourtative - ירידה במשקל - תקופות), ותרגול ה' (נחושת-סולפט נחושת-חומצה גופרתית / בדיקת שטראוס - בדיקת עיקול לאחר רתיחה של 15-שעות). 304L במצב כמו-מתוך עובר את שלושתם; 304 במצב -מרותך נכשל בכל השלושה - מספק ראיות כמותיות מבוססות סטנדרטים להפרש הקריטי בין הציונים.
מבחן Huey (ASTM A262 Practice C) הוא החמור והכמותי מבין השלושה. דגימה מרותכת 304 מבושלת ב-65% חומצה חנקתית במשך חמש תקופות של 48-שעות מאבדת בדרך כלל 0.5-5.0 מ"מ לשנה (20-200 מילים בשנה) ב-HAZ - קצב קורוזיה גבוה פי 10{{0} ממתכת הבסיס שמסביב. דגימת 304L מרותכת באופן דומה שנבדקה בתנאים זהים מאבדת פחות מ-0.05 מ"מ/שנה (2 מילים לשנה) - מתקרבת לגבול הגילוי של הבדיקה. ההבדל הזה של פי מיליון בשיעור הקורוזיה בגבול התבואה הוא העדות ההנדסית מאחורי הכלל הפשוט: "לרתך=השתמש בדרגת L."
מדריך יישומים - מתי לבחור 304 לעומת 304L
|
בַּקָשָׁה |
ריתוך נדרש? |
שירות קורוזיבי? |
PWHT אפשרי? |
ציון מומלץ |
לְנַמֵק |
|
מיכל לחץ (ASME VIII) |
כֵּן |
משתנה |
כן, אבל יקר |
304L (מוסמך כפול-) |
הימנעות מ-PWHT + העדפת ASME לדרגת L- בבנייה מרותכת |
|
Chemical storage tank (>5,000 L) |
כן - ייצור חנות |
כן - כימיקלים מאוחסנים |
לא - גדול מדי |
304L |
שדה PWHT בלתי אפשרי; IGC יגרום לכישלון קטסטרופלי |
|
ציוד לעיבוד מזון |
כן - ריתוכים סניטריים |
כן - חומצות מזון + כימיקלים לניקוי |
כן, אבל לא מעשי |
304L |
ריתוכים סניטריים חייבים להיות טחונים חלקים ופסיביים; 304L מונע קורוזיה של HAZ מתחת למשקעים |
|
אדריכלי / דקורטיבי (ללא ריתוך) |
לֹא |
לא (בפנים או בחוץ מתון) |
N/A |
304 |
ללא ריתוך=ללא סיכון רגישות; 304 זול ב-3-5% (אם אינו בעל אישור כפול) |
|
מחברים (ברגים, אומים, דסקיות) |
לֹא |
בדרך כלל לא |
N/A |
304 |
מחברים בעלי ראש קר- אינם מרותכים; 304 מספק עמידות נאותה בפני קורוזיה |
|
סלילי צינור למפעל כימי |
כן - ריתוך נרחב בחנות |
כן - כימיקלים בתהליך |
אפשרי אבל יקר |
304L (מוסמך כפול-) |
ריתוכים מרובים לכל סליל; PWHT יגרום לעיוות; 304L נמנע מכל PWHT |
|
צינורות מחליף חום |
כן - ריתוך צינור-ל-שפופרת |
כן - מי קירור או נוזל תהליך |
לא - לא מעשי עבור חבילות שפופרות |
304L |
ריתוך צינור-ל-שפופרת הם קריטיים וקשים לתיקון; אין PWHT אפשרי לאחר גלגול |
|
מבשלה / צנרת חלבית |
כן - ריתוך TIG מסלולי |
כן - פתרונות CIP (חומצה + קאוסטית) |
לֹא |
304L |
ריתוכים מסלוליים לא יכולים להיות מטופלים בחום-ביחיד; כימיקלים CIP תוקפים HAZ רגיש |
|
אגזוז / ציפוי ארובה (יבש, ללא ריתוך) |
לֹא |
לא (גזים יבשים) |
N/A |
304 |
ללא ריתוך, ללא אלקטרוליט נוזלי=ללא סיכון IGC |
|
תיקון מרותך בשדה- בצינור 304 קיים |
כֵּן |
תלוי בשירות |
אין תנאי שדה - |
מילוי 304L + מתכת בסיס |
השתמש בחומר מילוי 304L עבור כל תיקוני השטח; אם מחליפים חלקי צינור, השתמש ב-304L |
חמשת הכללים לבחירה בין 304 ל-304L
כלל 1האם הרכיב יהיה מרותך? - אם כן, השתמש ב-304L או כפול-304/304L. שאלה יחידה זו פותרת למעלה מ-80% מהחלטות 304 לעומת 304L. כל ריתוך - אפילו ריתוך יחיד, הצמדת לוחית שם, תושבת תמיכה - יוצרת HAZ שרגיש לרגישות בתקן 304.
כלל 2האם עובי הדופן גדול מ-3 מ"מ (1/8 אינץ')? - אם כן, השתמש ב-304L. חלקים עבים יותר מתקררים לאט יותר מטמפרטורת הריתוך, ומאריכים את הזמן המושקע בטווח הרגישות (425-870 מעלות). צלחת בעובי 25 מ"מ- עשויה להישאר בטווח הרגישות למשך 5-10 דקות לאחר הריתוך, בהשוואה ל-30-60 שניות עבור יריעה בגודל 1.5 מ"מ - יותר מפי 10 להתפתחות משקעי קרביד.
כלל 3האם הרכיב יראה סביבה קורוזיבית? - אם כן ומרותך, השתמש ב-304L. "מאכל" כולל סביבות שנראות מתונות: מי ברז, מי גשמים, אוויר לח, חומצות מזון (חומץ, מיץ פירות), כימיקלים לניקוי, עיבוי תהליך. IGC אינו דורש חומצות מרוכזות - זה דורש רק אלקטרוליט כדי ליצור תא גלווני בין גבול הגרגרים המדולדלים בכרום (אנודה) לבין הגרגר שמסביב (קתודה).
כלל 4האם חישול פתרון ריתוך לאחר-האם בלתי אפשרי או לא מעשי? - אם כן, השתמש ב-304L. חישול תמיסה דורש חימום ל-1,040-1,150 מעלות ולאחר מכן כיבוי מים מהיר. זה בלתי אפשרי עבור: צנרת- מרותכת בשטח, מיכלים גדולים, ציוד מותקן, תיקונים, רכיבים דקים שיעוותו ורכיבים עם משטחים מעובדים שיתחמצנו. עבור מקרים אלה, 304L היא האפשרות היחידה.
כלל 5האם טמפרטורת הפעולה היא מעל 425 מעלות (800 מעלות F)? - אם כן, שקול ל-304H במקום זאת. 304 יש חוזק טמפרטורה-גבוהה מעט יותר מאשר 304L, אבל אם הרכיב מרותך ופועל מעל 425 מעלות , 304H (UNS S30409, 0.04-0.10% C עם גודל מבוקר של TM ו-Green TM מספק גם חוזק גדול מ-7 g) תאימות לקוד ASME. אין להשתמש ב-304 או 304L עבור מיכלי לחץ מקודדים ASME מעל 425 מעלות מבלי לוודא מתחים מותרים.
שאלות נפוצות
ש: מה מסמל ה-"L" ב-304L?
ת: "L" מייצג "דל פחמן". לפלדת אל חלד 304L יש תכולת פחמן מקסימלית של 0.03%, בהשוואה ל-0.08% עבור תקן 304. תכולת פחמן נמוכה יותר זו מונעת משקעים של כרום קרביד בגבולות הגרגרים במהלך הריתוך, שהיא הגורם השורשי לקורוזיה בין-גרעינית (דעיכת ריתוך). הכינוי "L" הוצג על ידי ASTM בשנות ה-50 במיוחד כדי לטפל בכשלים בקורוזיה של ריתוך בציוד לעיבוד כימי.
ש: האם 304L חלש יותר מ-304?
ת: לא - בטמפרטורת החדר, 304 ו-304L הם בעלי חוזק מתיחה ותפוקה זהים בעצם (שניהם עומדים במינימום ASTM A240: מתיחה של 515 MPa, תפוקה של 205 MPa). בטמפרטורות מעל 425 מעלות (800 מעלות F), 304 שומר על חוזק מעט גבוה יותר (בערך 5-8% מתח מותר גבוה יותר ב-500 מעלות לכל קוד ASME), אך עבור יישומים מתחת ל-400 מעלות - הכוללים את רוב השימושים התעשייתיים - שתי הדרגות ניתנות להחלפה מבחינת חוזק.
ש: האם אני יכול לרתך 304 ל 304L?
ת: כן - 304 ו-304L תואמים לחלוטין לריתוך. השתמש במתכת מילוי ER308L (TIG) או E308L (סטיק). מילוי הפחמן הנמוך- מבטיח שמתכת הריתוך עמידה בפני רגישות ללא קשר לתכולת הפחמן של המתכת הבסיסית. השיקול היחיד הוא שצד 304 של ה-HAZ עדיין עשוי להיות רגיש לרגישות אם הרכיב יראה שירות קורוזיבי.
ש: האם 304L צריך טיפול בחום לאחר-ריתוך?
ת: לא - זה היתרון הבסיסי של 304L. במצב כמו-מרותך, 304L עמיד בפני קורוזיה בין-גרגירית ללא כל טיפול בחום-לאחר ריתוך. 304, לעומת זאת, דורש חישול פתרון ב-1,040-1,150 מעלות + כיבוי מים לאחר הריתוך כדי להחזיר עמידות בפני קורוזיה אם הרכיב יראה שירות קורוזיבי.
ש: מה זה 304/304L עם אישור כפול{{0}?
ת: 304/304L בעל אישור כפול הוא חומר שעומד בו זמנית בדרישות ההרכב הכימי של שתי הדרגות: פחמן פחות או שווה ל-0.03% (עמידה ב-304L), כרום 18.0-20.0%, ניקל 8.0-10.5% (meeting). זה הפך למוצר ברירת המחדל של רוב מפעלי הנירוסטה מכיוון שזיקוק AOD מודרני משיג באופן טבעי רמות פחמן מתחת ל-0.03%. חומר בעל אישור כפול מעניק לך יכולת ריתוך של 304L במחיר של 304 - וצריך תמיד להיות הבחירה הראשונה שלך כאשר זמין.
ש: האם 304 מחליד?
ת: 304 ו-304L הם "אל חלד" - ולא "הוכחה לכתמים". שתי הדרגות מתנגדות להחלדה ברוב הסביבות הפנימיות והחיצוניות המתונות, אך עלולות לפתח חלודה על פני השטח (כתמי תה) בסביבות עשירות בכלוריד - במיוחד באזורי חוף עם תרסיס מלח. זוהי מגבלה כללית של משפחת 304, לא הבדל בין 304 ל-304L. עבור סביבות עשירות-כלורידיות (מי ים, חוף, מלחים{13}}הסרת קרח), שדרג ל-316L, שמוסיף 2-3% מוליבדן כדי לעמוד בפני קורוזיה בבור.
ש: 304 לעומת 304L מול 316L - איך אני בוחר?
ת: בחר 304/304L (מאושר כפול-) לייצור מרותך למטרות- כלליות, עיבוד מזון, יישומים ארכיטקטוניים ושירות כימי מתון כאשר כלורידים אינם קיימים. בחר 316L כאשר הסביבה מכילה כלורידים (מי ים, מלחי חוף, הפחת-מלחים, תהליכים כימיים עם Cl⁻) - 316L מוסיף 2-3% מוליבדן לעמידות בבור. בחר 304H עבור מכלי לחץ ASME הפועלים מעל 425 מעלות כאשר חוזק הזחילה הוא קריטי. לעולם אל תבחר לא-L-grade 304 עבור רכיבים מרותכים שיראו כל סביבה קורוזיבית.
ש: איך אני מוודא שהחומר שלי הוא באמת 304L ולא 304?
ת: בדוק את דוח בדיקת החומר (MTR) - זה חייב להראות פחמן קטן מ- או שווה ל-0.03%. PMI (זיהוי חומר חיובי) באמצעות XRF כף יד אינו יכול להבחין בין 304 ל-304L מכיוון ש-XRF אינו יכול למדוד פחמן (פחמן הוא אלמנט קל מדי לזיהוי XRF). שיטת אימות השדה האמינה היחידה היא ספקטרוסקופיה אופטית פליטה (OES), שיכולה למדוד תכולת פחמן. אם אימות תכולת הפחמן הוא קריטי, בקש ניתוח כימי במעבדה או הסתמך על MTR הטחנה (EN 10204 סוג 3.1).
