Thép không gỉ 316 và 316L: Giới hạn cacbon, khả năng hàn và lựa chọn cấp hàng hải-

Điểm khác biệt duy nhất{0}}: Hàm lượng cacbon

Loại 316 (UNS S31600, EN 1.4401, JIS SUS316) và loại 316L (UNS S31603, EN 1.4404, JIS SUS316L) là các loại thép không gỉ austenit có molypden-giống hệt nhau. Sự khác biệt dự định duy nhất là hàm lượng carbon tối đa: 0,08% đối với 316 và 0,030% đối với 316L theo tiêu chuẩn ASTM A240. Sự khác biệt nhỏ về carbon làm thay đổi đặc tính hàn, khả năng chống ăn mòn trong vùng{15}}bị ảnh hưởng nhiệt và độ bền nhiệt độ phòng{16}}, đó là lý do tại sao hai loại này phục vụ các phân khúc dịch vụ hàng hải và hóa chất khác nhau.

So sánh thành phần hóa học (ASTM A240)

Nguyên tố (% theo khối lượng)	316 (S31600)	316L (S31603)
C	tối đa 0,08	tối đa 0,030
Cr	16.0-18.0	16.0-18.0
Ni	10.0-14.0	10.0-14.0
Mơ	2.00-3.00	2.00-3.00
Mn	tối đa 2,00	tối đa 2,00
Sĩ	tối đa 0,75	tối đa 0,75
N	tối đa 0,10	tối đa 0,10

Bởi vì cả hai loại đều có cùng hàm lượng molypden 2,00-3,00% nên số lượng tương đương về khả năng chống rỗ của chúng (PREN=Cr + 3.3 Mo + 16 N) thực tế là bằng nhau, khoảng 24-26. Trong điều kiện ủ, 316 và 316L không hàn có khả năng chống ăn mòn tương tự trong dịch vụ clorua.

Tính chất cơ học:-Cấp cacbon thấp mang lại điều gì

Thuộc tính (tấm, ASTM A240)	316 (S31600)	316L (S31603)
Độ bền kéo, tối thiểu	515 MPa	485 MPa
Sức mạnh năng suất, tối thiểu	205 MPa	170 MPa
Độ giãn dài, tối thiểu	40%	40%

Giới hạn carbon thấp hơn làm giảm sự đóng góp sức mạnh của carbon trong dung dịch rắn. Đối với các bộ phận không-được hàn, sự khác biệt thường không liên quan vì các thiết kế thông thường luôn ở dưới mức tối thiểu. Đối với các kết cấu hàn-chịu tải, vùng hàn 316L sẽ vẫn chắc chắn như kim loại cơ bản khi sử dụng kim loại phụ phù hợp và lợi ích ăn mòn lớn hơn sự giảm cường độ nhỏ.

Độ nhạy và hàn: Tại sao 316L thắng trong dịch vụ hàn

Khi bất kỳ loại austenit nào được nung nóng đến khoảng nhiệt độ 425-815 C, carbon có thể khuếch tán đến các ranh giới hạt và kết hợp với crom để tạo thành cacbua crom, để lại các vùng nghèo crom-bên cạnh các ranh giới. Trong môi trường clorua, các vùng này chủ yếu bị ăn mòn, một dạng hư hỏng được gọi là mẫn cảm, biểu hiện dưới dạng đường dao- hoặc sự tấn công giữa các hạt. Việc hàn chắc chắn sẽ tạo ra chu kỳ nhiệt độ như vậy trong vùng{11}}bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Trong 316, 0,08% carbon có khả năng gây mẫn cảm ở các phần dày hơn; trong 316L, giới hạn 0,030% carbon để lại quá ít carbon tạo ra lượng mưa cacbua đáng kể, do đó mối hàn vẫn giữ được khả năng chống rỗ và ăn mòn giữa các hạt mà không cần xử lý nhiệt sau hàn. Đây là lý do chính khiến 316L thống trị các thiết bị hàn ven biển và hóa chất.

Khi nào nên chọn 316 so với 316L

Phần cứng hàng hải không{0}}hàn: phụ kiện thuyền, ốc vít, thang hồ bơi và đồ trang trí có thể sử dụng 316, tiết kiệm chi phí trong khi vẫn giữ được khả năng chống ăn mòn giống nhau.

Các công trình hàn ngoài khơi và ven biển: đường ống, bể khử muối và tàu xử lý dùng clorua nên sử dụng 316L với kim loại phụ 316L phù hợp.

Bu lông-nhiệt độ cao và các bộ phận trong đó độ bền nhiệt độ phòng-quan trọng hơn hàn: 316 đôi khi được ưu tiên cho các ốc vít không-hàn.

Thiết bị hàn áp lực có tiết diện dày: 316L hoặc loại được tăng cường bằng nitơ- chẳng hạn như 316LN (S31653) được chỉ định để kết hợp khả năng hàn với độ bền.

Sự đánh đổi giữa chi phí và chế tạo-

316L thường có giá cao hơn 10-15% so với 316 vì nhà sản xuất thép phải kiểm soát lượng carbon ở mức tối đa 0,030%, điều này thắt chặt quá trình tinh chế và xử lý. Cả hai loại đều dễ dàng hàn bằng kim loại phụ 316/316L chẳng hạn như ER316L và không yêu cầu gia nhiệt trước hoặc xử lý nhiệt sau hàn-khi được cung cấp ở dạng{11}cacbon thấp. Đối với các ứng dụng không hàn, việc mua 316L thay vì 316 sẽ tăng thêm chi phí mà không tăng thêm hiệu suất, đó là lý do tại sao thông lệ tiêu chuẩn là chỉ xác định 316L khi có liên quan đến hàn.

Câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt giữa 316 và 316L là gì?

Chỉ giới hạn carbon: tối đa 0,08% đối với 316 so với tối đa 0,030% đối với 316L. Phạm vi crom, niken và molypden là như nhau nên khả năng chống ăn mòn khi ủ là như nhau; loại cacbon-thấp được ưu tiên dùng để hàn.

316L mạnh hơn hay yếu hơn 316?

Yếu hơn một chút ở các giá trị được chỉ định tối thiểu: độ bền kéo 485 MPa và năng suất 170 MPa đối với tấm 316L so với 515 MPa và 205 MPa đối với tấm 316. Trong các thiết kế điển hình, sự khác biệt không có giới hạn và các mối hàn 316L hoạt động tốt hơn các mối nối 316 nhạy cảm trong dịch vụ clorua.

Tại sao 316L có giá cao hơn 316?

Việc kiểm soát carbon chặt chẽ hơn đòi hỏi các bước tinh chế và xử lý bổ sung trong quá trình sản xuất thép, làm tăng chi phí sản xuất khoảng 10-15% ở hầu hết các thị trường.

316 có thể được sử dụng trong nước biển?

Trong nước biển tù đọng hoặc có kẽ hở, cả 316 và 316L đều có thể bị thủng. Hàm lượng molypden giúp ích nhưng không đủ cho dịch vụ ngâm nước biển vĩnh viễn; đối với nhiệm vụ đó, cấp song công (ví dụ: S32205) hoặc cấp siêu austenit (ví dụ: S31254) thường được chỉ định.

316L có yêu cầu-xử lý nhiệt sau hàn không?

Không. Hàm lượng carbon thấp ngăn cản sự nhạy cảm, do đó, mối hàn 316L được sử dụng trong điều kiện-như hàn, đó cũng là lý do tại sao nó được chỉ định cho các kết cấu hàn dày mà PWHT 316 sẽ không thực tế.