Thép không gỉ 904L và 316L: Khả năng chống rão và giới hạn nhiệt độ-cao

Khả năng chống rão của thép không gỉ Austenitic

Độ rão là biến dạng-phụ thuộc vào thời gian của vật liệu dưới ứng suất không đổi ở nhiệt độ cao. Đối với thép, từ biến trở thành một yếu tố thiết kế khi nhiệt độ vận hành đủ cao so với điểm nóng chảy, thường cao hơn khoảng 0,4 nhiệt độ nóng chảy tuyệt đối. Đối với thép không gỉ austenit, điều này có nghĩa là việc xem xét từ biến bắt đầu ở khoảng 425-500 độ C, tùy thuộc vào mức độ ứng suất và tuổi thọ yêu cầu. Khả năng chống rão có vai trò quan trọng trong xử lý hóa chất, sản xuất điện, chế tạo bình áp lực và thiết kế bộ trao đổi nhiệt. Tuy nhiên, hai loại được so sánh ở đây, 316L và 904L, được hợp kim hóa chủ yếu để chống ăn mòn; cả hai đều không nhằm mục đích phục vụ chịu tải bền vững trong phạm vi từ biến và sự khác biệt này là trọng tâm để lựa chọn vật liệu chính xác.

904L và 316L: Tổng quan về cấp

316L (UNS S31603, EN 1.4404, JIS SUS316L) là loại austenit chứa ít-cacbon molypden-được sử dụng rộng rãi cho các dịch vụ ăn mòn thông thường, đặc biệt là trong môi trường clorua và axit nhẹ. Lượng carbon của nó được giới hạn ở mức tối đa 0,03% để ngăn chặn sự nhạy cảm trong quá trình hàn. 904L (UNS N08904, EN 1.4539) là loại hợp kim austenit-cao hơn với 23-niken 28%, 19-crom 23%, 4-5% molypden và 1-2% đồng. Nó được phát triển để chống lại axit sulfuric và photphoric, ăn mòn rỗ clorua và kẽ hở, và nó được phân loại là thép hợp kim cao austenit hoàn toàn chứ không phải là loại chịu nhiệt.

So sánh thành phần hóa học

Yếu tố	316L (UNS S31603)	904L (UNS N08904)
Cacbon, % tối đa	0.030	0.020
% crom	16.0 - 18.0	19.0 - 23.0
Niken %	10.0 - 14.0	23.0 - 28.0
Molypden %	2.0 - 3.0	4.0 - 5.0
% đồng	-	1.0 - 2.0
Silicon, % tối đa	0.75	1.00
Mangan, % tối đa	2.00	2.00

Giới hạn thành phần tuân theo tiêu chuẩn ASTM A240 cho cả hai loại.

So sánh tính chất cơ học (Ủ)

Tài sản	316L	904L
Độ bền kéo, MPa tối thiểu	485	490
Cường độ năng suất (0,2%), MPa tối thiểu	170	220
Độ giãn dài, tối thiểu %	40	35
Mật độ, g/cm3	7.93	8.00

Ở nhiệt độ phòng, 904L cho thấy cường độ năng suất tối thiểu cao hơn 316L do hàm lượng hợp kim cao hơn, trong khi độ giãn dài thấp hơn một chút. Cả hai sự khác biệt đều không đáng kể đối với-thiết kế có nhiệt độ cao.

-Nhiệt độ cao và hiệu suất leo dốc: Tiêu chuẩn nói gì

Khả năng tăng nhiệt độ-của cả hai cấp đều bị hạn chế. EN 10028-7, tiêu chuẩn Châu Âu dành cho các sản phẩm thép dẹt dùng cho mục đích chịu áp lực, cung cấp các giá trị-độ bền chịu nhiệt độ cao cho cả 1.4404 (316L) và 1.4539 (904L) chỉ lên tới 400 độ C; trên nhiệt độ này, thiết kế tải trọng duy trì{12}}sẽ yêu cầu dữ liệu từ biến không được tiêu chuẩn hóa cho các cấp này. Trong thực tế, cả hai vật liệu đều được sử dụng ở nhiệt độ lên tới khoảng 400-450 độ C cho các bộ phận chịu tải nhẹ hoặc không{19}}áp suất và 904L không mang lại lợi thế về độ dão đáng kể so với 316L trong phạm vi này. Đối với thiết bị phải chịu ứng suất trên khoảng 500 độ C, lựa chọn đúng là loại được thiết kế cho phạm vi từ biến: H-cấp 316H dành cho dịch vụ mang clorua-trung bình, 321H cho nhiệt độ cao hơn hoặc cấp-chịu nhiệt 309S và 310S dành cho dịch vụ chủ yếu là oxy hóa-. Nói tóm lại, yếu tố thiết kế để chọn 904L thay vì 316L là khả năng chống ăn mòn trong axit sulfuric, axit photphoric hoặc môi trường giàu clorua chứ không phải độ bền nhiệt độ cao. Khi sự ăn mòn và nhiệt độ vừa phải tác động lên đến khoảng 400 độ C, 904L là lựa chọn có khả năng chống chịu cao hơn; khi liên quan đến nhiệm vụ từ biến thực sự thì cả 316L và 904L đều không phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

Cái nào có khả năng chống rão tốt hơn, 904L hay 316L?

Cả hai loại đều không được phê duyệt cho khả năng chịu tải-trong phạm vi từ biến. Trên khoảng 400-500 độ C, cả hai đều mất sức mạnh nhanh chóng và 904L không mang lại lợi thế leo đáng kể so với 316L. Đối với nhiệm vụ từ biến, thay vào đó hãy chỉ định cấp H- hoặc cấp chịu nhiệt.

904L có thể được sử dụng ở 500 độ C không?

Chỉ dành cho các bộ phận chịu tải nhẹ hoặc không{0}}có áp suất và phải thận trọng. Các tiêu chuẩn như EN 10028-7 chỉ cung cấp dữ liệu thiết kế cho 904L ở nhiệt độ tối đa 400 độ C và hợp kim không được phân loại là cấp chịu nhiệt.

Tại sao chọn 904L trên 316L?

Chọn 904L khi môi trường ăn mòn yêu cầu: axit sulfuric hoặc photphoric nóng, clorua mạnh hoặc dịch vụ ăn mòn rỗ và kẽ hở nghiêm trọng như bộ trao đổi nhiệt nước biển. Hàm lượng niken, molypden và đồng cao hơn mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội rõ ràng.

904L có đắt hơn 316L không?

Đúng. Hàm lượng niken và molypden cao của 904L làm cho nó đắt hơn đáng kể so với 316L tính theo trọng lượng. Chi phí tăng thêm chỉ hợp lý khi hiệu suất ăn mòn của 316L không đủ.

Nên chọn loại nào cho dịch vụ leo trên 500 độ C?

Đối với tải trọng duy trì trên khoảng 500 độ C, hãy chọn 316H (cacbon 0,04-0,10%) trong đó cũng có hiện tượng ăn mòn clorua, 321H cho dịch vụ oxy hóa ở nhiệt độ cao hơn hoặc 309S và 310S cho nhiệm vụ oxy hóa nghiêm trọng. Ứng suất cho phép thiết kế phải tuân theo quy chuẩn hiện hành.

Có thể hàn 904L và 316L mà không cần xử lý nhiệt sau hàn không?

Cả hai đều có cấp độ cacbon thấp-nên chúng thường có thể được sử dụng trong điều kiện-hàn như hàn mà không cần ủ dung dịch trong dịch vụ ăn mòn. Nên sử dụng kim loại đệm phù hợp hoặc trên{3}}hợp kim và các mối nối 904L nên sử dụng chất độn hợp kim-cao để duy trì hiệu suất ăn mòn.