Titan-Thép không gỉ ổn định 316Ti: Thuộc tính, tiêu chuẩn và ứng dụng

316Ti là một biến thể-được ổn định bằng titan của Loại 316, được tiêu chuẩn hóa là UNS S31635 trong ASTM A240 và EN 1.4571 theo tiêu chuẩn Châu Âu. Nó được chọn khi thép austenit chứa molypden-phải được hàn hoặc vận hành trong phạm vi nhiệt độ mà tiêu chuẩn 316 trở nên nhạy cảm mà không tốn chi phí và thời gian ủ sau{9}}hàn.

Nguyên tắc rất đơn giản: titan có ái lực với carbon mạnh hơn crom. Trong quá trình hàn hoặc gia nhiệt, titan kết hợp với carbon trước tiên, do đó crom vẫn hòa tan trong nền và lớp oxit bảo vệ vẫn còn nguyên.

Thành phần hóa học theo tiêu chuẩn ASTM A240

Yếu tố	316Ti, UNS S31635 (% trọng lượng)
Cacbon, tối đa	0.08
crom	16.0–18.0
Niken	10.0–14.0
Molypden	2.0–3.0
Titan	5 x (C + N) tối thiểu đến 0,70 tối đa
Nitơ, tối đa	0.10
Mangan, tối đa	2.00
Silicon, tối đa	0.75
Phốt pho, tối đa	0.045
Lưu huỳnh, tối đa	0.030

Giới hạn titan được viết dưới dạng bội số của hàm lượng carbon cộng với nitơ: phải có đủ titan để liên kết tất cả carbon và nitơ, nhưng không quá nhiều đến mức các hợp chất titan thô làm giảm độ dẻo. Đối với hàm lượng carbon điển hình là 0,05%, lượng titan tối thiểu là khoảng 0,30%.

Tính chất cơ học, ủ

Tài sản	Giá trị
Độ bền kéo, tối thiểu (MPa)	515
Cường độ năng suất 0,2%, tối thiểu (MPa)	205
Độ giãn dài tính bằng 50 mm, tối thiểu (%)	40
Độ cứng, tối đa (HB)	217

Độ nhạy và khả năng chống ăn mòn giữa các hạt

Tiêu chuẩn 316 trở nên nhạy cảm hơn khi nó được giữ trong khoảng nhiệt độ khoảng 425 đến 850 C: crom cacbua kết tủa ở ranh giới hạt và các vùng nghèo crom-thường bị ăn mòn. Điều này xảy ra trong vùng bị ảnh hưởng nhiệt-của các mối hàn và trong thiết bị bảo trì hoạt động trong cửa sổ nhiệt độ đó. Ở 316Ti, carbon được tiêu thụ bởi cacbua titan, do đó ranh giới hạt giữ hàm lượng crom của chúng. Vì lý do này, các mối hàn 316Ti duy trì khả năng chống ăn mòn mà không cần ủ sau mối hàn, một lợi thế quyết định về chi phí và tiến độ trong nhà máy hóa chất và thiết bị điện được dựng lên tại hiện trường.

Hành vi nhiệt độ-cao

Trên khoảng 600 C, 316Ti giữ được phần lớn khả năng sinh lời ở nhiệt độ phòng-so với 316 không ổn định, vì các cacbua titan mịn cố định cấu trúc vi mô và làm chậm sự rão. Điều này làm cho nó trở thành sự lựa chọn thiết thực cho các bộ phận bên trong lò, hệ thống xả, viền nồi hơi và các bộ phận trao đổi nhiệt-hoạt động trong phạm vi 600-800 C, trong đó 316 sẽ mềm đi đáng kể. Để thiết kế bền vững ở những nhiệt độ này, ứng suất cho phép vẫn phải được lấy từ bảng mã áp dụng cho EN 1.4571 hoặc UNS S31635.

Tương đương tiêu chuẩn và các hình thức

316Ti được ký hiệu là UNS S31635 trong ASTM A240 cho tấm, lá và dải, và EN 1.4571 với tên thép X6CrNiMoTi17-12-2 trong EN 10088-2 cho tấm và dải và EN 10088-3 cho thanh. Ký hiệu Nhật Bản SUS316Ti được bao phủ bởi JIS G4304 cho tấm và JIS G4303 cho thanh. Tất cả các ký hiệu đều mô tả cùng một loại thép austenit chứa molypden được ổn định bằng titan và các tên gọi tương đương trong khu vực giúp đơn giản hóa việc chứng nhận và tìm nguồn cung ứng tại địa phương.

Các ứng dụng điển hình bao gồm đường ống xử lý hóa chất hàn và các bình chứa mà mối hàn không thể ủ được; phần cứng hàng hải và thiết bị ngoài khơi; thiết bị trao đổi nhiệt và bình ngưng trong nhà máy điện; lò phản ứng dược phẩm và công nghệ sinh học; thiết bị chế biến thực phẩm có chu trình làm sạch mạnh mẽ; và các bộ phận lò và ống xả nhiệt độ cao.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao 316Ti có khả năng chống ăn mòn cao hơn 316 sau khi hàn?

Titan liên kết cacbon trước crom, do đó, các vùng nghèo crom- gây ra sự ăn mòn giữa các hạt không bao giờ hình thành. Các ranh giới hạt giữ lại crom của chúng và màng thụ động vẫn còn nguyên.

Hàm lượng titan được kiểm soát như thế nào?

ASTM A240 yêu cầu titan tối thiểu từ 5 x (C + N) đến tối đa 0,70%. Quá ít titan khiến carbon không bị liên kết; quá nhiều sẽ tạo thành các hợp chất titan giòn và làm giảm độ dẻo.

316Ti có cần ủ-màn hàn sau không?

Không. Đây là lý do chính để chọn nó. Tính năng ổn định này giúp ngăn chặn sự nhạy cảm trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt-của mối hàn, do đó, cụm hàn có thể được đưa vào sử dụng trực tiếp.

316Ti có phù hợp với dịch vụ hàng hải không?

Có, trong cùng giới hạn như 316: 2-3% molypden chống rỗ trong nước biển và tính ổn định giúp mối hàn bền vững. Đối với việc ngâm liên tục ở mức độ nghiêm trọng, hãy xem xét các loại song công hoặc siêu austenit.

Sự khác biệt giữa 316Ti và 321 là gì?

321, UNS S32100, là phiên bản-ổn định bằng titan của 304 và không chứa molypden. 316Ti bổ sung molypden của 316, mang lại khả năng chống rỗ và kẽ hở tốt hơn trong clorua cùng với lợi ích ổn định tương tự.

316Ti có thể thay thế 316L được không?

Đối với kết cấu hàn trong phạm vi nhạy cảm, 316Ti thường là lựa chọn tốt hơn 316L khi hàn các phần dày hoặc khi-ủ mối hàn là không thực tế. Trong đó khả năng hàn tối đa và lượng carbon thấp nhất được ưu tiên, 316L vẫn là tiêu chuẩn.