ความแตกต่างระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300

ความแตกต่างระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300

สเตนเลสออสเทนนิติกซีรีส์ 300 เป็นชุดโลหะผสมโครเมียม-นิกเกิลที่มีเหล็กซึ่งออกแบบมาเพื่อต้านทานการกัดกร่อน เมื่อรวมกับความสามารถในการขึ้นรูปที่ยอดเยี่ยม ความต้านทานต่อการสึกหรอ และความแข็งแรงที่อุณหภูมิ ทำให้เป็นวัสดุก่อสร้างทั่วไปภายในระบบท่อ

ความแตกต่างระหว่างโลหะผสมนั้นเล็กน้อยแต่เป็นการจงใจ แม้ว่าจะสามารถใช้สลับกันได้ในหลายแอปพลิเคชัน แต่บางครั้งก็มีวิธีแก้ปัญหาที่ดีเลิศ การเปลี่ยนทดแทนในสถานการณ์ดังกล่าวอาจทำให้อายุการใช้งานลดลง

ความต้านทานการกัดกร่อน

เนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนเป็นหนึ่งในเหตุผลหลักที่ผู้ใช้ปลายทางเลือกใช้ท่อโลหะ โดยทั่วไปสื่อการใช้งานจะเป็นแนวทางในการเลือกโลหะผสม มักใช้ 304 เนื่องจากเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าที่สุด แม้ว่าโดยเฉพาะ 321 และ 316 จะให้ความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าก็ตาม ด้วยเหตุนี้ ท่อ Penflex ส่วนใหญ่จึงผลิตโดยใช้ขนาด 321 หรือ 316L

โดยทั่วไปแล้วสายถักจะเป็น 304L เนื่องจากจะไม่สัมผัสกับสื่อการไหล แม้ว่า 316L จะเป็นตัวเลือกหากการใช้งานอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น ใน บน หรือใกล้มหาสมุทร หรือหากด้านนอกของท่ออาจมีการกัดกร่อน สื่อผ่านหยด สเปรย์ น้ำไหลบ่า ฯลฯ

สำหรับการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนโดยเฉพาะ จะพบคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าในโลหะผสมนิกเกิลสูง เช่น Monel® 400 และ Hastelloy® C276

เหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300: องค์ประกอบทางเคมี

แผนภูมิด้านล่างแสดงองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300 ที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมท่อโลหะ ตัวเลขเดี่ยวแสดงถึงเปอร์เซ็นต์สูงสุดที่อนุญาตภายใต้ข้อกำหนด ASTM 240

304 ถือเป็นค่าพื้นฐานในเรื่องความต้านทานการกัดกร่อน มีการเพิ่มส่วนประกอบโลหะผสมต่างๆ ในเกรด 321 และ 316 เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน

ในกรณีของ 304L และ 316L จะมีการนำคาร์บอนออกไป "L" ย่อมาจาก "คาร์บอนต่ำ" โลหะผสมคาร์บอนที่ต่ำกว่าจะไวต่อการตกตะกอนของคาร์ไบด์ในเขตได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) น้อยกว่าโลหะผสมประเภทมาตรฐาน

โครเมียมและคาร์บอนสามารถผสมกันภายใต้ความร้อนของการเชื่อมเพื่อสร้างโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตเกรน ปฏิกิริยานี้จะทำให้ชั้นโครเมียมหมดสิ้นซึ่งทำให้สแตนเลสมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อน ส่งผลให้ HAZ กลายเป็นเป้าหมายของการโจมตีทางเคมีในที่สุด วิธีหนึ่งในการต่อสู้กับการตกตะกอนของคาร์ไบด์คือการลดปริมาณคาร์บอนในวัสดุต้นกำเนิด

อีกวิธีที่มีประสิทธิภาพมากกว่าคือการเติมไทเทเนียมลงในโลหะ เช่นเดียวกับในกรณีของ 321 ด้วยประเภท 321 แทนที่จะดึงดูดโครเมียม คาร์บอนกลับถูกดึงดูดเข้ากับไทเทเนียม สิ่งนี้ช่วยให้แน่ใจว่าชั้นโครเมียมแบบพาสซีฟยังคงสภาพเดิม

ด้วยทั้ง 316L และ 321 กระบวนการทำความสะอาดหลังการเชื่อมสามารถขจัดการกัดกร่อนเนื่องจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์ที่ตกค้าง

ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของรูพรุน

โมลิบดีนัมถูกเติมลงในเกรด 316 เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีคลอไรด์ เพื่อช่วยในการเลือกโลหะผสมที่เหมาะสม จึงได้มีการพัฒนาสมการตามองค์ประกอบทางเคมีขึ้น PREN หรือตัวเลขเทียบเท่าความต้านทานการเกิดรูพรุน เป็นวิธีทางทฤษฎีในการเปรียบเทียบความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนระหว่างโลหะผสมต่างๆ

การใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่า HAZ มีความคล้ายคลึงกับวัสดุต้นกำเนิดมากขึ้นในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อน และการวางแผนสำหรับการกัดกร่อนแบบรูพรุนเป็นสิ่งสำคัญ หากความต้านทานการกัดกร่อนเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก ในการใช้งานที่ไม่มีปัญหาการกัดกร่อน โลหะผสมซีรีส์ 300 ใดๆ ก็น่าจะให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน

อัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300

อีกวิธีหนึ่งในการแสดงระดับความต้านทานการกัดกร่อนที่แตกต่างกันของโลหะผสมเหล่านี้คือการพิจารณาอัตราการกัดกร่อนที่คาดหวัง อัตราแตกต่างกันไปในแต่ละสารเคมี และแสดงไว้ในแผนภูมิความต้านทานการกัดกร่อนของ Penflex เมื่อพิจารณาว่าโลหะจะสึกหรอไปมากน้อยเพียงใดในแต่ละปี จะเห็นความแตกต่างระหว่างความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนได้ง่ายขึ้น

และเมื่อพูดถึงเรื่องความต้านทานการกัดกร่อน ไม่ใช่แค่อัลลอยด์ที่ต้องพิจารณาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความหนาของผนังของโลหะผสมด้วย เราได้รวบรวมกระดานข่าวอีกฉบับเพื่อกล่าวถึงหัวข้อนี้โดยเฉพาะ

ปัจจัยการลดพิกัดที่อุณหภูมิสูงขึ้น

ไม่มีวัสดุอื่นใดที่สามารถรักษาคุณสมบัติไว้ได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่กว้างเช่นโลหะ อะไรก็ตามที่ต่ำกว่า 0 องศา F อาจต้องใช้โลหะ ดังนั้นการใช้งานแบบแช่แข็งจึงเป็นกรณีการใช้งานทั่วไปสำหรับท่อโลหะ คุณสมบัติทางกลของสเตนเลสออสเทนนิติกบางอย่างจะเพิ่มขึ้นจริง ๆ ที่อุณหภูมิต่ำ! อะไรก็ตามที่สูงกว่า 400 องศา F จะต้องเป็นโลหะ ดังนั้นการใช้งานกับไอน้ำอิ่มตัวสูงหรือการใช้งานภายในโรงงานเหล็กหรือเตาเผาก็มีแนวโน้มสำหรับท่อโลหะเช่นกัน

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะทำให้พิกัดแรงดันลดลง และปัจจัยเหล่านี้ในเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300 ทั่วไปก็มีความแตกต่างบางประการ ปัจจัยการลดพิกัดขึ้นอยู่กับโลหะผสมถักเปีย

ปัจจัยการลดอุณหภูมิสำหรับ 321 และ 304 สูงกว่า 316 จนถึงประมาณ 700 องศา F จากนั้นสิ่งที่ตรงกันข้ามจะเป็นจริงโดยที่ 316 มีปัจจัยการลดที่สูงกว่า 321 และ 304 ยิ่งปัจจัยการลดพิกัดสูงเท่าใด ระดับความดันก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น ในการคำนวณแรงดันใช้งานสูงสุดสำหรับท่อลูกฟูกสแตนเลส P4 ซีรีส์ 321 นิ้วที่มีเปีย 304L หนึ่งชั้นซึ่งจะทำงานที่ 800 องศา F ให้คูณแรงดันใช้งาน (940 PSIG) ด้วยปัจจัยการลดพิกัดที่เหมาะสม (.73) .

แรงดันใช้งานของท่อที่ 800 องศา F คือ 686 PSIG

Penflex พัฒนาปัจจัยการลดพิกัดหลังจากรวบรวมข้อมูลดิบเกี่ยวกับความต้านทานแรงดึงที่อุณหภูมิสูงจากซัพพลายเออร์วัสดุรายใหญ่ และใช้ค่าต่ำสุดในแต่ละหมวดหมู่สำหรับโลหะผสมต่างๆ ด้วยเหตุผลนี้ ปัจจัยเหล่านี้อาจมีความระมัดระวังมากกว่าปัจจัยการลดอันดับซึ่งเผยแพร่โดย NAHAD หรือ ISO 10380

สิ่งสำคัญคือต้องจำอุณหภูมิการทำงานสูงสุดของข้อต่อปลายและวิธีการยึดด้วยเมื่อทำงานกับอุณหภูมิในการทำงานที่เพิ่มขึ้น

สำหรับอุณหภูมิการใช้งานที่สูงกว่า 1,000 องศา F เรามักจะแนะนำให้ใช้ Inconel® 625

พิจารณาใบสมัครทั้งหมด

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ในการใช้งานหลายอย่าง การทดแทนโลหะผสมของท่ออ่อนจะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพของท่อ อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความดันเพิ่มขึ้น หรือท่อหมุนเวียนบ่อยครั้ง เราต้องให้ความสนใจอย่างใกล้ชิด

ผลกระทบของอุณหภูมิ ความดัน และการเคลื่อนไหวรวมกันทำให้เกิดการกัดกร่อนเร็วกว่าที่คาดไว้ หากสื่อการใช้งานเป็นปัจจัยเดียวในการคำนวณการกัดกร่อนของเรา แม้ว่าความแตกต่างระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300 อาจดูเล็กน้อย แต่เราเริ่มเห็นได้ว่าสามารถขยายได้เร็วแค่ไหน