Нержавеющая сталь 316Ti, титан-стабилизированный молибден-содержащий

316Ti — это -стабилизированная титаном молибденом-содержащая аустенитная нержавеющая сталь. Титан преимущественно соединяется с углеродом, образуя TiC, устраняя межкристаллитную коррозию и улучшая высоко-температурную стабильность. Он подходит для высоко-сварочных компонентов, требующих как коррозионной стойкости, так и стойкости к межкристаллитной коррозии.

Химический состав (мас.%): C Меньше или равно 0,08, Cr=16.00-18.00, Ni=10.00-14.00, Mo=2.00-3.00, Ti=4×C-0,70, Si Меньше или равно 1,00, Mn Меньше или равно 2,00, P Меньше или равно 0,045, S Меньше или равно 0,030, Fe=Баланс

Механические свойства (отожженный): Предел прочности на разрыв больше или равен 515 МПа, предел текучести больше или равен 205 МПа, относительное удлинение больше или равно 40 %, твердость меньше или равно 217HB.

Преимущества производительности: Отличная стойкость к межкристаллитной коррозии после сварки, не требуется термообработка после-сварки; высокая-температурная стабильность (постоянная рабочая температура до 900 градусов); хорошая устойчивость к высокотемпературной хлоридной коррозии; отличная свариваемость и формуемость.

Приложения: Вспомогательные компоненты авиационных-двигателей, высокотемпературные-трубки теплообменника (800-900 градусов), трубопроводы вспомогательного оборудования атомных электростанций, футеровки высокотемпературных печей, вспомогательные детали печей нефтехимического крекинга.

Эквивалентные оценки: UNS S31635, JIS SUS316Ti, EN 1.4571, GB 06Cr17Ni12Mo2Ti

Q&A

В1: Каков механизм стабилизации титана в 316Ti? A1: Механизм стабилизации титана в 316Ti основан на предпочтительном сочетании титана и углерода с образованием стабильных карбидов титана (TiC), что предотвращает образование карбидов хрома и предотвращает межкристаллитную коррозию. При высоких температурах или во время сварки углерод нержавеющей стали имеет более сильное сродство к титану, чем к хрому. В 316Ti содержание титана контролируется на уровне 4×C-0,70 мас.%, гарантируя, что весь углерод соединяется с титаном с образованием TiC, а не с хромом с образованием Cr₂₃C₆. Выпадение Cr₂₃C₆ на границах зерен приведет к расходованию хрома в области границ зерен, образуя зону, -обедненную хромом, и приводя к межкристаллитной коррозии. Напротив, TiC чрезвычайно стабилен и не легко разлагается, а его образование не требует затрат хрома, что позволяет сохранить целостность богатой хромом пассивационной пленки на границах зерен. Этот механизм стабилизации позволяет 316Ti иметь превосходную стойкость к межкристаллитной коррозии после сварки без послесварочной термообработки.

Вопрос 2. Может ли 316Ti заменить 316L в компонентах, требующих интенсивной сварки-? О2: Да, 316Ti может заменить 316L в компонентах,-интенсивно требующих сварки, и имеет преимущества в условиях высоких-температур. И 316Ti, и 316L обладают превосходной стойкостью к межкристаллитной коррозии после сварки; В 316L это достигается за счет сверх-низкого содержания углерода, а в 316Ti используется стабилизация титана. В коррозионной среде при комнатной-температуре их коррозионная стойкость одинакова, оба имеют хорошую устойчивость к хлоридной коррозии из-за содержания молибдена. Однако в условиях высоких-температур (выше 800 градусов) 316Ti имеет очевидные преимущества: температура его непрерывной эксплуатации (до 900 градусов) на 30 градусов выше, чем у 316L (870 градусов), а также более высокая-стойкость к окислению и сопротивление ползучести. Для компонентов, требующих -высокотемпературной сварки-(таких как выхлопные трубы авиационных-двигателей), более подходит сталь 316Ti. Однако 316Ti на 10-15 % дороже, чем 316L, и имеет несколько худшую обрабатываемость из-за содержания титана, поэтому 316L по-прежнему предпочтительнее в условиях низкой температуры или общей коррозии при строгом контроле затрат.

В3: Какие сварочные материалы используются для нержавеющей стали 316Ti? A3: Подходящими сварочными материалами для нержавеющей стали 316Ti в основном являются сварочная проволока ER316Ti и электроды E316Ti. Сварочная проволока ER316Ti предпочтительнее для газовой вольфрамовой сварки (GTAW) и газовой дуговой сварки (GMAW), поскольку она содержит такое же содержание титана, что и основной металл, что гарантирует, что сварной шов имеет тот же механизм стабилизации и коррозионную стойкость, что и 316Ti. Во время сварки важно контролировать погонную энергию на уровне менее или равного 180 Дж/мм, чтобы избежать перегрева, который может вызвать чрезмерный рост зерна и снизить механические свойства сварного шва. Аргон высокой-чистоты (более или равный 99,99%) следует использовать в качестве защитного газа для предотвращения окисления сварного шва. Пассивационная обработка после-сварки рекомендуется для повышения коррозионной стойкости поверхности сварного шва, но отжиг после-сварки не требуется из-за стабилизации титана. Не рекомендуется использовать сварочную проволоку ER316L для стали 316Ti, так как отсутствие титана в сварном шве может привести к межкристаллитной коррозии в условиях высоких-температур.

Вопрос 4. В чем разница в работе при высоких-температурах между 316Ti и 316? A4: Высокие-температурные характеристики 316Ti значительно лучше, чем у 316, что в основном отражается в высокой-температурной стабильности, стойкости к окислению и пределе ползучести. Во-первых, температура эксплуатации: температура непрерывной эксплуатации 316Ti может достигать 900 градусов, что на 30 градусов выше, чем 870 градусов 316. Во-вторых, -стойкость к окислению при высоких температурах: при температуре 850 градусов 316Ti образует более плотную и стабильную оксидную пленку, которую нелегко снять, в то время как оксидная пленка 316 может стареть и отслаиваться после длительной-срочной эксплуатации. В-третьих, предел ползучести при высоких-температурах: при 800 градусах предел прочности при ползучести 316Ti в течение 1000 часов на 20-30 % выше, чем у 316, что позволяет ему сохранять структурную стабильность в условиях длительной-высокой-температуры и высоких-напряжений. В-четвертых, -стойкость к высокотемпературной коррозии: в условиях высоких-температур, содержащих ионы хлорида или диоксид серы, титановая-стабилизированная структура 316Ti снижает риск межкристаллитной коррозии, в то время как 316 склонен к сенсибилизации при 450-850 градусах. Эти различия делают 316Ti более подходящим для применения при высоких температурах, в то время как 316 предназначен только для среднетемпературных сред.

Вопрос 5: Каковы характеристики обработки нержавеющей стали 316Ti? A5: Нержавеющая сталь 316Ti имеет особые характеристики обработки из-за добавления титана. Во-первых, обрабатываемость немного хуже, чем у 316: карбиды титана (TiC) в 316Ti твердые и хрупкие, что увеличивает износ инструмента во время резания, поэтому следует использовать инструменты с высокой твердостью и износостойкостью (например, инструменты из цементированного карбида). Во-вторых, требуется более высокая сила резания: по сравнению со сталью 316, сталь 316Ti имеет более высокую стойкость к резанию, поэтому станок должен обладать достаточной мощностью и жесткостью. В-третьих, хороший контроль стружки: во время резки сталь 316Ti образует сплошную стружку, которую необходимо разбивать с помощью инструментов с соответствующими стружколомами, чтобы избежать запутывания стружки, влияющей на обработку. В-четвертых, низкая скорость резания: для уменьшения износа инструмента скорость резания 316Ti должна быть на 10-20 % ниже, чем у 316. В-пятых, достаточное охлаждение и смазка: во время обработки используйте смазочно-охлаждающие жидкости с хорошими охлаждающими и смазочными свойствами, чтобы снизить температуру резания, предотвратить склеивание инструмента и улучшить качество поверхности. Несмотря на эти характеристики, при правильном выборе инструмента и параметрах обработки сталь 316Ti по-прежнему может обеспечивать высокоточную обработку, отвечающую требованиям компонентов аэрокосмической и ядерной энергетики.