Нержавеющая сталь 316Ti против нержавеющей стали 316L: выбор между стабилизацией и низким содержанием углерода

Введение: два решения одной и той же проблемы

Марка 316L (UNS S31603, EN 1.4404, JIS SUS316L) и марка 316Ti (UNS S31635, EN 1.4571, JIS SUS316Ti) имеют одну и ту же молибденовую-содержащую аустенитную основу. Они различаются тем, как предотвращают разрушение сварного шва, межкристаллитную коррозию, вызванную выделением карбида хрома во время сварки или воздействия высоких-температур. 316L использует сверх-предельное содержание углерода; 316Ti использует титановую стабилизацию. Выбор между ними зависит от температуры эксплуатации, требований норм и доступности.

Сравнение химического состава (ASTM A240)

Элемент (мас. %)	316Л (УНС С31603)	316Ti (УНС S31635)
Углерод (С)	0,030 макс.	0,08 макс.
Марганец (Mn)	2,00 макс.	2,00 макс.
Фосфор (Р)	0,045 макс.	0,045 макс.
Сера (S)	0,030 макс.	0,030 макс.
Кремний (Si)	0,75 макс.	0,75 макс.
Хром (Cr)	16.00 - 18.00	16.00 - 18.00
Никель (Ni)	10.00 - 14.00	10.00 - 14.00
Молибден (Мо)	2.00 - 3.00	2.00 - 3.00
Титан (Ti)	-	5 x (C+N) мин., 0,70 макс.
Азот (Н)	0,10 макс.	0,10 макс.
Железо (Fe)	Баланс	Баланс

Сравнение механических свойств (отжиг)

Свойство	316L	316Ти
Предел прочности	485 МПа мин.	515 МПа мин.
Предел текучести (смещение 0,2%)	170 МПа мин.	205 МПа мин.
Удлинение	40% мин.	40% мин.

Две стратегии против разрушения сварного шва

В стали 316L содержание углерода ограничено максимум 0,030 процента, что оставляет слишком мало углерода для образования вредных карбидов хрома на границах зерен во время сварки. В 316Ti содержание углерода может достигать уровня стандартного 316, но титана добавляется как минимум в 5 раз больше, чем содержание углерода плюс азота. Титан образует стабильные карбиды, а не хром, удерживая хром в растворе и сохраняя коррозионную стойкость. Обе стратегии работают; их долгосрочное-поведение различается при длительном воздействии-температуры.

Обслуживание при высоких-температурах

316Ti предлагает явное преимущество для сварных компонентов, находящихся в непрерывной эксплуатации при температуре примерно от 400 до 900 C. В этом диапазоне карбиды титана остаются более стабильными, чем низкоуглеродистая матрица 316L, поэтому 316Ti менее подвержен постепенной сенсибилизации с течением времени. По этой причине в нормах-проектирования для высоких температур, таких как ASME, для корпусов сосудов под давлением, трубных решеток теплообменников и деталей печей, работающих при повышенной температуре после сварки, указана сталь 316Ti.. 316L остается полностью подходящим для общей коррозии при температуре, близкой к температуре окружающей среды.

Меры предосторожности при сварке и изготовлении

Основная мера предосторожности при использовании 316Ti касается сварки: хорошее покрытие защитным газом имеет решающее значение для предотвращения окисления титана в сварочной ванне. Если титан окисляется, он теряет свой стабилизирующий эффект, и сварной шов может стать чувствительным. Важнейшее значение имеет правильный выбор наполнителя и правильная техника сварки. Помимо этого, характеристики обработки и формования очень похожи на стандартные стали 316 и 316L.

Наличие и закупки

Из двух марок сплав 316L наиболее широко представлен на складе и используется по умолчанию для большинства производителей.. 316Ti обычно имеет небольшую надбавку к цене из-за добавления титана и может иметь более длительные сроки поставки для определенных форм продукции. Разница в стоимости обычно незначительна по сравнению с общей стоимостью проекта, поэтому решение должно основываться на условиях эксплуатации и требованиях норм, а не только на цене материала.

Руководство по спецификациям

Спецификация должна соответствовать действующим нормам проектирования и расчетной температуре. Для сварных конструкций, устойчивых к коррозии-при температуре, близкой к температуре окружающей среды, выберите 316L. Если проектирование регулируется нормами для сосудов под давлением и расчетная температура соответствует рекомендованной стабилизации, обычно выше 425 C, укажите 316Ti. Во избежание двусмысленности всегда указывайте полное обозначение UNS, S31603 или S31635, на чертежах и в заказах на поставку.

Часто задаваемые вопросы

1. Являются ли 316L и 316Ti взаимозаменяемыми?

Не без рассмотрения. Они различаются между контролем выбросов углерода и стабилизацией, а также минимальными механическими свойствами. Замена должна быть одобрена инженером-конструктором в соответствии с действующими нормами.

2. Почему 316Ti предпочтительнее при температуре выше 425 C?

Выше этой температуры низкоуглеродистая матрица 316L может постепенно становиться сенсибилизированной в течение длительного срока службы, тогда как карбиды титана в 316Ti остаются стабильными, сохраняя стойкость к межкристаллитной коррозии.

3. Что такое EN-эквивалент 316Ti?

EN 1.4571, наименование стали X6CrNiMoTi17-12-2, в серии EN 10088. 316L — EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2.

4. Стоит ли 316Ti дороже, чем 316L?

Да, слегка. Добавление титана и более тщательная обработка добавляют небольшую надбавку, а некоторые формы продукции имеют более длительные сроки выполнения заказа. Премия обычно скромна по отношению к стоимости проекта.

5. Можно ли использовать сталь 316L при температуре 600°С?

Возможно, для кратковременного или прерывистого воздействия, но для непрерывной эксплуатации в диапазоне 400-900 C после сварки более надежным вариантом является 316Ti.

6. Какой класс мне следует указать для морской воды?

Для морской воды-температуры окружающей среды обычно выбирают 316L, который широко имеется в наличии.. 316Ti не имеет преимуществ по содержанию хлоридов по сравнению с 316L при температуре окружающей среды.