Почему нержавеющая сталь 904L превосходит 316L в кислых средах

Почему сравнение имеет значение

При химической обработке, травлении, установке удобрений и очистке дымовых газов-трубы и теплообменники часто подвергаются воздействию горячих кислот, особенно серной и фосфорной кислоты, часто в сочетании с хлоридами. Стандартные аустенитные марки, такие как 316L, экономичны и широко доступны, но они страдают от неприемлемо высокой скорости коррозии в этих средах при повышенных температурах.. 904L был разработан специально для того, чтобы заполнить пробел между стандартными нержавеющими сталями и сплавами на основе никеля- в таких условиях эксплуатации. Понимание взаимосвязи состава-свойства объясняет, когда более высокая стоимость 904L оправдана.

Сравнение химического состава (мас.%)

Элемент	316L (UNS S31603/EN 1.4404)	904L (UNS N08904/EN 1.4539)
Углерод, не более	0.03	0.02
Хром	16.0 - 18.0	19.0 - 23.0
Никель	10.0 - 14.0	23.0 - 28.0
Молибден	2.0 - 3.0	4.0 - 5.0
Медь	-	1.0 - 2.0
Азот, не более	0.10	0.10
Марганец, не более	2.00	2.00

Пределы состава согласно ASTM A240 (пластина) и ASTM A312 (труба) для соответствующих форм продукции.

Механические свойства (в отожженном состоянии, минимальные значения согласно ASTM A240)

Свойство	316L	904L
Предел прочности, МПа	485	490
Предел текучести (0,2%), МПа	170	220
Удлинение, %	40	35

Металлургические причины более высокой кислотостойкости

Молибден и устойчивость к точечной коррозии

Молибден является основным легирующим элементом, контролирующим стойкость к локальной коррозии в хлоридных средах. Эквивалентное число сопротивления точечной коррозии (PREN=Cr + 3.3 x Mo + 16 x N), рассчитанное для составов среднего-диапазона, составляет примерно 26 для 316L и около 36 для 904L. Более высокий PREN напрямую приводит к более высокой критической питтинговой температуре и лучшей устойчивости к щелевой коррозии, что важно, поскольку потоки кислот в химической промышленности почти всегда содержат следы хлоридов.

Коррозия под напряжением никеля и хлорида

Гораздо более высокое содержание никеля в 904L (23-28% по сравнению с 10-14%) стабилизирует аустенитную структуру и заметно улучшает стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением при эксплуатации в горячих и влажных условиях. Он также повышает устойчивость к восстанавливающим кислотам, где никель является ключевым элементом.

Медь и восстановительные кислоты

Преднамеренное добавление меди в размере 1-2% является определяющей особенностью 904L. Медь повышает устойчивость к неокисляющим (восстановительным) кислотам, особенно к серной кислоте в промежуточных концентрациях, а также к фосфорной кислоте. В горячей серной кислоте 316L быстро корродирует в широком диапазоне концентраций, в то время как 904L сохраняет достаточную скорость коррозии, поэтому 904L является стандартным выбором для сернокислотных охладителей, трубопроводов и облицовки резервуаров на многих предприятиях.

Конверт приложения

316L — это рабочая лошадка для слабокоррозионных химических предприятий, предприятий по производству продуктов питания и напитков, а также на фармацевтических предприятиях. Он приемлем для разбавленных кислот при низкой температуре.. 904L указывается там, где концентрация или температура кислоты превышает возможности 316L: производство и обработка серной кислоты, испарители фосфорной кислоты, очистка аминов и кислых газов, десульфурация дымовых-газов, теплообменники с охлаждением морской водой-с умеренным содержанием хлоридов. уровни и оборудование для отбеливания-на целлюлозных заводах.

Соображения стоимости

В 904L содержание никеля, молибдена и меди существенно выше, чем в 316L, и это отражается в его рыночной цене. Правильный инженерный подход – сравнить общую стоимость -цикла эксплуатации: при кислотной работе, где 316L выходит из строя в течение нескольких месяцев, оборудование 904L может работать годами, что делает более высокие первоначальные затраты экономически выгодными. Если кислота разбавлена ​​или температура низкая, 316L остается рациональным выбором.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Является ли 904L супераустенитной нержавеющей сталью?904L обычно классифицируется как супер-аустенитный или высоколегированный аустенитный сорт из-за высокого содержания никеля, молибдена и меди, хотя он содержит меньше молибдена, чем марки с 6% Mo, такие как UNS S31254.

Вопрос 2: К каким кислотам устойчив 904L?904L устойчив к серной кислоте в широком диапазоне концентраций при повышенных температурах, горячей фосфорной кислоте, муравьиной и уксусной кислоте, а также к потокам смешанных кислот, содержащих хлориды, с которыми 316L не справляется.

В3: Может ли 904L заменить 316L непосредственно в существующем оборудовании?Механически 904L имеет аналогичную или немного более высокую минимальную прочность, но правила проектирования, процедуры сварки, фитинги и прокладки должны быть пере-пересмотрены; Для сварки 904L требуется соответствующий присадочный материал с высоким-никелем.

Вопрос 4: Является ли 316L лучшим выбором?Да. Для работы в нейтральных, слабоагрессивных,-бесхлоридных или разбавленных-кислотах при низких температурах сталь 316L обеспечивает адекватную производительность при небольшой стоимости и при хорошо-отработанной практике производства.

Вопрос 5: Устойчив ли 904L к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением?Гораздо лучше, чем 316L, из-за высокого содержания никеля, но в горячих средах с высокой концентрацией хлоридов все равно могут потребоваться супер-аустенитные марки с содержанием молибдена 6% или сплавы на основе никеля-.

В6: Какие стандарты охватывают 904L?Плита, лист и полоса соответствуют стандарту ASTM A240; трубы бесшовные и сварные по ASTM A312; марка обозначена EN 1.4539 (X1NiCrMoCu25-20-5) в EN 10088.