Nerezová ocel třídy 304L: Vysvětlena odolnost proti mezikrystalové korozi

Co je mezikrystalová koroze a proč na ní záleží?

Mezikrystalová koroze je lokalizovaný útok podél hranic zrn austenitické nerezové oceli, způsobený ochuzováním chrómu v blízkosti hranic. Když je ocel udržována v teplotním rozsahu zhruba 425 až 815 stupňů, uhlík difunduje k hranicím zrn a vysráží se jako karbidy bohaté na chrom typu M23C6. Protože se tyto karbidy tvoří rychleji, než může chrom difundovat zpět z vnitřku zrna, v úzké zóně vedle hranice zůstává méně než přibližně 11 až 12 procent chrómu potřebného k udržení pasivního filmu. V korozivním prostředí tato ochuzená zóna přednostně koroduje a ocel může ztratit pevnost nebo prosakovat, i když samotná zrna vypadají dobře.

Tento stav se nazývá senzibilizace. Nejčastěji k němu dochází při svařování, kdy se teplem-dotčená oblast sousedící se svarem pomalu ochlazuje v rozsahu citlivosti, nebo během provozu, jako je nesprávné tepelné zpracování nebo vystavení ohni. Standardní třída 304 s maximálním obsahem uhlíku 0,08 procenta je náchylná k této formě napadení v těžké -svařované konstrukci. Třída 304L existuje speciálně proto, aby se jí vyhnula.

Chemické složení 304L

Níže uvedená tabulka uvádí požadavky na tepelnou-analýzu pro 304 l podle ASTM A240, což je hlavní norma pro nerezové plechy, plechy a pásy pro tlakové nádoby a obecné aplikace. Evropský protějšek je EN 1.4307 (X2CrNi18-9) podle EN 10088-2.

Živel	ASTM A240 304L, hm. %	EN 1,4307, hmotn. %
Carbon, C	0,030 max	0,030 max
Mangan, Mn	max. 2,00	max. 2,00
Fosfor, P	0,045 max	0,045 max
Síra, S	0,030 max	max. 0,015
Křemík, Si	0,75 max	1,00 max
Chrom, Cr	17.5 - 19.5	17.5 - 19.5
Nikl, Ni	8.0 - 10.5	8.0 - 10.5
Dusík, N	0,10 max	0,11 max
Železo, Fe	Váhy	Váhy

Jak nízko{0}}uhlíkový design zabraňuje senzibilizaci

Uhlíkový limit maximálně 0,030 procenta je srdcem designu 304L. Na této úrovni je množství-karbidu chrómu, které se může vysrážet během svařovacího cyklu, tak malé, že vyčerpání chrómu zůstává pod prahem, který způsobuje mezikrystalové napadení v provozu. Z toho plynou dva praktické důsledky:

Svařované výrobky z 304L lze běžně používat ve stavu -svařování bez následného-tepelného zpracování po svařování, což je hlavní výhoda z hlediska nákladů a plánování pro velké nádrže, nádoby a potrubní systémy.

Těžké sekce a více{0}}průchodové svary, které se ochlazují pomalu a tráví více času v rozsahu citlivosti, jsou v 304L mnohem bezpečnější než ve standardním 304.

Stále je dobrou praxí řídit přísun tepla při svařování a teplotu interpassu a vyhnout se zbytečnému vystavení hotového dílu rozsahu 425 až 815 stupňů, například během tváření za tepla nebo odstraňování pnutí. Tam, kde jsou samotné provozní teploty vysoké, je nutné zkontrolovat návrhový kód, protože nízko-třídy uhlíku jsou při vysokoteplotním tlaku- omezené.

Mechanické vlastnosti 304L

Podle ASTM A240 musí-rozpouštědlem žíhané 304L desky, plechy a pásy splňovat následující požadavky na pokojovou-teplotu:

Vlastnictví	Požadavek
Pevnost v tahu	485 MPa min
Mez kluzu, offset 0,2 %.	170 MPa min
Prodloužení o 2 palce (50 mm)	40 % min
Tvrdost	217 HBW max, 95 HRB max

Tyto hodnoty pokojové-teploty jsou stejné jako hodnoty požadované pro standard 304; hlavním rozdílem mezi těmito dvěma třídami je korozní chování při svařování, nikoli pevnost.

Ověřovací testování na mezikrystalovou korozi

Pokud specifikace vyžaduje důkaz odolnosti proti mezikrystalové-korozi, je standardní sadou testů ASTM A262, postupy A až E:

Cvičení A: leptací test kyselinou šťavelovou, rychlá metoda screeningu, která klasifikuje mikrostrukturu jako přijatelnou nebo podezřelou.

Cvičení C: test vroucí kyseliny dusičné, nazývaný také Huey test, který měří úbytek hmotnosti během pěti 48hodinových období.

Cvičení E: test měď-síranem měďnatým-16% kyselinou sírovou, nazývaný také Straussův test, při kterém ohnutý vzorek nesmí po vystavení vykazovat žádné praskliny.

Pro odolnost proti důlkové korozi v chloridových médiích se k hodnocení důlkové a štěrbinové koroze používají metody ASTM G48 A a C. Zkušební kupony se běžně odebírají ze stejného tepelného a tepelného zpracování jako výrobní materiál a výsledky jsou zaznamenány na zkušebním certifikátu mlýna.

Poznámky k aplikacím a výběru

Svařované nádrže, nádoby a potrubí pro potravinářský, mlékárenský, pivovarský, nápojový a farmaceutický průmysl, kde jsou přítomny čistící chemikálie a chloridy.

Architektonické a konstrukční výrobky, které jsou svařované a vystavené venkovnímu nebo mořskému prostředí.

Tepelný-výměník a deska tlakové{1}nádoby, kde je specifikována třída L, aby se zabránilo tepelnému zpracování po-svaření.

U tlakových nádob si uvědomte, že konstrukční pravidla ASME omezují třídy L s nízkým -uhlíkem na maximální provozní teplotu přibližně 425 stupňů ; nad tím by měly být zváženy vysoce-uhlíkové 304H nebo stabilizované třídy.

Často kladené otázky

Q1. Jaký je rozdíl mezi nerezovou ocelí 304 a 304L?
Jediným záměrným rozdílem je uhlík: 304 povoluje maximum 0,08 procenta, zatímco 304L omezuje uhlík na 0,030 procent. 304L odolává mezikrystalové korozi po svařování a nepotřebuje žádné následné-tepelné zpracování, zatímco těžké svařované sekce v 304 mohou zcitlivět.

Q2. Co způsobuje mezikrystalovou korozi u nerezové oceli?
Vystavení 425 - 815 stupňům vysráží karbidy chrómu na hranicích zrn, čímž dojde k vyčerpání chrómu v přilehlých zónách pod úroveň potřebnou pro pasivitu. Korozivní média pak přednostně útočí na ochuzené-hraniční oblasti zrna.

Q3. Potřebuje 304L tepelné zpracování po-svaření?
Normálně ne. Nízký obsah uhlíku udržuje senzibilizaci pod prahem poškození, takže svařence o objemu 304 l se používají ve stavu -svařování. Rozpouštěcí žíhání je nutné pouze tehdy, pokud byl materiál během zpracování nebo servisu zahřát na rozsah citlivosti.

Q4. Jaký je evropský ekvivalent 304L?
EN 1.4307 (X2CrNi18-9) podle EN 10088-2, se stejným limitem uhlíku 0,030 procenta, stejným rozsahem chrómu a niklu a přísnějším limitem síry 0,015 procenta.

Q5. Je 304L slabší než 304?
č. Podle ASTM A240 vyžadují oba druhy minimální pevnost v tahu 485 MPa a minimální mez kluzu 170 MPa při pokojové teplotě. Nízkouhlíková verze je vybrána kvůli korozi, nikoli kvůli pevnosti.

Q6. Jak se testuje mezikrystalová koroze?
Primárně podle postupů ASTM A262 A, C a E, doplněných o ASTM G48 pro důlkovou a štěrbinovou korozi. Výsledky zkoušek jsou zdokumentovány na osvědčení o zkoušce mlýna oproti stanovené praxi.