Jika anda pernah memesan keluli tahan karat untuk tangki yang dikimpal, bekas tekanan atau sistem paip kimia, anda telah menghadapi soalan: "304 atau 304L?" Perbezaan harga kelihatan kecil di atas kertas - mungkin $200 untuk pesanan $5,000. Jurujual mungkin berkata, "Pada dasarnya mereka sama." Tetapi keputusan $200 itu menentukan sama ada kimpalan anda masih kukuh dari segi struktur lima tahun kemudian - atau sama ada kakisan antara butiran akan dimakan melalui haba-zon terjejas setiap sambungan kimpalan, menjadikan bejana tekanan menjadi bom jangka yang berdetik.

Keseluruhan perbezaan antara 304 dan 304L datang kepada satu nombor: kandungan karbon. 304 membenarkan sehingga 0.08% karbon. 304L - "L" bermaksud "Low Carbon" - caps carbon pada 0.03%. Perbezaan 0.05% itu tidak dapat dilihat dengan mata kasar, tidak dapat dikesan oleh magnet, dan tidak berkaitan dengan kekuatan tegangan. Tetapi semasa mengimpal - dalam minit apabila keluli menyejuk dari 1,500 darjah hingga 400 darjah -, 0.05% karbon tambahan dalam 304 memendakan keluar sebagai karbida kromium di sempadan butiran, mengurangkan logam kromium di sekeliling dan mencipta laluan mikroskopik untuk kakisan untuk menyerang. Fenomena ini dipanggil pemekaan, dan mod kegagalan yang terhasil - kakisan antara butiran, atau "reput kimpalan" - telah menyebabkan lebih banyak kegagalan peralatan keluli tahan karat daripada gabungan semua mekanisme kakisan lain.
Peraturan keputusan adalah mudah: jika anda mengimpal, pilih 304L. Premium kos 3-8% untuk 304L adalah remeh berbanding kos kegagalan kimpalan tunggal. Jika anda tidak mengimpal - sebagai contoh, menyatakan bahagian logam kepingan sejuk-terbentuk, pengikat atau stok bar anil untuk pemesinan - 304 secara teknikalnya mencukupi dan lebih murah sedikit. Tetapi dalam rantaian bekalan moden, dwi{13}}bahan 304/304L telah menjadi sangat biasa sehingga premium harga telah hilang dengan berkesan untuk kebanyakan bentuk produk standard. Apabila ragu-ragu, nyatakan dwi-304/304L - anda mendapat jaminan rendah karbon 304L tanpa membayar tambahan.
Komposisi Kimia - 0.05% Yang Mengubah Segala-galanya
304 dan 304L berkongsi kimia asas yang sama - 18-20% kromium dan 8-10.5% nikel - dan berbeza hanya dalam kandungan karbon maksimum yang dibenarkan: 304 membenarkan sehingga 0.08% karbon, manakala 304L menutupnya pada 0.03%. Perbezaan unsur tunggal ini tidak mempunyai kesan yang boleh diukur pada sifat mekanikal pada suhu bilik, tetapi merupakan faktor penentu bagi rintangan kakisan kimpalan.
Kedua-dua 304 dan 304L tergolong dalam keluarga keluli tahan karat austenit siri 300-. Ia bukan-magnet dalam keadaan anil, mempunyai kebolehbentukan dan kebolehkimpalan yang sangat baik, dan memberikan rintangan kakisan am yang baik dalam persekitaran atmosfera, akueus dan berasid sedikit. Nama panggilan "18-8" merujuk kepada anggaran 18% kromium + 8% komposisi nikel - formula yang telah menjadikan 304 gred keluli tahan karat yang paling banyak digunakan di Bumi, menyumbang lebih 50% daripada pengeluaran keluli tahan karat global.
|
unsur |
304 (UNS S30400) |
304L (UNS S30403) |
Mengapa Ia Penting |
|
Karbon (C) |
0.08% maks |
0.03% maks |
Perbezaan kritikal - menentukan risiko pemekaan semasa mengimpal |
|
Chromium (Cr) |
18.0–20.0% |
18.0–20.0% |
- yang serupa menyediakan filem oksida pasif untuk rintangan kakisan |
|
Nikel (Ni) |
8.0–10.5% |
8.0–11.0% |
Berhampiran-sama - menstabilkan struktur austenit (FCC); 304L membenarkan lebih sedikit Ni untuk mengimbangi C yang lebih rendah |
|
Mangan (Mn) |
2.0% maks |
2.0% maks |
Penyahoksida - yang sama semasa pembuatan keluli |
|
Silikon (Si) |
0.75% maks |
0.75% maks |
- penyahoksida sisa yang sama |
|
Fosforus (P) |
0.045% maks |
0.045% maks |
Kekotoran - yang sama; P yang lebih tinggi mengurangkan kemuluran |
|
Sulfur (S) |
0.030% maks |
0.030% maks |
Kekotoran - yang sama; S yang lebih tinggi meningkatkan kebolehmesinan tetapi mengurangkan kebolehkimpalan |
|
Nitrogen (N) |
0.10% maks |
0.10% maks |
Baki - yang sama; meningkatkan kekuatan sedikit |
|
Besi (Fe) |
Baki |
Baki |
- sama kira-kira 67-73% |
Mengapa 0.05% Karbon Sangat Penting? - Mekanisme Pemekaan
bila304 keluli tahan karatdipanaskan hingga 425-870 darjah - julat suhu yang dicapai dalam haba-zon terjejas (HAZ) bersebelahan dengan kimpalan - atom karbon yang terlarut dalam matriks logam menjadi mudah alih dan berhijrah ke sempadan butiran, di mana ia bertindak balas dengan kromium untuk membentuk kromium₆₆₆. mendakan. Setiap zarah kromium karbida menggunakan kira-kira 16 atom kromium untuk setiap 6 atom karbon, mengurangkan kawasan sempadan butiran kromium yang bersebelahan di bawah ambang 12% yang diperlukan untuk mengekalkan filem oksida pasif. Hasilnya: kromium mikroskopik-zon habis di setiap sempadan butiran, yang lebih disukai terhakis apabila terdedah kepada elektrolit - mod kegagalan yang dikenali sebagai kakisan antara butiran (IGC) atau "pereputan kimpalan."
Untuk memahami sebab 0.05% karbon membuat perbezaan antara rintangan kakisan dan kegagalan kakisan, fikirkan atom karbon sebagai "pencuri kromium." Dalam 304, dengan sehingga 0.08% karbon, terdapat atom karbon yang mencukupi dalam keluli untuk mencuri kromium daripada kira-kira 1.3% daripada jumlah kandungan kromium apabila karbida terbentuk. Ini menurunkan tahap kromium sempadan butiran di bawah 12% - ambang filem pasif kritikal. Dalam 304L, dengan hanya 0.03% karbon, jumlah kromium yang boleh "dicuri" adalah kurang daripada 0.5% daripada jumlah kromium - tidak mencukupi untuk menjatuhkan sebarang sempadan butiran di bawah ambang 12%. Sempadan butiran dalam 304L yang dikimpal mengekalkan rintangan kakisan penuhnya, walaupun tanpa rawatan haba{16}}pasca kimpalan.
Julat suhu pemekaan 425-870 darjah (800-1,600 darjah F) adalah sangat penting kerana ini adalah julat suhu yang dilalui oleh zon-haba yang terjejas semasa penyejukan. Kimpalan GTAW (TIG) biasa pada helaian 304 setebal 3mm mengekalkan HAZ dalam julat pemekaan selama lebih kurang 30-60 saat - cukup lama untuk pemendakan karbida bermula pada 304, tetapi tidak cukup lama untuk menyebabkan pemekaan boleh diukur dalam 304L. Untuk bahagian yang lebih tebal (10mm+), kadar penyejukan yang lebih perlahan memanjangkan masa dalam julat pemekaan kepada beberapa minit, menjadikan 304L penting.
Dwi-Diperakui 304/304L - Standard Moden
Dalam amalan, kebanyakan keluli tahan karat yang dihasilkan hari ini - terutamanya produk bergulung rata-(lembaran, plat, gegelung) dan produk tiub (paip, tiub) - adalah dwi-diperakui sebagai memenuhi kedua-dua kimia 304 dan 304L. Ini bermakna bahan mempunyai karbon Kurang daripada atau sama dengan 0.03% (memenuhi 304L), kromium 18.0-20.0% dan nikel 8.0-10.5% (memenuhi kedua-duanya). Dwi{16}}bahan diperakui menghapuskan keperluan untuk memilih - anda secara automatik mendapat kebolehkimpalan 304L pada harga 304. Sentiasa tanya pembekal anda sama ada bahan itu dwi-perakuan; jika ya, perbahasan 304 vs 304L telah diselesaikan.
Pensijilan dwi menjadi meluas kerana penapisan argon-oxygen decarburization (AOD) moden, yang menghasilkan lebih 95% keluli tahan karat dunia, secara semula jadi mencapai tahap karbon di bawah 0.03% tanpa kos tambahan yang ketara. Proses AOD menyuntik campuran argon dan oksigen ke dalam keluli cair untuk mengeluarkan karbon - dan lebih mudah dan murah untuk mengeluarkan karbon sehingga 0.02-0.03% daripada berhenti tepat pada 0.08%. Ini bermakna bahawa bagi pembuat keluli moden, menghasilkan kimia 304L sebenarnya adalah lalai - dan menghasilkan 304 dengan karbon yang lebih tinggi memerlukan penambahan semula karbon secara sengaja ke dalam cair. Inilah sebabnya mengapa 304/304L dwi-sijil telah menjadi norma industri dan bukannya pengecualian.
[Sumber] ASTM A240/A240M - Spesifikasi Standard untuk Chromium dan Chromium-Plat, Helaian dan Jalur Keluli Tahan Karat Nikel. ASTM A312/A312M - Spesifikasi Standard untuk Paip Keluli Tahan Karat Austenitik yang Lancar, Dikimpal dan Sangat Sejuk.
Sifat Mekanikal - Adakah 304 dan 304L Kekuatan Yang Sama?
Pada suhu bilik dalam keadaan sepuhlindap, 304 dan 304L mempunyai sifat tegangan yang sama. Kedua-dua gred memenuhi keperluan minimum ASTM A240 yang sama: kekuatan tegangan Lebih besar daripada atau sama dengan 515 MPa (75 ksi), kekuatan hasil Lebih besar daripada atau sama dengan 205 MPa (30 ksi), dan pemanjangan Lebih besar daripada atau sama dengan 40%. Sebarang perbezaan kekuatan antara dua keping 304 dan 304L adalah disebabkan oleh saiz butiran, sejarah kerja sejuk dan amalan penyepuhlindapan - bukan kepada perbezaan kandungan karbon.

|
Harta benda |
304 (sepuhlindap) |
304L (sepuhlindap) |
Perbezaan |
|
Kekuatan Tegangan (min) |
515 MPa (75 ksi) |
515 MPa (75 ksi) |
Tiada - minimum yang sama |
|
Kekuatan Tegangan (biasa) |
585-620 MPa |
570-605 MPa |
1-2% lebih rendah untuk 304L (boleh diabaikan) |
|
Kekuatan Hasil 0.2% (min) |
205 MPa (30 ksi) |
205 MPa (30 ksi) |
Tiada - minimum yang sama |
|
Kekuatan Hasil 0.2% (biasa) |
250-290 MPa |
240-280 MPa |
3-5% lebih rendah untuk 304L (boleh diabaikan) |
|
Pemanjangan dalam 50mm (min) |
40% |
40% |
Tiada - minimum yang sama |
|
Kekerasan (maks) |
201 HBW / 92 HRB |
201 HBW / 92 HRB |
Tiada - maksimum yang sama |
|
Modulus Keanjalan |
193 GPa |
193 GPa |
sama |
|
Ketumpatan |
8.00 g/cm³ |
8.00 g/cm³ |
sama |
-Kekuatan Suhu Tinggi: Perbezaan Halus pada Suhu Tinggi
Di atas lebih kurang 425 darjah (800 darjah F), 304 mengekalkan kekuatan lebih tinggi sedikit daripada 304L kerana kandungan karbon yang lebih tinggi memberikan kesan pengukuhan-kerpasan kecil daripada penyebaran karbida halus. Walau bagaimanapun, kelebihan ini datang dengan pertukaran yang teruk-: pada suhu yang sama ini, 304 terdedah kepada pemekaan jika ia dikimpal sebelum ini. Untuk aplikasi-suhu tinggi melebihi 425 darjah yang memerlukan kimpalan, pertimbangkan 304H (0.04-0.10% C, UNS S30409) sebaliknya - yang menggabungkan kekuatan suhu tinggi karbon lebih tinggi dengan saiz butiran terkawal untuk rintangan rayapan, mengikut keperluan Kod Dandang ASME.
Dandang ASME dan Kod Kapal Tekanan Seksyen II, Bahagian D menyediakan nilai tegasan yang dibenarkan untuk kedua-dua gred pada suhu tinggi. Pada 500 darjah (932 darjah F), 304 mempunyai tegasan yang dibenarkan kira-kira 102 MPa vs 94 MPa untuk 304L - perbezaan kira-kira 8%. Pada 600 darjah (1,112 darjah F), perbezaan mengecil kepada kira-kira 5%. Untuk kebanyakan aplikasi perindustrian di bawah 400 darjah - yang merangkumi sebahagian besar pemprosesan kimia, makanan dan minuman, farmaseutikal, rawatan air dan aplikasi seni bina - perbezaan kekuatan suhu yang tinggi-ini tidak relevan dan kelebihan kakisan 304L mengatasi mana-mana kekuatan teori 304.
[Sumber] Dandang ASME dan Kod Kapal Tekanan, Bahagian II, Bahagian D - Sifat (Metrik), Edisi 2023. ASTM A240/A240M nilai tegasan dibenarkan.
Prestasi Kimpalan - Teras Keputusan 304 lwn 304L
Pereputan kimpalan (kakisan antara butiran dalam haba-zon terjejas) berlaku dalam empat langkah: (1) logam asas bersebelahan dengan kimpalan dipanaskan hingga 425-870 darjah ; (2) atom karbon meresap ke sempadan butiran dan bertindak balas dengan kromium untuk membentuk karbida kromium; (3) kawasan sempadan bijian bersebelahan dengan karbida habis kromium di bawah 12%; (4) apabila terdedah kepada persekitaran yang menghakis - walaupun asid ringan atau lembapan -, sempadan butiran kromium-terhakis lebih disukai, dan logam itu benar-benar hancur di sepanjang sempadan butiran. Dalam 304L, langkah 2 tidak pernah mencapai ambang kritikal kerana tidak ada karbon yang mencukupi untuk membentuk rangkaian karbida sempadan butiran yang berterusan.
Untuk menggambarkan proses ini, bayangkan dinding bata. Butiran keluli tahan karat ialah bata - kuat, tahan kakisan-dan utuh secara individu. Sempadan bijian adalah mortar antara batu bata. Dalam 304 atau 304L yang tidak dikimpal, mortar adalah sekuat bata. Tetapi dalam 304 yang dikimpal, pemekaan melarutkan kromium daripada mortar, mengubahnya menjadi pasir. Dinding masih kelihatan seperti dinding - bata masih ada, geometrinya tidak berubah - tetapi tolakan ringan (persekitaran yang menghakis) menyebabkan bata runtuh, kerana mortar yang mengikatnya telah hilang. Inilah sebabnya mengapa pereputan kimpalan adalah sangat berbahaya: komponen kelihatan normal sehingga ia gagal secara tiba-tiba.
Kimpalan 304 lwn 304L - Peraturan Praktikal
Peraturan untuk SEMUA kimpalan: Gunakan logam pengisi 308L (ER308L untuk TIG, E308L untuk kayu), tidak kira sama ada anda mengimpal 304 hingga 304, 304L hingga 304L atau 304 hingga 304L. Pengisi karbon-rendah memastikan logam kimpalan itu sendiri tahan terhadap pemekaan. Walaupun logam asas adalah standard 304, logam kimpalan yang didepositkan akan mempunyai rintangan kakisanKeluli 304L.
|
Logam Asas |
Logam Pengisi |
Kebolehkimpalan |
Risiko Pemekaan |
PWHT Diperlukan? |
|
304 hingga 304 |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
Cemerlang |
HAZ - TINGGI akan menjadi sensitif |
YA - larutan anil pada 1,040-1,150 darjah + pelindapkejutan air |
|
304L hingga 304L |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
Cemerlang |
RENDAH - HAZ menahan pemekaan |
TIADA - tidak diperlukan untuk rintangan kakisan |
|
304 hingga 304L |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
Cemerlang |
HAZ sebelah - 304 SEDERHANA mungkin menjadi sensitif |
Disyorkan jika bahagian 304 terdedah kepada media menghakis |
|
304/304L dwi-diperakui sama |
ER308L (GTAW) / E308L (SMAW) |
Cemerlang |
RENDAH - karbon Kurang daripada atau sama dengan 0.03% |
TIADA - tidak diperlukan |
Pasca-Rawatan Haba Kimpalan - Apabila 304 Memerlukannya dan 304L Tidak
Perbezaan praktikal asas antara 304 dan 304L ialah ini: komponen 304 yang dikimpal yang akan melihat perkhidmatan menghakis MESTI penyelesaian-anil selepas kimpalan untuk-melarutkan semula karbida kromium dan memulihkan rintangan kakisan. Penyepuhlindapan penyelesaian memerlukan pemanasan keseluruhan komponen kepada 1,040-1,150 darjah (1,900-2,100 darjah F) dan kemudian pelindapkejutan dengan cepat dalam air - satu proses yang mahal, tenaga-intensif dan selalunya mustahil secara fizikal untuk struktur fabrikasi besar (tangki, tangki tekanan). Komponen 304L yang dikimpal mencapai rintangan kakisan yang sama dalam-keadaan yang dikimpal - tiada rawatan haba selepas kimpalan diperlukan.
Ini ialah hujah ekonomi untuk 304L dalam satu ayat: kos penyelesaian penyepuhlindapan fabrikasi kimpalan besar ($2,000-10,000 untuk kitaran relau ditambah risiko herotan) ialah 10-50 kali ganda premium untuk menggunakan 304L berbanding 304 ($200-500 pada projek biasa). Apabila PWHT adalah mustahil - untuk kimpalan medan pada paip yang dipasang, untuk tangki simpanan yang besar, untuk pembaikan peralatan sedia ada - 304L bukan sahaja diutamakan; ia diperlukan.
Parameter Kimpalan untuk 304 dan 304L
|
Parameter |
304 |
304L |
Nota |
|
Proses yang Disyorkan |
GTAW, GMAW, SMAW, SAW, FCAW |
GTAW, GMAW, SMAW, SAW, FCAW |
- yang serupa semua proses kimpalan arka biasa boleh diterima |
|
Logam Pengisi (AWS) |
ER308L / E308L (rendah-pengisi karbon diutamakan) |
ER308L / E308L |
Gunakan pengisi karbon-rendah untuk SEMUA kimpalan 304 keluarga |
|
Gas Perisai (GTAW) |
100% Ar atau Ar + 2-5% H₂ |
100% Ar atau Ar + 2-5% H₂ |
sama |
|
Panaskan dahulu |
Tiada yang diperlukan (ambien hingga 50 darjah) |
Tiada yang diperlukan (ambien hingga 50 darjah) |
SS austenit - yang serupa tidak memerlukan pemanasan awal |
|
Suhu Interpass Maks |
175 darjah (350 darjah F) |
175 darjah (350 darjah F) |
- suhu yang lebih tinggi yang sama meningkatkan risiko pemekaan untuk kedua-dua gred |
|
Julat Input Haba |
0.5-2.5 kJ/mm (biasa) |
0.5-2.5 kJ/mm (biasa) |
Input haba rendah - yang sama mengurangkan lebar HAZ dan masa penyejukan |
|
Siaran-Pembersihan Kimpalan |
Pes jeruk atau berus dawai + pasif |
Pes jeruk atau berus dawai + pasif |
- yang serupa mengeluarkan warna haba untuk memulihkan lapisan pasif |
|
PWHT (Anal Penyelesaian) |
DIPERLUKAN untuk perkhidmatan menghakis |
TIDAK diperlukan |
Perbezaan ekonomi dan praktikal |
[Sumber] AWS A5.9/A5.9M - Spesifikasi untuk Elektrod dan Rod Kimpalan Keluli Tahan Karat Bare. AWS D1.6/D1.6M - Kod Kimpalan Struktur - Keluli Tahan Karat.
Rintangan Kakisan - Di mana Kelebihan Karbon-Rendah Menjadi Kelihatan
Intergranular corrosion (IGC) is the primary corrosion mechanism that differentiates 304 from 304L. In the unwelded, annealed condition, both grades have identical general corrosion resistance to atmospheric exposure, fresh water, mild chemicals, and food products. But after welding, 304 becomes susceptible to IGC in even mildly corrosive environments - including tap water, rainwater, and humid air - because the chromium-depleted grain boundaries in the HAZ are anodic to the surrounding grains, creating microscopic galvanic cells. 304L after welding remains resistant to IGC because its grain boundaries retain >12% kromium.

Hakisan antara butiran amat berbahaya kerana ia sukar dikesan melalui pemeriksaan visual. Kimpalan 304 terpeka kelihatan normal pada permukaan - malah mungkin lulus ujian penembus pewarna, kerana permukaannya berterusan. Tetapi apabila terdedah kepada cecair konduktif - walaupun sedikit berasid proses air - sempadan butiran larut, dan logam kehilangan kekuatan tanpa kehilangan ketebalan bahagian. Paip 304 tersensitisasi yang telah dihidrotes kepada tekanan reka bentuk 1.5x pada hari 1 mungkin gagal pada tekanan reka bentuk 0.3x selepas enam bulan diservis, kerana kakisan antara butiran telah menukar logam berterusan menjadi butiran yang disambungkan longgar tanpa kekuatan ikatan di antaranya.
Rintangan Kakisan oleh Persekitaran - 304 lwn 304L Selepas Kimpalan
|
Persekitaran |
304 (Tidak dikimpal) |
304L (Tidak dikimpal) |
304 (Dikimpal, Tiada PWHT) |
304L (Dikimpal, Tiada PWHT) |
Pemenang untuk Perkhidmatan Kimpalan |
|
Atmosfera (dalaman) |
Cemerlang |
Cemerlang |
Risiko IGC yang baik - adalah rendah dalam udara kering |
Cemerlang |
Sama ada (risiko rendah) |
|
Atmosfera (luar, hujan) |
Cemerlang |
Cemerlang |
- air hujan cukup konduktif untuk IGC selama berbulan-bulan |
Cemerlang |
304L |
|
Air tawar (papan, sungai) |
Cemerlang |
Cemerlang |
- mineral terlarut yang lemah mempercepatkan IGC |
Cemerlang |
304L |
|
Air laut / air payau |
- risiko yang wajar daripada Cl⁻ |
- risiko yang wajar daripada Cl⁻ |
TIDAK DISYORKAN - IGC + pitting |
Adil - tahan IGC; tinggal pitting |
Kedua-duanya (gunakan 316L untuk Cl⁻) |
|
Mencairkan asid organik (makanan) |
Cemerlang |
Cemerlang |
SEDERHANA - asid asetik/sitrik menyerang sempadan tersensitisasi |
Cemerlang |
304L |
|
Asid nitrik (HNO₃,<50%, <50°C) |
Cemerlang |
Cemerlang |
LEMAH - HNO₃ ialah ujian standard untuk kerentanan IGC (ujian Huey) |
Cemerlang |
304L |
|
Asid fosforik (H₃PO₄, cair) |
Cemerlang |
Cemerlang |
Serangan - yang lemah menyebabkan HAZ tersensitisasi |
Cemerlang |
304L |
|
Kaustik (NaOH,<50%, <100°C) |
bagus |
bagus |
- risiko SCC kaustik yang baik, tetapi kurang sensitiviti IGC |
bagus |
Sama ada (SCC kaustik ialah faktor pengehad) |
|
Suasana tumbuhan kimia |
bagus |
bagus |
LEMAH - asap asid + lembapan=IGC pantas |
Cemerlang |
304L |
Ujian Standard untuk Kecenderungan Kakisan Antara Berbutir
Tiga ujian piawai digunakan untuk mengesahkan bahawa 304L (atau mana-mana keluli tahan karat-karbon rendah) tahan kakisan antara butiran selepas kimpalan: ASTM A262 Amalan A (ujian goresan asid oksalik - saringan pantas, 15 minit), Amalan C (asid nitrik / ujian Huey - penurunan berat badan - kuantitatif selama lima jam{7} selama 4 jam. Amalan E (kuprum-sulfat kuprum-asid sulfurik / ujian Strauss - ujian lentur selepas 15-jam mendidih). 304L dalam keadaan-yang dikimpal melepasi ketiga-tiganya; 304 dalam keadaan-sebagaimana yang dikimpal gagal ketiga-tiganya - menyediakan bukti kuantitatif berasaskan piawaian tentang perbezaan kritikal antara gred.
Ujian Huey (ASTM A262 Practice C) adalah yang paling teruk dan kuantitatif daripada ketiga-tiganya. Spesimen 304 yang dikimpal yang direbus dalam asid nitrik 65% selama lima tempoh 48-jam biasanya kehilangan 0.5-5.0 mm/tahun (20-200 mil setahun) dalam HAZ - kadar kakisan sekitar 10{{018}} lebih tinggi daripada logam asas. Spesimen 304L yang dikimpal serupa yang diuji dalam keadaan yang sama kehilangan kurang daripada 0.05 mm/tahun (2 mil setahun) - menghampiri had pengesanan ujian. Perbezaan berjuta kali ganda dalam kadar kakisan sempadan butiran ini adalah bukti kejuruteraan di sebalik peraturan mudah: "mengimpal=menggunakan gred L."
Panduan Aplikasi - Bila Memilih 304 lwn 304L
|
Permohonan |
Kimpalan Diperlukan? |
Perkhidmatan Menghakis? |
PWHT Mungkin? |
Gred Disyorkan |
Sebab |
|
Bejana tekanan (ASME VIII) |
ya |
Berbeza-beza |
Ya, tetapi mahal |
304L (dwi-diperakui) |
Pengelakan PWHT + keutamaan ASME untuk gred L-dalam pembinaan dikimpal |
|
Chemical storage tank (>5,000 L) |
Ya - fabrikasi kedai |
Ya - bahan kimia disimpan |
Tiada - terlalu besar |
304L |
Bidang PWHT mustahil; IGC akan menyebabkan kegagalan bencana |
|
Peralatan pemprosesan makanan |
Ya - kimpalan kebersihan |
Ya - asid makanan + bahan kimia pembersih |
Ya, tetapi tidak praktikal |
304L |
Kimpalan kebersihan mestilah dikisar dengan licin dan dipasifkan; 304L mengelakkan kakisan HAZ di bawah deposit |
|
Seni bina / hiasan (tiada kimpalan) |
Tidak |
Tidak (dalam atau luar sederhana) |
N/A |
304 |
Tiada kimpalan=tiada risiko pemekaan; 304 adalah 3-5% lebih murah (jika tidak dwi-sijil) |
|
Pengikat (bolt, nat, pencuci) |
Tidak |
Biasanya tidak |
N/A |
304 |
Pengikat kepala-sejuk tidak dikimpal; 304 menyediakan rintangan kakisan yang mencukupi |
|
Gelendong paip untuk loji kimia |
Ya - kimpalan kedai yang meluas |
Ya - memproses bahan kimia |
Mungkin tetapi mahal |
304L (dwi-diperakui) |
Kimpalan berbilang setiap gelendong; PWHT akan menyebabkan herotan; 304L mengelakkan semua PWHT |
|
Tiub penukar haba |
Ya - tiub-ke-kimpalan helaian tiub |
Ya - air penyejuk atau cecair proses |
Tiada - yang tidak praktikal untuk berkas tiub |
304L |
Kimpalan tiub-ke-tubesheet adalah kritikal dan sukar untuk dibaiki; tiada PWHT mungkin selepas bergolek |
|
Kilang bir / paip tenusu |
Ya - kimpalan TIG orbit |
Ya - penyelesaian CIP (asid + kaustik) |
Tidak |
304L |
Kimpalan orbit tidak boleh dipanaskan-secara individu; Bahan kimia CIP menyerang HAZ yang tersensitisasi |
|
Pelapik ekzos / cerobong (kering, tiada kimpalan) |
Tidak |
Tidak (gas kering) |
N/A |
304 |
Tiada kimpalan, tiada cecair elektrolit=tiada risiko IGC |
|
Medan-pembaikan dikimpal pada paip 304 sedia ada |
ya |
Bergantung pada perkhidmatan |
Tiada - syarat medan |
Pengisi 304L + logam asas |
Gunakan pengisi 304L untuk semua pembaikan medan; jika menggantikan bahagian paip, gunakan 304L |
Lima Peraturan untuk Memilih Antara 304 dan 304L
Peraturan 1Adakah komponen akan dikimpal? - Jika YA, gunakan 304L atau dwi-diperakui 304/304L. Soalan tunggal ini menyelesaikan lebih 80% daripada keputusan 304 vs 304L. Mana-mana kimpalan - walaupun kimpalan tunggal, lampiran papan nama, pendakap sokongan - mencipta HAZ yang terdedah kepada pemekaan dalam standard 304.
Peraturan 2Adakah ketebalan dinding lebih besar daripada 3 mm (1/8 inci)? - Jika YA, gunakan 304L. Bahagian yang lebih tebal menyejuk dengan lebih perlahan daripada suhu kimpalan, memanjangkan masa yang dihabiskan dalam julat pemekaan (425-870 darjah ). Plat 25mm-tebal mungkin kekal dalam julat pemekaan selama 5-10 minit selepas dikimpal, berbanding 30-60 saat untuk kepingan 1.5mm - lebih 10 kali lebih lama untuk pemendakan karbida berkembang.
Peraturan 3Adakah komponen itu akan melihat persekitaran yang menghakis? - Jika YA dan dikimpal, gunakan 304L. "Menghakis" termasuk persekitaran yang kelihatan lembut: air paip, air hujan, udara lembap, asid makanan (cuka, jus buah), bahan kimia pembersih, kondensat proses. IGC tidak memerlukan asid pekat - ia hanya memerlukan elektrolit untuk membentuk sel galvanik di antara-sempadan butiran kromium (anod) dan butiran sekeliling (katod).
Peraturan 4Adakah selepas-penyelesaian kimpalan penyepuhlindapan mustahil atau tidak praktikal? - Jika YA, gunakan 304L. Penyepuhlindapan larutan memerlukan pemanasan hingga 1,040-1,150 darjah diikuti dengan pelindapkejutan air yang cepat. Ini adalah mustahil untuk:-paip dikimpal medan, tangki besar, peralatan dipasang, pembaikan, komponen dinding nipis yang akan herot dan komponen dengan permukaan mesin yang akan teroksida. Untuk kes ini, 304L adalah satu-satunya pilihan.
Peraturan 5Adakah suhu operasi melebihi 425 darjah (800 darjah F)? - Jika YA, pertimbangkan 304H sebaliknya. 304 mempunyai kekuatan suhu tinggi-yang lebih baik sedikit daripada 304L, tetapi jika komponen dikimpal dan beroperasi di atas 425 darjah , 304H (UNS S30409, 0.04-0.10% C dengan kekuatan terkawal atau ep) yang lebih besar daripada kedua-dua AS dan saiz 7 yang sama) Pematuhan Kod ASME. Jangan gunakan 304 atau 304L untuk bekas tekanan berkod ASME melebihi 425 darjah tanpa mengesahkan tegasan yang dibenarkan.
Soalan Lazim
S: Apakah maksud "L" dalam 304L?
A: "L" bermaksud "Low Carbon." Keluli tahan karat 304L mempunyai kandungan karbon maksimum 0.03%, berbanding 0.08% untuk standard 304. Kandungan karbon yang lebih rendah ini menghalang pemendakan kromium karbida pada sempadan butiran semasa kimpalan, yang merupakan punca kakisan antara butiran (reputan kimpalan). Penamaan "L" telah diperkenalkan oleh ASTM pada tahun 1950-an khusus untuk menangani kegagalan kakisan kimpalan dalam peralatan pemprosesan kimia.
S: Adakah 304L lebih lemah daripada 304?
J: Tiada - pada suhu bilik, 304 dan 304L mempunyai kekuatan tegangan dan hasil yang sama (kedua-duanya memenuhi minimum ASTM A240: tegangan 515 MPa, hasil 205 MPa). Pada suhu melebihi 425 darjah (800 darjah F), 304 mengekalkan kekuatan yang lebih tinggi sedikit (kira-kira 5-8% tegasan dibenarkan pada 500 darjah setiap Kod ASME), tetapi untuk aplikasi di bawah 400 darjah - yang merangkumi kebanyakan kegunaan industri - kedua-dua gred boleh ditukar ganti dari segi kekuatan.
S: Bolehkah saya mengimpal 304 hingga 304L?
J: Ya - 304 dan 304L adalah serasi sepenuhnya untuk kimpalan. Gunakan logam pengisi ER308L (TIG) atau E308L (stick). Pengisi karbon-rendah memastikan logam kimpalan tahan terhadap pemekaan tanpa mengira kandungan karbon logam asas. Satu-satunya pertimbangan ialah bahagian 304 HAZ mungkin masih terdedah kepada pemekaan jika komponen akan melihat perkhidmatan yang menghakis.
S: Adakah 304L memerlukan-rawatan haba kimpalan?
J: Tidak - ini adalah kelebihan asas 304L. Dalam keadaan-sebagai kimpalan, 304L menahan kakisan antara butiran tanpa sebarang-rawatan haba kimpalan. 304, sebaliknya, memerlukan penyepuhlindapan larutan pada 1,040-1,150 darjah + pelindapkejutan air selepas kimpalan untuk memulihkan rintangan kakisan jika komponen akan melihat perkhidmatan menghakis.
S: Apakah itu dwi-diperakui 304/304L?
J: Dwi-304/304L yang diperakui ialah bahan yang pada masa yang sama memenuhi keperluan komposisi kimia kedua-dua gred: karbon Kurang daripada atau sama dengan 0.03% (mesyuarat 304L), kromium 18.0-20.0%, nikel 8.0-10.5% (meeting 4). Ia telah menjadi produk lalai daripada kebanyakan kilang keluli tahan karat kerana penapisan AOD moden secara semula jadi mencapai tahap karbon di bawah 0.03%. Bahan dwi-sijil memberikan anda kebolehkimpalan 304L pada harga 304 - dan hendaklah sentiasa menjadi pilihan pertama anda apabila tersedia.
S: Adakah 304 berkarat?
J: 304 dan 304L adalah "tahan karat" - bukan "kalis-noda." Kedua-dua gred tahan karat dalam kebanyakan persekitaran dalaman dan luaran yang sederhana, tetapi boleh menghasilkan karat permukaan (pewarnaan teh) dalam-persekitaran yang kaya dengan klorida - terutamanya kawasan pantai dengan semburan garam. Ini adalah had umum bagi keluarga 304, bukan perbezaan antara 304 dan 304L. Untuk{12}}persekitaran yang kaya dengan klorida (air laut, pantai, de{13}}garam aising), tingkatkan kepada 316L, yang menambahkan 2-3% molibdenum untuk menahan kakisan pitting.
S: 304 lwn 304L lwn 316L - bagaimana saya hendak memilih?
J: Pilih 304/304L (dwi-diperakui) untuk tujuan umum-fabrikasi dikimpal, pemprosesan makanan, aplikasi seni bina dan perkhidmatan kimia ringan yang tiada klorida. Pilih 316L apabila persekitaran mengandungi klorida (air laut, pantai, de-garam aising, proses kimia dengan Cl⁻) - 316L menambah 2-3% molibdenum untuk rintangan pitting. Pilih 304H untuk kapal tekanan ASME yang beroperasi melebihi 425 darjah di mana kekuatan rayapan adalah kritikal. Jangan sekali-kali memilih bukan{14}}gred L 304 untuk komponen dikimpal yang akan melihat sebarang persekitaran yang menghakis.
S: Bagaimanakah cara saya mengesahkan bahawa bahan saya benar-benar 304L dan bukan 304?
J: Semak Laporan Ujian Bahan (MTR) - ia mesti menunjukkan Karbon Kurang daripada atau sama dengan 0.03%. PMI (Pengenalpastian Bahan Positif) menggunakan XRF pegang tangan tidak dapat membezakan 304 daripada 304L kerana XRF tidak dapat mengukur karbon (karbon adalah unsur yang terlalu ringan untuk pengesanan XRF). Satu-satunya kaedah pengesahan medan yang boleh dipercayai ialah Optical Emission Spectroscopy (OES), yang boleh mengukur kandungan karbon. Jika pengesahan kandungan karbon adalah kritikal, minta analisis kimia makmal atau bergantung pada MTR kilang (EN 10204 Type 3.1).
