316Ti vs 316H rustfrit stål: titan-stabiliseret vs høj-temperaturforstærkede legeringer

To specialiserede varianter af 316-familien

Både 316Ti og 316H er bygget på standard 316-sammensætningen af ​​16-18 % krom, 10-14 % nikkel og 2-3 % molybdæn, og begge blev skabt til at løse problemer, som almindelig 316 ikke kan løse. Grade 316Ti (UNS S31635) tilføjer titanium, typisk mindst fem gange indholdet af kulstof plus nitrogen, for at stabilisere legeringen mod sensibilisering under svejsning og eksponering ved høje temperaturer. Grade 316H (UNS S31609) tager den modsatte tilgang: den kontrollerer kulstof ved et bevidst højere niveau på 0,04-0,10% for at skabe fine karbider, der styrker matrixen ved forhøjet temperatur. Tabellen nedenfor viser de vigtigste betegnelser.

Betegnelse	316Ti	316H
UNS	S31635	S31609
ASTM	A240, A312, A213, A269	A240, A312, A213
DA	1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2), EN 10088	Ingen direkte EN-betegnelse; bestilt til ASTM/ASME
JIS	SUS316Ti	Ingen direkte JIS-betegnelse

Sammenligning af kemisk sammensætning

Basiselementområderne deles med 316; de definerende forskelle er titanindholdet i 316Ti og kulstofområdet for 316H, vist nedenfor.

Element, %	316Ti (UNS S31635)	316H (UNS S31609)
C	0,08 maks	0.04-0.10
Cr	16.0-18.0	16.0-18.0
Ni	10.0-14.0	10.0-14.0
Mo	2.0-3.0	2.0-3.0
Ti	5 x (C+N) min, 0,70 maks	-
Mn	2.00 max	2.00 max
Si	0,75 maks	0,75 maks
P	0,045 maks	0,045 maks
S	0,030 maks	0,030 maks

Mekaniske egenskaber ved stuetemperatur

Begge kvaliteter har minimum rum-temperaturegenskaber svarende til 316 pr. ASTM A240, for eksempel en minimumstrækstyrke på 515 MPa, en minimum flydespænding på 205 MPa og en minimumsforlængelse på 40 % for plade. Den virkelige forskel viser sig ved forhøjet temperatur: Det kontrollerede højere kulstof på 316H understøtter designspændinger baseret på krybe- og brudstyrke over ca. 500 grader, hvilket er grunden til, at ASME-kodetilfælde tillader 316H for dele med forhøjet-temperaturtryk, hvor 316 og 316Ti er begrænset.

To legeringsstrategier for to tekniske problemer

316Ti: Stabilisering for svejseintegritet

Titanium i 316Ti binder med kulstof for at danne stabile titaniumcarbider, hvilket forhindrer chromudtømning ved korngrænser under svejsning eller service i karbidudfældningsområdet. Dette bevarer korrosionsbestandigheden i den varme-berørte zone, så svejset 316Ti-udstyr kan fungere kontinuerligt eller intermitterende mellem ca. 400 grader og 900 grader i korrosive miljøer uden svejsehenfald.

316H: Kontrolleret kulstof for krybestyrke

Det højere kulstofindhold i 316H tillader dannelsen af ​​fine karbider, der styrker legeringsmatrixen ved høj temperatur, hvilket forbedrer krybe- og brudstyrken. Dette gør 316H til den foretrukne kvalitet til overhedningsrør, varmevekslerskaller og ovnkomponenter i elproduktion og petrokemiske anlæg, hvor mekanisk belastning ved temperatur er den primære designudfordring.

Vejledning til valg af servicemiljø

Vælg 316Ti til komponenter, der er svejset og vil fungere i temperaturområdet 400-900 grader i korrosive miljøer, såsom kemiske reaktorskaller, store svejste rørledninger, der håndterer aggressive medier, og varmevekslere, hvor processiden er korroderende. Vælg 316H til strukturelle applikationer med høj-høj temperatur og højtryk med begrænset korrosionsbekymring, såsom overhedningsrør, kraftværksvarmevekslerskaller og ovndele, hvor krybning og mekanisk belastning dominerer designet. I grænsetilfælde bør både ASME-kodegodkendelse og korrosionsgodkendelsen revideres, før den endelige karakter fastsættes.

Overvejelser om fremstilling og svejsning

For 316Ti gælder standard austenitiske svejseprocedurer, og et matchende eller overlegeret fyldmetal såsom ER316L eller et stabiliseret fyldstof anbefales for at opretholde korrosionsbestandigheden. Den stabiliserede sammensætning tillader som-svejset brug til mange anvendelser uden efter-varmebehandling. For 316H kræver svejsning præcis styring af varmetilførsel og interpass-temperatur og ofte efter-varmebehandling, fordi det højere kulstof øger modtageligheden for sensibilisering. Bearbejdning og formning af begge kvaliteter svarer til 316, med standard austenitisk værktøj og smøremidler.

Ofte stillede spørgsmål

1. Hvad er de kemiske sammensætninger, mekaniske egenskaber og primære anvendelser af 316Ti og 316H?

Begge er baseret på 16-18% Cr, 10-14% Ni og 2-3% Mo. 316Ti (UNS S31635) tilføjer titanium, typisk mindst 5 x C, for at stabilisere mod sensibilisering; 316H (UNS S31609) har kontrolleret højere kulstof på 0,04-0,10% for styrke ved høje temperaturer. Rumtemperaturegenskaber svarer til 316. 316Ti bruges i svejsede kemiske forarbejdningsenheder i karbidudfældningsområdet; 316H er specificeret til trykbeholdere og rør, hvor krybemodstand over 500 grader er påkrævet.

2. Hvordan løser deres legeringsstrategier forskellige tekniske problemer?

Titanium i 316Ti binder kulstof til stabile karbider, forhindrer chromudtømning ved korngrænser og bevarer korrosionsbestandigheden i den varme-berørte zone. Det højere kulstof i 316H danner fine karbider, der styrker matrixen ved høj temperatur, hvilket forbedrer krybe- og brudstyrken. Kort sagt prioriterer 316Ti langsigtet-korrosionsintegritet efter termiske cyklusser, mens 316H prioriterer mekanisk styrke under kontinuerlig varme og tryk.

3. I hvilke servicemiljøer foretrækkes én klasse klart?

316Ti foretrækkes, hvor svejsede komponenter fungerer kontinuerligt eller intermitterende ved 400-900 grader i korrosive miljøer, såsom kemiske reaktorskaller eller store svejsede rørledninger. 316H foretrækkes til høj-temperatur, højtryks strukturelle applikationer med minimal korrosionsbekymring, hvor varmeanlæg og varmeudvekslingsrør, såsom kraftværker og varmeudvekslingsrør krybning er det vigtigste designproblem.

4. Hvad er de vigtigste overvejelser om fremstilling og svejsning?

For 316Ti opretholder standard austenitiske svejseprocedurer med matchende eller over-legeret fyldstof korrosionsbestandighed, og den stabiliserede sammensætning tillader ligeså-svejset brug i mange tjenester. For 316H skal du kontrollere varmetilførsel og interpass-temperatur omhyggeligt, og overvej varmebehandling efter-svejsning, fordi højere kulstof øger sensibiliseringsrisikoen. Bearbejdning og formning ligner 316.

5. Hvilken tjekliste skal en ingeniør bruge, når han specificerer mellem 316Ti og 316H?

Først skal du bestemme, om den primære tjeneste er korrosion-domineret med svejsning, peger på 316Ti eller høj-temperaturstyrke-domineret, hvilket peger på 316H. For det andet skal du gennemgå den maksimale driftstemperatur og -tryk. For det tredje skal du bekræfte fremstillingssekvensen, især svejsning og eventuel efter-varmebehandlingsevne. Se endelig den gældende trykbeholder eller konstruktionskode, og angiv altid den nøjagtige UNS-betegnelse for at undgå forveksling med standard 316.