316Ti vs 316L: stabilisert vs lav-karbon austenittisk rustfritt stål for sveisede strukturer

316L er riktig standard for de fleste sveisede fabrikasjoner ved omgivelsestemperaturer og moderate temperaturer, fordi dets ultra-lave karboninnhold (0,030 % maks) allerede forhindrer sensibilisering under standard enkelt- og fler-pass sveising.316Ti (UNS S31635)fortjener sin plass kun i vedvarende høye-temperaturtjenester (omtrent 425-815 grader / 800-1500 grader F), som eksossystemer, kjeler og noen europeiske trykkbeholderkoder, der titanstabiliseringen motstår karbidnedbør bedre enn eksponering med lav karbon alene.

Hva er 316Ti og 316L rustfritt stål?

316Ti (UNS S31635) er en titan-stabilisert versjon av Type 316 rustfritt stål, mens 316L (UNS S31603) er den ultra-lave-karbonversjonen av den samme basislegeringen - som begge eksisterer for å løse det samme problemet, intergranulær, men etter to metallveier.

Standard type316 rustfritt ståler utsatt for sensibilisering: under sveising avkjøles metallet nær sveisen (den varme-påvirkede sonen eller HAZ) sakte gjennom området 425-815 grader (800-1500 grader F), slik at krom kan kombineres med karbon og utfelles som kromkarbider ved korngrensene.

Dette tømmer krom lokalt, og etterlater korn-grenseområdene sårbare for intergranulær korrosjon. 316L løser dette ved ganske enkelt å fjerne mesteparten av karbonet, slik at det er lite igjen å felle ut. 316Ti løser det annerledes: det tilfører titan, som binder seg fortrinnsvis med karbon og holder karbonet fritt for å danne karbon til titanium. lag selv om vanlige (høyere) karbonnivåer fortsatt er tilstede.

Kilder: ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M standardspesifikasjoner.

Hvordan sammenlignes 316Ti og 316L i kjemisk sammensetning?

316Ti og 316L deler nesten identiske krom-, nikkel- og molybdenområder; den avgjørende forskjellen er at 316Ti tillater mer enn det dobbelte av karbon av 316L fordi titantilsetningen, ikke lavkarbon, er det som kontrollerer sensibilisering.

Kilde: ASTM A240/A240M sammensetningskrav for UNS S31635 og UNS S31603.

Titan minimum er ikke en flat prosentandel; den er knyttet direkte til karbon- og nitrogeninnholdet varmen faktisk inneholder, uttrykt som et stabiliseringsforhold.

Hva er Ti-stabiliseringsforholdet, og hvorfor kontrollerer det IGC-motstanden?

ASTM A240-stabiliseringskravet for 316Ti er Ti større enn eller lik 5 x (%C + %N), noe som garanterer at nok titan er tilstede til å binde seg til alle tilgjengelige karbon- og nitrogenatomer før krom kan - dette forholdet, ikke råtitanprosenten, er det som avgjør om en gitt varme er riktig stabilisert.

I praksis betyr dette at et fabrikksertifikat for 316Ti bør kontrolleres mot det faktiske karbon- og nitrogeninnholdet i den spesifikke varmen, ikke bare mot det maksimale titantaket på 0,70 %. En varme med karbon mot maksimum 0,08 % krever proporsjonalt mer titan for å forbli fullstendig stabilisert enn en varme med karbon nær 0,03 %. EETA leverer 316Ti med testrapporter for full mølle (MTR) slik at stabiliseringsforholdet kan verifiseres varme ved varme.

Hvordan motstår 316Ti og 316L sensibilisering ved forskjellige temperaturer?

316L motstår sensibilisering tilstrekkelig gjennom det temperaturområdet som de fleste struktur- og prosesssveisinger går gjennom, men 316Ti opprettholder den motstanden over mye lengre eksponering for høye-temperaturer, og derfor er den spesifisert for kontinuerlig forhøyet-temperaturservice i stedet for for sveising alene.

Sensibiliseringsatferd beskrevet her følger den etablerte krom-karbidutfellingsmekanismen (ASTM A262 testmetoder) brukt på stabiliserte kontra lav-karbon austenittiske kvaliteter.

Hvilket sveisefyllmetall bør brukes til 316Ti og 316L?

Både 316Ti og 316L sveiser er nesten alltid laget med ER316L eller E316L tilsatsmetall, fordi titan ikke kan overføres pålitelig over en sveisebue -, noe som betyr at 316Tis stabiliseringsfordel beskytter den basemetall og varme-berørte sonen, men selve sveiseavsetningen i seg selv er typisk avhengig av en 6L sveiset karbon.

Dette er et ofte oversett punkt i materialvalg. Titan oksiderer fortrinnsvis og går stort sett tapt til slagg og sprut når det overføres gjennom en sveisebue, så et titan-tilsvarende fyllmetall er ikke standard kommersiell praksis. Praktiske implikasjoner:

Spesifiser ER316L (GTAW/GMAW) eller E316L-16/17 (SMAW) fyllstoff for både 316Ti og 316L uedelt metall, med mindre en prosjektspesifikasjon krever et matchende stabilisert fyllstoff av en spesifikk grunn

Fordi sveisemetallet faktisk har lite-karbon uansett base-metallkvalitet, styres korrosjonsytelsen til selve sveiseavsetningen av kjemien av 316L-type i begge tilfeller

316Tis stabiliseringsfordel er realisert i det upåvirkede basismetallet og den ytre HAZ, hvor den originale titan-karbonbalansen er bevart

Etter-sveisrengjøring (beising og passivering i henhold til ASTM A967) er fortsatt nødvendig for begge kvaliteter for å fjerne varmefarge og gjenopprette det passive laget ved sveisen

Hvordan sammenlignes de mekaniske egenskapene til 316Ti og 316L?

316Ti har en beskjedent høyere minimum flyte- og strekkstyrke enn 316L i glødet tilstand, og den beholder styrken bedre ved vedvarende forhøyet temperatur, mens begge kvaliteter deler samme minimumsforlengelse.

Kilde: ASTM A240/A240M minimumskrav til mekaniske egenskaper for UNS S31635 og UNS S31603, romtemperatur, glødet tilstand.

Er 316Ti og 316L forskjellig i generell grop- og sprekkkorrosjonsmotstand?

Nei - 316Ti og 316L har i hovedsak den samme generelle grop- og sprekkkorrosjonsmotstanden, fordi titan ikke er et begrep i PREN-formelen og begge kvalitetene deler samme krom-, molybden- og nitrogenområde; Hele forskjellen mellom dem er intergranulær korrosjonsmotstand etter sveising eller varmeeksponering, ikke motstand mot kloridgroper.

Hvilke bransjer og applikasjoner favoriserer hver klasse?

316L dominerer generell sveiset fabrikasjon, mat, farmasøytisk og arkitektonisk arbeid ved omgivelsestemperaturer og moderate temperaturer, mens 316Ti er spesifisert hovedsakelig for utstyr med vedvarende forhøyet-temperatur og i regioner eller koder med en historisk preferanse for stabiliserte karakterer.

Hvordan sammenlignes kostnader og tilgjengelighet mellom 316Ti og 316L?

316Ti har vanligvis bare en beskjeden kostnadspremie over 316L, vanligvis i området på omtrent 5 til 15 prosent, men den praktiske tilgjengeligheten er langt mer regionalt ujevn - 316L lagerføres stort sett overalt, mens 316Ti er mer vanlig i Europa og kan ha lengre ledetider eller mølle-bestillingsminimum andre steder.

Legeringskostnadsdriver: titan er et relativt lavt-kostnadsstabiliserende tillegg, så rå-premien for 316Ti over 316L er mye mindre enn for eksempel premien for en 6 % molybden super-austenittisk karakter over 316L

Regional strømpe: 316Ti har tradisjonelt vært mer vanlig i det europeiske markedet (som gjenspeiler dens lange historie i DIN/EN-spesifikasjoner), mens 316L er standard rustfritt lager i de fleste nordamerikanske og asiatiske forsyningskjeder

Ledetid: å spesifisere 316Ti utenfor sine kjernelagerregioner kan bety ledetider for fabrikk-i stedet for eks-lagerlevering - bekrefte tilgjengelighet før du forplikter en tidsplan for den

Substitusjonstrend: Fordi moderne L-kvaliteter dekker de fleste serviceforholdene som en gang krevde stabilisering, har mange spesifikasjoner endret seg mot 316L som standard, og reserverer 316Ti for de spesifikke forhøyede-temperaturtilfellene der det fortsatt er klart begrunnet

Når bør du velge 316Ti over 316L?

Velg 316Ti når komponenten vil se vedvarende service i 425-815 graders sensibiliseringsområde, når en styrende kode eller klientspesifikasjon krever en stabilisert karakter, eller når den samsvarer med et eksisterende 316Ti-system; velg 316L for praktisk talt alt annet, inkludert standard omgivelses- og moderat-temperatur sveiset fabrikasjon.

• Komponenten fungerer kontinuerlig eller gjentatte ganger i området 425-815 grader (800-1500 grader F) → 316Ti
• Styrende designkode, kundespesifikasjon eller eksisterende anleggsstandard krever en stabilisert karakter → 316Ti
• Utskifting eller utvidelse av et eksisterende 316Ti-system (eksos, kjele, varmeveksler) → 316Ti, for materialkonsistens
• Standard omgivelses-til-moderert-temperatursveisede strukturer, tanker og rør → 316L
• Mat, farmasøytisk eller arkitektonisk bruk uten forhøyet-temperatureksponering → 316L
• Prosjektplanen avhenger av eks-lagertilgjengelighet i Nord-Amerika eller Asia → 316L, med mindre 316Ti ledetid er bekreftet akseptabel

Hvis bekymringen som driver spørsmålet er klorid eller sjøvannskorrosjon i stedet for høy-temperatursensibilisering, er ingen av karakterene det riktige utgangspunktet - en høyere-PREN-grad som 254SMO eller et dupleks rustfritt stål bør vurderes i stedet.

Ofte stilte spørsmål

Spørsmål: Er 316Ti sterkere enn 316L?

A: Ja, beskjedent. 316Ti har en minimum flytegrense på 205 MPa mot 170 MPa for 316L, og en minimumsstrekkstyrke på 515 MPa mot 485 MPa, under ASTM A240. Begge deler samme 40% minimumsforlengelse.

Spørsmål: Kan jeg sveise 316Ti med et titan-belagt fyllmetall for å matche uedelt metall nøyaktig?

A: I standard handelspraksis, nei. Titan oksiderer fortrinnsvis og overføres ikke pålitelig over en sveisebue, så ER316L eller E316L fyllstoff brukes til både 316Ti og 316L sveiser. Selve sveiseavsetningen er derfor styrt av lav-karbonkjemi uavhengig av hvilket basismetall som sammenføyes.

Spørsmål: Er 316Ti det samme som 321 rustfritt stål?

A: Nei. Begge er stabiliserte austenittiske kvaliteter, men 321 er stabilisert med niob-fri, og er basert på 18Cr-8Ni (304-type) familien uten molybden, mens 316Ti er basert på den molybdenbærende 316-type stabiliseringsfamilien{9} og har derfor bedre titanium stabilisering og{9} korrosjonsbestandighet enn 321 på grunn av molybdeninnholdet.

Spørsmål: Trenger 316L noen gang en stabilisert karakter i stedet?

A: Ja, spesielt for vedvarende høye-temperaturer i 425-815 graders sensibiliseringsområde, eller der en styringskode eller spesifikasjon krever en stabilisert karakter. For standard omgivelses- og moderat-temperatur sveiset fabrikasjon, er 316Ls lave karbon normalt tilstrekkelig alene.

Spørsmål: Er 316Ti og 316L utskiftbare for sjøvann eller kloridservice?

A: Faktisk ja, fordi titan ikke forbedrer grop- eller sprekkkorrosjonsbestandighet - begge kvaliteter deler i hovedsak samme PREN. Det er heller ikke det foretrukne valget for aggressiv klorid eller full eksponering av sjøvann; en høyere-molybdengrad som 254SMO er den riktige oppgraderingsveien for den tjenesten.