הבדלים בין הנירוסטה מסדרת 300
פלדות אל-חלד אוסטניטיות מסדרת 300 הן סט של סגסוגות כרום-ניקל על בסיס ברזל המיועדות לעמידה בפני קורוזיה. זה בשילוב עם יכולת צורה מעולה, עמידות בפני שחיקה וחוזק בטמפרטורה הופכים אותם לחומרי בנייה נפוצים במערכות צנרת.
ההבדלים בין הסגסוגות קלים אך מכוונים. אמנם ניתן להשתמש בהם להחלפה ביישומים רבים, אך לפעמים יש פתרון אידיאלי. תחליפים במצבים כאלה עלולים לגרום לפגיעה בחיי השירות.
עמידות בפני קורוזיה
מכיוון שעמידות בפני קורוזיה היא אחת הסיבות העיקריות לכך שמשתמשי קצה בוחרים בצינור מתכת, אמצעי היישום בדרך כלל מנחה את בחירת הסגסוגת. 304 משמש לעתים קרובות מכיוון שהיא האפשרות החסכונית ביותר, אם כי 321, ו-316 במיוחד, מציעות עמידות טובה יותר בפני קורוזיה. מסיבה זו, רוב צינורות Penflex מיוצרים באמצעות 321 או 316L.
הצמה היא בדרך כלל 304L מכיוון שהיא לא תהיה במגע עם מדיית זרימה, אם כי 316L היא אופציה אם היישום נמצא בסביבה קורוזיבית כמו באוקיינוס, על או ליד האוקיינוס - או אם החלק החיצוני של הצינור יהיה נתון לחומר קורוזיבי מדיה באמצעות טפטופים, ריסוס, נגר וכו'.
עבור יישומים קורוזיביים במיוחד, ניתן למצוא תכונות עמידות בפני קורוזיה מעולות בקרב סגסוגות ניקל גבוהות יותר כמו Monel® 400 ו- Hastelloy® C276.
נירוסטה סדרת 300: הרכב כימי
התרשים שלהלן מציג את ההרכב הכימי של פלדות הנירוסטה הנפוצות ביותר מסדרת 300 המשמשות בתעשיית צינורות המתכת. מספרים בודדים מסמלים את האחוז המרבי המותר לפי דרישות ASTM 240.
| 304 | 304L | 316 | 316L | 321 | |
| כְּרוֹם | 18% – 20% | 18% – 20% | 16% – 18% | 16% – 18% | 17% – 19% |
| ניקל | 8% – 10.5% | 8% – 12% | 10% – 14% | 10% – 14% | 9% – 12% |
| מוליבדן | 2% – 3% | 2% – 3% | |||
| פַּחמָן | 0.08% | 0.03% | 0.08% | 0.03% | 0.08% |
| מַנגָן | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
| זַרחָנִי | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% | 0.045% |
| גוֹפרִית | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% | 0.03% |
| סִילִיקוֹן | .75% | .75% | .75% | .75% | .75% |
| טִיטָן | 5 x (C + N) דקות – .70% | ||||
| חַנקָן | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% | 0.1% |
| בַּרזֶל | איזון | איזון | איזון | איזון | איזון |
304 נחשב לקו הבסיס בכל הנוגע לעמידות בפני קורוזיה. רכיבי סגסוגת שונים נוספו לדרגות 321 ו-316 כדי להגביר את העמידות בפני קורוזיה.
במקרה של 304L ו-316L, הפחמן הוצא. ה-"L" מייצג "פחמן נמוך". סגסוגות פחמן נמוכות יותר רגישות פחות למשקעי קרביד באזור המושפע מחום (HAZ) מאשר מקבילותיהן מהסוג הסטנדרטי.
כרום ופחמן יכולים להתערבב תחת חום הריתוך כדי ליצור כרום קרבידים בגבולות התבואה. תגובה זו מדלדלת את שכבת הכרום המעניקה לנירוסטה את תכונותיה העמידות בפני קורוזיה, ובסופו של דבר הופכת את ה-HAZ למטרה להתקפה כימית. אחת הדרכים להילחם במשקעי קרביד היא הפחתת כמות הפחמן בחומר האב.
דרך נוספת יעילה יותר היא להוסיף טיטניום למתכת, כמו במקרה של 321. עם Type 321, במקום להימשך לכרום, פחמן נמשך לטיטניום. זה עוזר להבטיח ששכבת הכרום הפסיבית נשארת שלמה.
גם עם 316L וגם עם 321, תהליכי ניקוי לאחר ריתוך יכולים למנוע קורוזיה עקב משקעי קרביד שיוריים.
עמידות בפני קורוזיה בבור
מוליבדן מתווסף לדרגות 316 כדי להגביר את העמידות בפני קורוזיה בבור, במיוחד בנוכחות כלורידים. כדי לסייע בבחירת סגסוגת מתאימה, פותחה משוואה המבוססת על הרכב כימי. PREN, או המספר המקביל של התנגדות פיתולים, הוא דרך תיאורטית להשוואת עמידות בפני קורוזיה בבור בין סגסוגות שונות.
| סַגסוֹגֶת | PREN |
| 304, 304L, 309, 310, 321 | 18.0 – 20.0 |
| 316, 316L | 22.6 – 27.9 |
| 317, 317L | 27.9 – 33.2 |
| AL-6XN | 39.8 – 45.1 |
| Inconel® 625 | 46.4 – 56.0 |
| Hastelloy® C-276 | 64.0 – 73.8 |
נקיטת אמצעי זהירות כדי להבטיח שה-HAZ דומה יותר לחומרי האב מבחינת עמידות בפני קורוזיה ותכנון קורוזיה בבור חשוב אם עמידות בפני קורוזיה היא בראש סדר העדיפויות. ביישומים שבהם קורוזיה אינה מהווה בעיה, סביר להניח שכל אחת מסגסוגות סדרת 300 תספק תוצאות דומות.
שיעורי קורוזיה בקרב פלדות אל-חלד מסדרת 300
דרך נוספת להדגים רמות שונות של עמידות בפני קורוזיה בין סגסוגות אלו היא לשקול שיעורי קורוזיה צפויים. התעריפים משתנים מכימיקלים לכימיקלים והם מומחשים בטבלת עמידות בפני קורוזיה של Penflex. במחשבה על כמה מתכת תישחק מדי שנה, ניתן לראות ביתר קלות את ההבדל בין יכולות עמידות בפני קורוזיה.
וכאשר מדובר בעמידות בפני קורוזיה, יש להתייחס לא רק לסגסוגת, אלא גם לעובי הדופן של הסגסוגת. ריכזנו עלון נוסף כדי להתייחס ספציפית לנושא זה.
גורמי הורדה בטמפרטורות גבוהות
שום חומר אחר לא יכול לשמור על תכונותיהם באמצעות הפרש טמפרטורה כה רחב כמו מתכת. כל דבר מתחת ל-0 מעלות F ככל הנראה ידרוש מתכת ולכן יישומים קריוגניים הם מקרה שימוש נפוץ עבור צינור מתכת. חלק מהמאפיינים המכניים של הנירוסטה האוסטניטית גדלות למעשה בטמפרטורות נמוכות! כל דבר שמעל כ-400 מעלות פרנהייט ידרוש גם מתכת ולכן יישומים עם קיטור סופר רווי או כאלו בתוך מפעלי פלדה או תנורים הם גם תרחישים סבירים עבור צינור מתכת.
חשוב לזכור שעם עלייה בטמפרטורות מגיעה ירידה בדירוג הלחץ, ויש כמה הבדלים בגורמים הללו בין הפלדות אל-חלד הנפוצות מסדרת 300. גורמי הורדה מבוססים על סגסוגת צמה.
| דרגת טמפ' F | 304/304L | 316/316L | 321 |
| 70 | 1 | 1 | 1 |
| 150 | 0.95 | 0.93 | 0.97 |
| 200 | 0.91 | 0.89 | 0.94 |
| 250 | 0.88 | 0.86 | 0.92 |
| 300 | 0.85 | 0.83 | 0.88 |
| 350 | 0.81 | 0.81 | 0.86 |
| 400 | 0.78 | 0.78 | 0.83 |
| 450 | 0.77 | 0.78 | 0.81 |
| 500 | 0.77 | 0.77 | 0.78 |
| 600 | 0.76 | 0.76 | 0.77 |
| 700 | 0.74 | 0.76 | 0.76 |
| 800 | 0.73 | 0.75 | 0.68 |
| 900 | 0.68 | 0.74 | 0.62 |
| 1000 | 0.6 | 0.73 | 0.6 |
| 1100 | 0.58 | 0.67 | 0.58 |
| 1200 | 0.53 | 0.61 | 0.53 |
| 1300 | 0.44 | 0.55 | 0.46 |
| 1400 | 0.35 | 0.48 | 0.42 |
| 1500 | 0.26 | 0.39 | 0.37 |
מקדמי הפחתת הטמפרטורה עבור 321 ו-304 גבוהים מ-316 עד ל-700 מעלות צלזיוס בערך ואז ההפך הוא הנכון כאשר ל-316 יש את מקדמי ההפחתה הגבוהים מ-321 ו-304. ככל שגורם הירידה גבוה יותר, כך ישארו דירוגי הלחץ גבוהים יותר.
לדוגמה, כדי לחשב את לחץ העבודה המקסימלי עבור צינור גלי נירוסטה ¾ אינץ' 321 מסדרת P4 עם שכבה אחת של צמה של 304 ל' שיפעל ב-800 מעלות פרנהייט, הכפל את לחץ העבודה (940 PSIG) בגורם ירידה מתאים (.73) .
לחץ העבודה של הצינור ב-800 מעלות F הוא 686 PSIG.
Penflex פיתחה את גורמי הירידה שלה לאחר איסוף נתונים גולמיים על חוזק מתיחה בטמפרטורות גבוהות מספקי חומרים גדולים ולקחת את הערכים הנמוכים ביותר בכל קטגוריה עבור הסגסוגות השונות. מסיבה זו, הם עשויים להיות שמרניים יותר מגורמי ירידה שפורסמו על ידי NAHAD או ISO 10380.
חשוב לזכור גם את טמפרטורת העבודה המקסימלית של אביזרי הקצה ואת אופן החיבור שלהם כאשר עובדים עם טמפרטורות עבודה מוגברות.
עבור טמפרטורות יישום מעל 1000 מעלות פרנהייט, אנו מציעים לעתים קרובות את Inconel® 625.
בהתחשב באפליקציה כולה
כפי שהוזכר לעיל, ביישומים רבים להחלפות בסגסוגת הצינור תהיה השפעה מועטה על ביצועי הצינור. עם זאת, כאשר הטמפרטורות עולות, הלחצים עולים או הצינורות מסתובבים לעתים קרובות, עלינו לשים לב יותר.
ההשפעות של טמפרטורה, לחץ ותנועה יכולות להיות מורכבות ומובילות לקורוזיה מוקדם מהצפוי אילו אמצעי היישום היו הגורם היחיד בחישובי הקורוזיה שלנו. בעוד שההבדלים בין פלדות אל-חלד מסדרת 300 עשויים להיראות קטנים, אנו יכולים להתחיל לראות באיזו מהירות הם עלולים להגדיל.
