Kā 304. un 316. klases nerūsējošā tērauda izturība pret koroziju atšķiras apkures plākšņu lietojumiem?

Nepiedegošajam{0}} ir nepieciešamas teflona plāksnes. Nerūsējošā tērauda sildīšanas plāksnes ir nepieciešamas izturībai un izturībai pret koroziju. Divas visizplatītākās austenīta kategorijas — 304. un 316. — izskatās praktiski vienādas, taču būtiski atšķiras to izturība pret noteiktiem korozīvām vielām{5}}atšķirība, kas var noteikt plāksnes kalpošanas laiku. Lai samazinātu agrīnas atteices un neplānotas dīkstāves, ir svarīgi, lai inženieri apzinātos 304 un 316 nerūsējošā tērauda atšķirīgās korozijas īpašības, izvēloties sildīšanas plāksni rūpniecisko procesu apsildīšanai, laboratorijas iekārtām vai pārtikas pārstrādes lietojumiem.

Ķīmiskais sastāvs: Molibdēna loma
Gan 304, gan 316 ir austenīta nerūsējošais tērauds, kas nozīmē, ka tiem ir kubiskā kristāla struktūra (-centrēta kubiskā daļa), kas nodrošina labu formējamību un izturību. Abi satur hromu (Cr) un niķeli (Ni) kā galvenos sakausējuma elementus. Nerūsējošais tērauds ir izturīgs pret koroziju, pateicoties pasīvajam oksīda slānim, ko uz virsmas veido hroms. Niķelis stabilizē austenīta struktūru un uzlabo izturību pret reducējošām skābēm.

Atšķirību rada molibdēns (Mo). 304. klasē nav molibdēna. 316. klasē ir aptuveni 2-3 % molibdēna pēc svara. Šis šķietami nelielais palielinājums būtiski maina sakausējuma elektroķīmisko uzvedību hlorīdu un noteiktu skābju klātbūtnē.

304 Nerūsējošais tērauds - Tipisks sastāvs: 18% hroms, 8% niķelis, dzelzs līdzsvars. Maksimālais oglekļa saturs 0,08% parastajā klasē (304L ir zemāks oglekļa saturs labākai metināmībai).

316 Nerūsējošais tērauds Tipiskais sastāvs: 16-18% hroms, 10-14% niķelis, 2-3% molibdēns, līdzsvara dzelzs. Galvenā leģējošā piedeva ir molibdēns.

Arī niķeļa koncentrācija ir ievērojami augstāka 316 (10-14% pret 8-10,5% 304), kas palielina izturību pret reducējošiem apstākļiem.

Kā molibdēns veicina izturību pret koroziju
Molibdēns daudzos veidos palīdz nodrošināt izturību pret koroziju. Tas sabiezina pasīvo oksīda plēvi, tādējādi iegūstot stabilāku plēvi un mazāk jutīgu pret hlorīda jonu noārdīšanos. Molibdēns arī ierobežo nelielu, lokalizētu korozijas vietu veidošanos un izplešanos, kas var dziļi iekļūt metālā.

Galvenais atšķirības faktors ir punktveida pretestības ekvivalentais numurs (PREN), kas ir empīriska formula, ko izmanto, lai novērtētu nerūsējošā tērauda izturību pret punktveida koroziju hlorīdu saturošā vidē. Tipiskā PREN formula ir:

PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N

Parastajām šķirnēm (bez apzinātas slāpekļa pievienošanas):

304 nerūsējošais tērauds: PREN ≈ 18 + 3.3 × 0 + 0=18 (parasti 18-19)

316 nerūsējošais tērauds: PREN ≈ 17 + 3.3 × 2.5 + 0=25.25 (parasti 24–26)

Augstākā PREN vērtība 316 nozīmē daudz labāku izturību pret punktveida koroziju un plaisu koroziju, īpaši siltā hlorīda apstākļos, piemēram, jūras ūdenī, -ledojuma sāļos vai piekrastes atmosfērā.

Sildīšanas plākšņu korozijas izturības salīdzinājums
Papildus procesa videi sildīšanas plāksnes ir pakļautas arī augstām temperatūrām, kas var paātrināt koroziju. Liela daļa 304 un 316 nerūsējošā tērauda sildīšanas plākšņu veiktspējas salīdzinājuma ir atkarīga no tajā esošajām kodīgajām ķīmiskajām vielām.

Atmosfēras korozija kopumā
Gan 304, gan 316 ir līdzīgi tīrā iekšējā vidē vai sausās āra zonās ar zemu piesārņojumu. Joprojām ir pasīvais oksīda slānis, un korozijas rādītāji ir nelieli. 304 bieži ir piemērots un lētāks plākšņu sildīšanai laboratorijas krāsnīs, sausā procesa sildītājiem vai apsildāmām plāksnēm regulētos korpusos.

Hlorīda izraisīta punktveida un plaisu korozija
Lokalizētu koroziju uz nerūsējošā tērauda sildīšanas plāksnēm visbiežāk izraisa hlorīdi (sāļi). Avoti: Ziņa:

Sāls ūdens vai jūras ūdens izsmidzināšana

Atkausēšanas sāļi, kas tiek ievesti pārtikas pārstrādes iekārtās

Hlorēti tīrīšanas līdzekļi (balinātājs, nātrija hipohlorīts)

sālsskābe vai metālu hlorīdi procesa šķidrumos

Sāls aerosols (atmosfēras) no krasta

Hlorīdu un skābekļa klātbūtnē pasīvais slānis uz 304 var sabojāties vājās vietās (ieslēgumi, skrāpējumi vai plaisas). Kad bedre ir sākusies, lokālais skābums bedrē paātrina šķīšanas procesu. Bedrītes dažu nedēļu vai mēnešu laikā var perforēt sildīšanas plāksni, izraisot elektrisko komponentu noplūdi vai procesa piesārņojumu.

316 nerūsējošais tērauds ar molibdēnu ir daudz izturīgāks pret bedres ierosināšanu. Šī PREN atšķirība aptuveni 7 punktu apmērā nozīmē, ka ievērojami augstāka punktkorozijas temperatūra (PCPT). 304 jūras ūdenī sarūsēs apkārtējās vides temperatūrā īsā laikā, bet 316 būtībā tas netiek ietekmēts. Sildīšanas plāksnes, kuras var mazgāt ar hlorētiem mazgāšanas līdzekļiem vai pakļaut sāls izsmidzināšanai, ļoti ieteicams izgatavot no 316.

Skābju izturība
Sildīšanas plāksnes dažreiz tiek izmantotas saskarē ar skābiem rūpnieciskiem šķidrumiem vai tīrīšanas šķīdumiem:

Sērskābe (H₂SO₄) – 316 ir palielinājusi noturību, īpaši mērenās koncentrācijās un temperatūrās. Molibdēns palielina izturību pret reducējošām skābēm. Tomēr abās kategorijās ir ierobežota karstā koncentrētā sērskābe.

Sālsskābe (HCl) – neviena no kategorijām nav ieteicama būtiskai HCl iedarbībai, taču 316 darbojas nedaudz labāk zemā koncentrācijā un istabas temperatūrā.

Slāpekļskābe (HNO3) - Gan 304, gan 316 ir laba izturība pret oksidējošām skābēm, piemēram, slāpekļskābi. 304, ko parasti izmanto slāpekļskābes apstrādē, jo 316. molibdēns nesniedz nekādu labumu.

Fosforskābe (H3PO4) – 316 bieži tiek dota priekšroka, īpaši paaugstinātā temperatūrā, jo tajā ir molibdēna koncentrācija.

Etiķskābe un organiskās skābes - Abas kategorijas ir labas, parasti pietiek ar 304.

Faktiski 304 bieži izmanto plākšņu sildīšanai pārtikas pārstrādē (kur ir organiskās skābes no augļiem vai piena produktiem). Ja jums ir ķīmiskā procesa karsēšanas plāksnes sērskābē vai fosforskābē, labāk ir izmantot 316.

Sprieguma korozijas plaisa (SCC)
Hlorīda sprieguma korozijas plaisāšana var ietekmēt austenīta nerūsējošo tēraudu, ja vienlaikus tiek izpildīti trīs nosacījumi: stiepes spriegums (ieskaitot ražošanas atlikušo spriegumu), hlorīdi un ekstremālās temperatūras (parasti virs 60 grādiem). Sildīšanas plāksnes bieži ir pakļautas termiskai spriedzei, un tām var būt atlikušais spriegums formēšanas vai metināšanas rezultātā.

Gan 304, gan 316 ir jutīgi pret hlorīda SCC, tomēr 316 ir nedaudz augstāka pretestība lielāka niķeļa un molibdēna satura dēļ. Neviena kategorija nav īsti droša smagos hlorīda apstākļos augstā temperatūrā. Šādos apstākļos būtu jāizpēta vairāk ļoti leģēti materiāli (piemēram, dupleksais nerūsējošais tērauds vai niķeļa sakausējumi). Bet lielākajai daļai sildīšanas plākšņu, kuru temperatūra ir zemāka par 80 C, 316 ievērojami samazina SCC risku salīdzinājumā ar 304.

304 vs 316 nerūsējošā tērauda sildīšanas plākšņu salīdzināšanas diagramma
304 Nerūsējošais tērauds 316 Nerūsējošā tērauda īpašums
Tipisks sastāvs 18% Cr, 8% Ni,<0.08% C 16-18% Cr, 10-14% Ni, 2-3% Mo Molybdenum Content 0% 2-3% PREN (Pitting Resistance) ~18-19 ~24-26
Izturība pret kauliņu veidošanu hlorīdam no sliktas līdz mērenai (viegli veidojas siltā jūras ūdenī vai balinātājā) No labas līdz ļoti laba (izturīga pret bedrēm apkārtējās temperatūras jūras ūdenī)
Plaisu izturība pret koroziju Slikta Vidēja (labāka par 304, bet neaizsargāta šaurās plaisās)
Izturība pret sērskābi Zema (zema koncentrācija, zema temperatūra) Vidēja (labāka par 304, īpaši ar aerāciju)
Izturība pret slāpekļskābi Teicami Lieliski (bez Mo priekšrocībām)
Izturība pret organiskajām skābēm Labi Labi (nedaudz labāk)
Uzņēmīgs pret stresa korozijas plaisāšanu (hlorīda SCC) > ~60 grādiem mazāk ietekmēts (bet nav imūns)
Maksimālā nepārtrauktā ekspluatācijas temperatūra gaisā ~870 grādi (sensibilizācijas risks metināšanā) ~870 grādi (līdzīgi)
Siltumvadītspēja (100 grādi) ~16,2 W/m-K ~16,3 W/m-K
Materiālu izmaksas zemākas (pamata klase) Augstākas (apmēram . 30-50% vairāk nekā 304)
Parasti sildīšanas plākšņu izmantošana Sausās krāsnis Iekštelpu apstrādes sildītāji Ēdienu aprīkojums (ne{0}}hlorēta tīrīšana) Vispārīgi rūpniecībaJūras iestatījumi, piekrastes iekārtas, tīrīšana ar hloru, ķīmiskā apstrāde, farmācija
Norādījumi praktiskai lietošanai
Kad pietiek ar 304
304 klases nerūsējošā tērauda sildīšanas plāksnes ir piemērotas:

Lietojumi ar sausu karsēšanu (bez saskares ar šķidrumu vai tikai ar tīru ūdeni ar zemu hlorīda saturu)

Iekštelpu vide, kontrolēts klimats, nav sāls iedarbības.

Pārtikas pārstrāde, kurā tīrīšana tiek veikta, izmantojot ne{0}}hlorētus mazgāšanas līdzekļus (piemēram, kodīgus vai skābes{3}}bāzes tīrīšanas līdzekļus).

Karstās plāksnes izmantošanai laboratorijā. Ne-kodīgām vielām.

Vispārējā rūpnieciskā apkure, kur plāksne nav iegremdēta kodīgās vielās.

304 ir pietiekama izturība pret koroziju par lētāku cenu noteiktos lietojumos. Sakausējuma augstā siltumvadītspēja un formējamība atvieglo sarežģītu plākšņu formu izgatavošanu.

Kad lietot 316 nerūsējošo tēraudu
Lietojumos, kuros ir iesaistīti hlorīdi vai noteiktas skābes, 316 ir ļoti vēlams:

Piekrastes vai jūras iekārtas - 304 ātri korodēs ar sāls aerosolu gaisā. 316, lai apsildītu plāksnes uz kuģiem, jūras platformām vai pludmaļu tuvumā.

Iegremdēšana iesāļā vai jūras ūdenī — sālsūdens iegremdējamajiem sildītājiem ir jābūt no 316 sakausējumiem vai vairāk sakausējumiem, piemēram, super-austenīta vai titāna.

Tīrīšana, izmantojot hloru saturošus savienojumus — daudzi pārtikas un farmācijas uzņēmumi izmanto nātrija hipohlorītu (balinātāju) vai hlora dioksīdu kā dezinfekcijas līdzekli. 304 var veidoties bedres, ja 316 ir izturīgs pret šīm vielām.

Apstrādes šķidrumi ar hlorīdiem - Galvanizācijas vannas (piemēram, cinka hlorīds), kodināšanas šķīdumi vai dzesēšanas ūdens ar augstu hlorīda saturu.

Sērskābes vai fosforskābes pakalpojums - 316 piedāvā augstu drošības rezervi virs 304 pie pieticīgām koncentrācijām.

Augsta temperatūra, mitri apstākļi - Hlorīda-bagātīga mitruma kondensācija uz sildvirsmas izraisa bedrīšu veidošanos; 316 samazina šo risku.

Ir vērts pieminēt, ka 316 nav universāls risinājums. 316 korodēs pat ļoti smagos apstākļos (piem., karsta, spēcīga sālsskābe, jūras ūdens, kura temperatūra pārsniedz 50 grādus). Šādos skarbos apstākļos ir nepieciešami dārgāki sakausējumi (904L, Hastelloy vai titāns).

Siltuma un ražošanas apsvērumi
Gan 304, gan 316 ir līdzīga siltumvadītspēja (apmēram 16 W/m·K), kas ir mazāka nekā oglekļa tēraudam vai alumīnijam, taču ir piemērota plākšņu sildīšanai, kur dizains (iegultie kārtridžu sildītāji vai ielietie elementi) nodrošina vienmērīgu siltuma sadali. Arī termiskās izplešanās koeficients ir līdzīgs (abi ir aptuveni 17 µm/mK)

Nelielas ražošanas atšķirības. Abi ir mehāniski apstrādājami, metināmi un formējami parastos procesos. Tomēr 316 ir nepieciešams nedaudz lielāks griešanas spiediens, un tam ir augstāks darba -cietēšanas ātrums. Abas kategorijas ir jāmetina, izmantojot zema oglekļa satura versijas (304L un 316L), lai izvairītos no sensibilizācijas (hroma karbīda nogulsnēšanās) karstuma ietekmētajā zonā, kas samazina izturību pret koroziju.

Ar abām pakāpēm jāievēro piesardzība, ja sildīšanas plāksnes darbojas temperatūrā, kas pārsniedz 400 grādus, jo pēc ilgstošas ​​iedarbības var rasties mērogošana un pasīvā slāņa zudums. Ne 304., ne 316. tipa nerūsējošais tērauds nav apstiprināts nepārtrauktai darbībai virs 800 grādiem oksidējošās atmosfērās.

Ekonomiskie jautājumi
316 nerūsējošā tērauda parastās izmaksas ir par 30–50% vairāk nekā 304 mārciņas. Sildīšanas plāksnes papildu izmaksas var būt niecīgas mazām plāksnēm vai ievērojamas lielām un biezām plāksnēm. Bet jums ir jādomā par visām īpašuma izmaksām. 304 sildīšanas plāksne noārdīsies sešu mēnešu laikā hlorīda vidē, un tai būs nepieciešams nomaiņas darbs, procesa dīkstāve un iespējama piesārņojuma tīrīšana. Sākotnējās izmaksas ir augstākas, bet 316 plāksne, kas kalpo 5 gadus, gandrīz parasti ir lētāka.

Patiesībā daudzi inženieri izmanto īkšķa noteikumu, ka, ja ir neskaidrības par hlorīda iedarbību, norādiet 316. Sākotnējie izdevumi ir nelieli, salīdzinot ar priekšlaicīgas atteices risku.

Nobeigumā
Galvenā atšķirība starp 304 un 316 nerūsējošā tērauda sildīšanas plāksnēm ir viena sastāvdaļa – molibdēns. 304. klase ir salīdzinoši zemu -izmaksu, vispārējas nozīmes nerūsējošais tērauds bez molibdēna, kas paredzēts lietošanai sausos vai viegli korozīvos apstākļos. 316. klasei ar 2-3% molibdēnu ir ievērojami uzlabota izturība pret hlorīda izraisītu punktveida koroziju un plaisu koroziju, un tā darbojas labāk sērskābē un fosforskābē.

316 ir izvēles materiāls plākšņu sildīšanai, kas nonāk saskarē ar jūras ūdeni, sāls aerosolu, hlorētām tīrīšanas ķimikālijām vai skābiem procesa šķidrumiem. Palielinātās materiālu izmaksas tiek kompensētas ar ilgāku kalpošanas laiku, mazāku apkopi un izvairīšanos no katastrofālām bedrīšu bojājumiem. 304 ir pilnībā piemērota un lēta izvēle tīrām, sausām vai iekštelpām, kurās nav hlorīdu. Izvēloties materiālus, jāņem vērā faktiskā ķīmiskā vide, kurai tiks pakļauta sildīšanas plāksne, un jāsabalansē ar korozijas bojājumu draudiem un sākotnējām izmaksām.