هر مهندس کارخانه مشاهده کرده است که یک لوله 316L در وظیفه ای که در برگه داده گفته شده باید کار کند، شکست می خورد. حفره از یک جوش یا زیر یک واشر یا در یک نقطه کلرید راکد شروع می شود و در یک فصل خط نشت می کند. پاسخ استاندارد این است که یک پله بالا بروید - و برای بخش بزرگی از این وظایف، پله صحیح بعدی درجه مولیبدن 6٪ نیست و دوبلکس نیست.
آلیاژ 904L، ضد زنگ فوق آستنیتی 4.5 درصد مولیبدن است که بین آلیاژهای خانواده 316 و آلیاژهای 6Mo قرار دارد و دارای وظایف اسید سولفوریک، اسید فسفریک مرطوب و آب دریا گرم است که آستنیتیک استاندارد را شکست می دهد.
این صفحه مستند می کندآلیاژ 904L (UNS N08904، W.Nr 1.4539)- شیمی، خواص مکانیکی، پوشش خوردگی، و استانداردهای ساخت که برای لوله و صفحه 904L اعمال می شود.
904L چیست و در کجای خانواده ضد زنگ قرار دارد
آلیاژ 904 لیتریک فولاد زنگ نزن آستنیتی کم کربن و پر آلیاژ با شیمی است که آن را در دسته "فوق آستنیتی" قرار می دهد: تقریباً 23-28٪ نیکل، 19-23٪ کروم، 4-5٪ مولیبدن و 1-2٪ مس.
مس عنصر امضا است. در ترکیب با مولیبدن، مس به 904L مقاومت غیرعادی خود را در برابر اسید سولفوریک می دهد، زیرا مس انحلال فعال فولاد را در محیط های اسیدی کاهش می دهد.
محتوای نیکل بالا - بیش از دو برابر 316L - مقاومت آلیاژی را در برابر ترک خوردگی تنش - خوردگی کلرید می دهد که 316L به سادگی ندارد. نتیجه یک گرید ضد زنگ است که یک پوشش خورنده گسترده را بدون قیمت آلیاژهای مولیبدن 6 درصد یا محدودیت های ساخت گریدهای دوبلکس کنترل می کند.
ترکیب شیمیایی بر اساس ASTM B677
محدودیت های آنالیز حرارتی زیر از ASTM B677 برای لوله بدون درز 904L پیروی می کند (مشخصات ASTM B625 صفحه را پوشش می دهد و ASTM B673 لوله های جوش داده شده را پوشش می دهد). نیکل 23.0-28.0٪ است و تعادل آن آهن است.
| عنصر | حد ترکیب، % |
| نی | 23.0 - 28.0 |
| Cr | 19.0 - 23.0 |
| مو | 4.0 - 5.0 |
| مس | 1.0 - 2.0 |
| C | 0.020 max |
| منگنز | 2.0 max |
| سی | 1.0 max |
| P | 0.045 max |
| S | 0.035 max |
| N | 0.10 max |
سه ردیف سزاوار توجه هستند. حداکثر کربن 0.020٪ به این معنی است که آلیاژ در شرایط کم کربن عرضه می شود، بنابراین در حین جوشکاری حساس نمی شود و منطقه متاثر از حرارت، مقاومت در برابر خوردگی خود را بدون محلول آنیل پس از جوش حفظ می کند - یک مزیت تعیین کننده در لوله کشی های ساخت میدان.
ردیف مس در 1.0-2.0٪ عنصری است که باعث برتری 904L در اسید سولفوریک می شود، زیرا مس کاهش دهنده کلاسیک نرخ خوردگی در محیط های اسیدی کاهش دهنده است. ردیف نیکل در 23.0-28.0٪ چیزی است که مقاومت SCC کلرید آلیاژ را به مراتب بالاتر از خانواده 316 سوق می دهد: با افزایش محتوای نیکل از تقریباً 20٪، ماتریس آستنیتی به طور فزاینده ای در برابر ترک خوردگی تنش-خوردگی کلرید مصون می شود.
خواص مکانیکی
ASTM B677 به حداقل خواص کششی زیر برای لوله بدون درز 904L در شرایط آنیل شده محلول، که شرایط تحویل استاندارد است، نیاز دارد:
| اموال | حداقل مقدار (ASTM B677) |
| استحکام کششی | 490 مگا پاسکال (71 ksi) |
| قدرت تسلیم، 0.2٪ افست | 216 مگاپاسکال (31 ksi) |
| ازدیاد طول | 35% |
904L یک آلیاژ آستنیتی است، به این معنی که دارای ویژگی‌های آستنیتی است: کاملاً غیر مغناطیسی است، شکل‌پذیری و چقرمگی را تا دمای برودتی حفظ می‌کند، و با تکنیک‌های معمولی ضد زنگ آستنیتی قابل جوش و شکل‌دهی است. استحکام تسلیم آن با 316 لیتر قابل مقایسه است، بنابراین آلیاژ برای استحکام خریداری نمی شود - برای مقاومت در برابر خوردگی خریداری می شود، و دیوار طراحی با کمک هزینه خوردگی و مقاومت حفره ای به جای محاسبه فشار تنظیم می شود.
خواص فیزیکی
چگالی 904L 8.0 g/cm³ است و محدوده ذوب تقریباً 1300-1390 درجه است. این آلیاژ دارای مدول الاستیسیته نزدیک به 185 گیگا پاسکال در دمای اتاق است که به دلیل افزایش محتوای نیکل و مولیبدن کمی بالاتر از 316 لیتر است.
رسانایی حرارتی آن تا حدودی کمتر از آستنیتی استاندارد است - حدود 12.4 W/m·K در 100 درجه - که در طراحی مبدل حرارتی که دیواره لوله به مقاومت در برابر انتقال حرارت کمک می کند، اهمیت دارد.
پوشش خوردگی: جایی که 904L برنده کار است
کیس تجاری 904L بر سه وظیفه خوردگی استوار است و هر کدام یک حالت خرابی مستند از خانواده 316 است:
| وظیفه | رفتار 904L | چرا |
| اسید سولفوریک، غلظت رقیق تا متوسط | عالی | مس + مولیبدن انحلال فعال را سرکوب می کند |
| اسید فسفریک فرآیند مرطوب | عالی | کلاس مواد استاندارد برای وظیفه گیاه کود |
| سوراخ شدن کلرید و خوردگی شکاف | بسیار خوب (PREN ~ 34) | 4-5% مو مقاومت حفره ای را به بالای 316 لیتر می برد |
| ترک خوردگی تنشی کلریدی | مقاومت خوب | 23-28% Ni آلیاژ را بالاتر از آستانه SCC حرکت می دهد |
| آب دریا، دمای محیط تا متوسط | با نظارت خوبه | بهتر از 316 لیتر؛ نمرات 6Mo هنوز در آب گرم دریا برتر است |
| اسید نیتریک و محیط های اکسید کننده قوی | متوسط | وظیفه اصلی آلیاژ نیست |
خط عملی برای خریدار این است: در جایی که 316L در سرویس اسید سولفوریک یا فسفریک، در کارکرد گرم کلرید یا در محیط‌های حساس به SCC شکست خورده یا حاشیه‌ای است، 904L یک گام مقرون‌به‌صرفه است.
این بیشتر مزایای خوردگی آلیاژهای مولیبدن 6 درصد را با اضافه بار آلیاژی بسیار پایین‌تر ارائه می‌کند، و این کار را در یک ساختار کاملا آستنیتی که جوش داده می‌شود و مانند ضد زنگ استاندارد می‌شود، انجام می‌دهد. کیس مرزی آب گرم دریا پیوسته است: 904L کارایی دارد اما بهترین انتخاب در آنجا نیست، و مهندس طراح باید برای این وظیفه به درجه 6Mo یا آلیاژ نیکل برسد.
استانداردهای ساخت و فرم های محصول
904L بر اساس مشخصات زیر، انتخاب شده توسط فرم محصول عرضه می شود:
- ASTM B677 / ASME SB-677 - لوله بدون درز
- ASTM B673 / ASME SB-673 - لوله جوش داده شده
- ASTM B625 / ASME SB-625 - صفحه، ورق و نوار
- ASTM B649 / ASME SB-649 - میله و آهنگری
- EN 10216-5 / EN 10217-7 - معادل های اروپایی (1.4539)
از آنجایی که 904L یک آلیاژ کاملا آستنیتی است، مسیر تولید منعکس کننده 316L است: لوله داغ سوراخ شده یا نورد می شود، سپس محلول آنیل و خاموش می شود، با دمای آنیل معمولاً در محدوده 1090-1175 درجه است.
محتوای کربن پایین از طریق مذاب حفظ می شود و محصول نهایی در شرایط آنیل، ترشی و غیرفعال شده عرضه می شود. لوله بدون درز ASTM B677 در طیف کاملی از ابعاد استاندارد و سفارشی موجود است و صفحه هر B625 در ضخامت های از ورق نازک تا صفحه سنگین برای ساخت کشتی عرضه می شود.
برنامه های کاربردی معمولی
آلیاژ 904 لیتردر خدمات زیر مشخص شده است:
- خطوط تولید و جابجایی اسید سولفوریک، از جمله سیستم های رقیق سازی و ذخیره سازی
- کارخانه‌های اسید فسفریک فرآیند مرطوب - تبخیرکننده‌ها، خطوط انتقال و اجزای داخلی راکتور
- سیستم های خنک کننده آب دریا و مبدل های حرارتی که 316L در حاشیه است
- کارخانه های فرآیند شیمیایی که کلریدهای مخلوط و اسیدهای احیا کننده را مدیریت می کنند
- گیاهان سفید کننده خمیر و کاغذ
- تجهیزات دارویی و شیمیایی ریز که در آن خلوص محصول باعث انتخاب مواد می شود
در هر سرویس، مشخصات توسط یک خرابی مستند از درجه پایین‌تر هدایت می‌شود و 904L انتخاب می‌شود زیرا شکاف را بدون جریمه‌های ساخت دوبلکس یا هزینه 6Mo و آلیاژهای نیکل می‌بندد. برای ساخت مخزن و مخزن، صفحه 904L یک مشخصات استاندارد برای ذخیره سازی اسید سولفوریک است و برای لوله کشی محصول بدون درز B677 برای خطوط فرآیند پیش فرض است.
جوشکاری و ساخت
جوش های 904L با همان روش های کارگاهی 316L: GTAW و GMAW با پرکننده منطبق، بدون نیاز به پیش گرما، و بدون عملیات حرارتی پس از جوش معمولاً مورد نیاز است زیرا محتوای کربن کم از ایجاد حساسیت جلوگیری می کند.
تطبیق فلز پرکننده با AWS A5.9 ERNiCrMo-3 (پرکننده نوع 625) یا طبقه‌بندی پرکننده خاص 904L معمولاً برای مطابقت با مقاومت در برابر خوردگی در فلز جوش استفاده می‌شود و در صورت نیاز، جوش با پرکننده‌ای مبتنی بر نیکل ساخته می‌شود تا مقاومت حفره‌ای اتصال را تضمین کند.
آلیاژ کاملا آستنیتی است، بنابراین اگر جوش با حرارت ورودی بیش از حد ساخته شود، به ترک داغ حساس است - روش استاندارد آستنیتی دمای بین پاسی کنترل شده و ورودی حرارت کم اعمال می شود. شکل دهی سرد با ابزارهای استاندارد ضد زنگ ساده است و میزان سخت شدن کار آلیاژ متوسط است.
چه چیزی در سفارش مشخص شود
برای دریافت تحویل 904L تمیز، در استعلام باید موارد زیر ذکر شود:
- استاندارد و فرم: "لوله بدون درز به ASTM B677"، "صفحه به ASTM B625"، UNS N08904 / 1.4539
- اندازه در سیستم صحیح: NPS + برنامه برای لوله، OD x دیوار یا ضخامت x عرض x طول برای صفحه
- شرایط: محلول آنیل، ترشی، غیرفعال شده
- گواهی: EN 10204 3.1، با PMI و معاینه لازم
سوالات متداول
س: آیا 904L یک فولاد ضد زنگ دوبلکس است؟
پاسخ: No. 904L کاملا آستنیتی با ساختار مکعبی وجهی محور است، مانند 316L. نیکل و مولیبدن بالاتری نسبت به 316L دارد، اما گرید دوبلکس نیست و ساختار دو فازی 2205 یا 2507 را ندارد.
س: 904L برای چه استفاده می شود؟
A: اساساً برای اسید سولفوریک، اسید فسفریک فرآیند مرطوب، و سرویس کلرید گرم که در آن 316L با ایجاد حفره، خوردگی شکاف، یا ترک خوردگی تنش-خوردگی کلرید از کار می افتد. در کارخانه های کود، حمل اسید و سیستم های خنک کننده آب دریا رایج است.
س: PREN 904L چیست؟
A: تقریباً 34، محاسبه شده از 19-23٪ کروم، 4-5٪ مولیبدن و تا 0.10٪ نیتروژن. این مقدار بسیار بالاتر از 316L (حدود 24) و پایین تر از درجه های 6Mo (حدود 41-44) است.
س: آیا 904L در برابر ترک خوردگی تنش کلرید مقاومت می کند؟
A: بله، به مراتب بهتر از 316L. محتوای نیکل 23 تا 28 درصد ماتریس آستنیتی را بالاتر از آستانه حساسیت SCC برای اکثر محیط‌های کلرید قرار می‌دهد، اگرچه در شدیدترین شرایط مصون نیست.
س: آیا می توان 904L را بدون عملیات حرارتی پس از جوشکاری جوش داد؟
ج: بله. حداکثر 0.020 درصد کربن از حساس شدن کاربید در ناحیه تحت تأثیر حرارت جلوگیری می کند، بنابراین اتصال جوش داده شده مقاومت در برابر خوردگی خود را حفظ می کند. پرکننده مطابق یا مبتنی بر نیکل برای مطابقت با عملکرد جوش و فلز استفاده می شود.
س: تفاوت بین 904L و 254SMO چیست؟
A: 254SMO یک گرید 6٪ مولیبدن (UNS S31254) با مقاومت در برابر سوراخ شدن و استحکام بالاتر است که برای آب دریا گرم و کلریدهای تهاجمی در نظر گرفته شده است. 904L (4-5% Mo) ارزانتر است و از نظر عملکرد اسید سولفوریک و فسفریک عالی است. انتخاب بر روی محیط انجام می شود: نقطه اسید به 904L، نقطه آب دریا گرم به 6Mo.
