هنگام مهندسی سیستم‌های لوله‌کشی سنگین-برای نفت و گاز، پالایش شیمیایی، تولید برق یا صنایع دریایی، انتخاب بین316L (UNS S31603)و316Ti (UNS S31635)نیاز به درک دقیق متالورژی دارد. هر دو آلیاژ عمر مفید استثنایی دارند، اما ساختارهای شیمیایی متمایز آنها عملکرد آنها را تحت تنش های حرارتی و شیمیایی شدید دیکته می کند.
مشخصات فنی و ترکیب شیمیایی
تفاوت اصلی بین این دو درجه در نحوه دستیابی به مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای (حساسیت) در طول جوشکاری یا قرار گرفتن در معرض حرارت طولانی مدت است.
316 لیتر (کم کربن):محتوای کربن را تا حداکثر 0.030٪ کاهش می دهد. این آستانه پایین تشکیل کاربیدهای مضر کروم را در امتداد مرزهای دانه در حین جوشکاری به حداقل می رساند.
316 Ti (تیتانیوم تثبیت شده):شامل افزودن عمدی تیتانیوم (معمولاً 5 برابر کربن تا 0.70٪). تیتانیوم ترجیحاً با کربن واکنش می دهد تا کاربیدهای تیتانیوم پایدار (TiC) را تشکیل دهد و کروم را کاملاً دست نخورده باقی می گذارد تا دفاع در برابر خوردگی حفظ شود.
| عنصر (%) | 316L (UNS S31103) | 316Ti (UNS S31635) |
| کربن (C) | کمتر یا مساوی 0.030 | کمتر یا مساوی 0.080 |
| کروم (کروم) | 16.0 - 18.0 | 16.0 - 18.0 |
| نیکل (Ni) | 10.0 - 14.0 | 10.0 - 14.0 |
| مولیبدن (Mo) | 2.00 - 3.00 | 2.00 - 3.00 |
| تیتانیوم (Ti) | - | 5xC تا 0.70 |
عملکرد دمای بالا-و مقاومت خزشی
آستانه های دما نشان دهنده یک نقطه تصمیم گیری بحرانی بین این مواد است.
316L در برابر حساسیت تا حدود 450 درجه بسیار موثر است. بالاتر از این حد، استحکام مکانیکی آن کاهش می یابد و قرار گرفتن در معرض مداوم می تواند باعث زوال تدریجی مرز دانه شود.
316Ti به طور خاص برای عملیات گسترده در منطقه حساس حساس 425 درجه تا 815 درجه مهندسی شده است. کاربیدهای تیتانیوم شبکه ریزساختاری را قفل می‌کنند و قدرت تسلیم مکانیکی عالی و عملکرد خزشی{4}}در دماهای عملیاتی بالا ارائه می‌دهند.
مقایسه خواص مکانیکی
به دلیل تثبیت تیتانیوم، 316Ti آستانه‌های مقاومت تسلیم کمی بالاتری نسبت به همتای کربن پایین خود نشان می‌دهد.
لوله فولادی ضد زنگ 316L:مقاومت تسلیم بیشتر یا مساوی 170 مگاپاسکال، مقاومت کششی بیشتر یا مساوی 485 مگاپاسکال
لوله فولادی ضد زنگ 316Ti:مقاومت تسلیم بیشتر یا مساوی 205 مگاپاسکال، مقاومت کششی بیشتر یا مساوی 515 مگاپاسکال
نکات قابل جوشکاری و ساخت
هر دو ماده جوش پذیری عالی را از طریق روش های همجوشی استاندارد (TIG، MIG، SAW) نشان می دهند. با این حال، مدیریت ساخت متفاوت است:
316Lبه طور گسترده ای در نظر گرفته می شود که جوشکاری و پرداخت آسان تر باشد. فقدان آخال های تیتانیوم جوش های صاف تر و تمیزتر ایجاد می کند و امکان پرداخت سطح براق{{1} بالا بدون رگه های ساختاری را فراهم می کند.
316 Tiجوش نیاز به کنترل دقیق پارامتر دارد. ذرات کاربید تیتانیوم می توانند رگه های سطحی ظریف ("دم دنباله دار") را در حین پرداخت دقیق ایجاد کنند. در نتیجه، در درجه اول برای تاسیسات صنعتی کاربردی مشخص شده است تا اجزای تزئینی معماری یا بسیار زیبا.
برنامه های کاربردی صنعتی و انتخاب تدارکات
لوله فولادی ضد زنگ 316L را برای موارد زیر انتخاب کنید:
پردازش شیمیایی و تجهیزات دارویی که نیاز به پرداخت داخلی صاف دارند.
زیرساخت های دریایی و تنظیمات پردازش ساحلی در معرض سطوح بالای کلرید در دمای محیط.
پروژه‌هایی با استفاده از-جوشکاری دیوارهای سنگین که عملیات حرارتی پس از جوشکاری ممکن نیست.
لوله فولادی ضد زنگ 316Ti را برای موارد زیر انتخاب کنید:
مبدل های حرارتی، لوله های دیگ بخار و اجزای سوپرهیتر که بین 500 درجه تا 800 درجه کار می کنند.
سیستم های اگزوز خودرو و آسترهای پشته ای صنعتی.
محیط‌های تصفیه شیمیایی با دمای بالا که در آن تنش‌های مکانیکی و نوسانات حرارتی به طور همزمان رخ می‌دهند.
تست کیفیت ضروری و انطباق بین المللی
برای اطمینان از یکپارچگی خط لوله، تمام سفارشات صنعتی باید در برابر پروتکل های کنترل کیفیت دقیق تأیید شوند. هنگام بازرسی گزارش‌های آزمایش مواد (MTR)، مطابقت کامل با معیارهای زیر را تأیید کنید:
استانداردهای ساخت:ASTM A312 (لوله‌های سرد کار شده و بدون درز)، ASME SA312 یا EN 10216-5 / EN 10217-7.
آزمایش هیدرواستاتیک یا غیرمخرب{0} (NDT):آزمایش 100٪ جریان گردابی یا اولتراسونیک برای تأیید یکپارچگی دیوار و تشخیص عیوب داخلی پنهان جوش.
تست های تایید خوردگی:تست خوردگی بین دانه‌ای مطابق با ASTM A262 Practice E (تست Strauss) یا تمرین A برای تأیید اثربخشی کاهش کربن یا تثبیت تیتانیوم.
