254एसएमओ बनाम 316एल स्टेनलेस स्टील: समुद्री जल और क्लोराइड वातावरण में सुपर ऑस्टेनिटिक प्रदर्शन

254SMO और 316L स्टेनलेस स्टील क्या हैं?

254एसएमओ (यूएनएस एस31254) 6% मोलिब्डेनम के आसपास निर्मित एक सुपर {{2}ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील है, जो उच्च {{4}नाइट्रोजन रसायन उद्देश्य {{5}समुद्री जल और अन्य आक्रामक क्लोराइड वातावरण के लिए डिज़ाइन किया गया है;316एल (यूएनएस एस31603)यह कम {{0}कार्बन, सामान्य {{1}पर्पस ऑस्टेनिटिक ग्रेड है जिसका व्यापक रूप से प्रक्रिया, भोजन और वास्तुशिल्प उद्योगों में उपयोग किया जाता है लेकिन पूर्ण समुद्री जल जोखिम के लिए इंजीनियर नहीं किया गया है।

दोनों ग्रेड एक ऑस्टेनिटिक (चेहरा{0}केंद्रित-घन) क्रिस्टल संरचना साझा करते हैं, एनील्ड स्थिति में गैर-{2}}चुंबकीय होते हैं, और आसानी से वेल्ड करने योग्य होते हैं। अंतर मिश्र धातु सामग्री में निहित है: 254SMO मोलिब्डेनम का लगभग 2.5 गुना, निकल का लगभग दोगुना और 316L का लगभग चार गुना नाइट्रोजन वहन करता है। ये जोड़ सामग्री की लागत और संक्षारण प्रतिरोध सीमा दोनों को बढ़ाते हैं, यही कारण है कि 254SMO को मानक 300-श्रृंखला स्टेनलेस के बजाय "सुपर ऑस्टेनिटिक" ग्रेड के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

स्रोत: एएसटीएम ए240/ए240एम, एएसटीएम ए312/ए312एम, एएसटीएम ए182/ए182एम मानक विनिर्देश।

रासायनिक संरचना में 254SMO और 316L की तुलना कैसे की जाती है?

254SMO में 316L की तुलना में काफी अधिक क्रोमियम, निकल, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन होता है, और यह इन चार तत्वों का संयुक्त वजन है -, किसी एक का नहीं {{3%) जो क्लोराइड हमले के लिए बेहतर प्रतिरोध पैदा करता है।

नीचे दी गई तालिका प्लेट और शीट के लिए एएसटीएम ए240/ए240एम संरचना सीमाएं सूचीबद्ध करती है। वास्तविक मिल प्रमाणित हीट आम तौर पर इन सीमाओं के अंदर ही आते हैं, और ईईटीए दोनों ग्रेडों को पूर्ण मिल परीक्षण रिपोर्ट (एमटीआर) के साथ प्रदान करता है जो हीट संख्या का पता लगा सकते हैं।

स्रोत: UNS S31254 और UNS S31603 के लिए ASTM A240/A240M संरचनागत आवश्यकताएँ।

इनमें से तीन अंतर क्लोराइड सेवा के लिए सबसे अधिक मायने रखते हैं: मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन सीधे तौर पर पिटिंग प्रतिरोध को बढ़ाते हैं, जबकि उच्च निकल सामग्री एम्ब्रिटलिंग इंटरमेटेलिक चरणों (सिग्मा, ची) के खिलाफ ऑस्टेनाइट चरण को स्थिर करती है जो कि उच्च {{0}मोलिब्डेनम मिश्र धातु अन्यथा वेल्डिंग या ऊंचे तापमान सेवा के दौरान बन सकती है।

PREN क्या है, और यह क्लोराइड संक्षारण प्रतिरोध की भविष्यवाणी क्यों करता है?

PREN (पिटिंग रेजिस्टेंस समतुल्य संख्या) एक एकल सूचकांक है जो मिश्र धातु के क्रोमियम, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन सामग्री से गणना की जाती है, और 254SMO का PREN लगभग 43-45 लगभग दोगुना 316L का PREN लगभग 24-26 - है जिसका अर्थ है कि 254SMO स्थानीयकृत जंग शुरू होने से पहले काफी अधिक क्लोराइड सांद्रता को सहन करता है।

मानक सूत्र है:

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

इस सूत्र को ऊपर की मध्य {{0}श्रेणी की रचनाओं पर लागू करना:

*एएसटीएम ए240 के तहत 316एल नाइट्रोजन निर्दिष्ट न्यूनतम नहीं है; 0.05% एक प्रतिनिधि मिल मूल्य है जिसका उपयोग उदाहरणात्मक PREN गणना के लिए किया जाता है। एक सामान्य उद्योग नियम के रूप में, लगभग 40 से ऊपर का पीआरईएन पूर्ण समुद्री जल विसर्जन के लिए उपयुक्तता को इंगित करता है, जबकि कम{5}}से{{6}मध्य 20 के दशक में पीआरईएन आम तौर पर खारे या कम{8}}क्लोराइड पानी तक सीमित होता है।

PREN एक स्क्रीनिंग टूल है, कोई गारंटी नहीं: यह तुलनीय सतह खत्म, तापमान और ठहराव की स्थिति के तहत सापेक्ष गड्ढा प्रतिरोध की भविष्यवाणी करता है, लेकिन यह दरार ज्यामिति, जैव-ईंधन, या निर्माण संबंधित संवेदीकरण के लिए जिम्मेदार नहीं है। अंतिम सामग्री चयन के लिए, PREN का उपयोग वास्तविक क्रिटिकल पिटिंग तापमान (CPT) परीक्षण डेटा के साथ किया जाना चाहिए, जिस पर आगे चर्चा की गई है।

254SMO और 316L समुद्री जल और क्लोराइड पिटिंग परीक्षण में कैसा प्रदर्शन करते हैं?

254SMO परिवेश और मध्यम ऊंचे तापमान पर पूरी क्षमता वाले समुद्री जल को बिना गड्ढों के सहन कर सकता है, जबकि 316L लगभग 15-25 डिग्री से भी कम तापमान पर स्थिर या कम प्रवाह वाले समुद्री जल में गड्ढों और दरारों के क्षरण का खतरा होता है।

इस अंतर का मानक प्रयोगशाला माप क्रिटिकल पिटिंग तापमान (सीपीटी) है, जो एएसटीएम जी48 विधि ए (फेरिक क्लोराइड विसर्जन) के अनुसार निर्धारित किया जाता है। सीपीटी वह न्यूनतम तापमान है जिस पर परीक्षण अवधि के भीतर किसी दिए गए सतह पर गड्ढा बनना शुरू हो जाता है; उच्च सीपीटी का मतलब है कि मिश्रधातु जमने से पहले अधिक गर्म, अधिक आक्रामक क्लोराइड जोखिम को सहन करता है।

स्रोत: एएसटीएम जी48 विधि ए/बी परीक्षण पद्धति; प्रकाशित सीपीटी/सीसीटी श्रेणियां मिल और मिश्र धातु {{1}निर्माता परीक्षण डेटा का प्रतिनिधि हैं और सतह खत्म और गर्मी के अनुसार भिन्न होती हैं।

यही कारण है कि 254SMO समुद्री जल रिवर्स के लिए उद्योग की मानक सामग्री है, {2}ऑस्मोसिस (एसडब्ल्यूआरओ) उच्च दबाव वाले घटक, समुद्री जल का सेवन और शीतलन पाइप, अपतटीय अग्नि जल प्रणाली और ग्रिप गैस डीसल्फराइजेशन स्क्रबर, जबकि 316L आम तौर पर मीठे पानी, कम क्लोराइड प्रक्रिया धाराओं, या रुक-रुक कर, अच्छी तरह से हवादार समुद्री एक्सपोजर तक ही सीमित है। क्लोराइड सांद्रित नहीं होते।

254SMO और 316L के यांत्रिक गुणों की तुलना कैसे की जाती है?

254एसएमओ तुलनीय या थोड़ा कम न्यूनतम बढ़ाव पर 316एल की न्यूनतम उपज शक्ति का लगभग 1.7 से 2 गुना प्रदान करता है, जो समतुल्य दबाव रेटिंग के लिए पतली दीवार वर्गों और कम सामग्री वजन की अनुमति देता है।

स्रोत: ASTM A240/A240M UNS S31254 और UNS S31603 के लिए न्यूनतम यांत्रिक संपत्ति आवश्यकताएँ, कमरे का तापमान, एनील्ड स्थिति।

254SMO की उच्च शक्ति इसे निर्दिष्ट करने के प्राथमिक कारण के बजाय एक द्वितीयक लाभ है: डिजाइनरों को संक्षारण भत्ता और PREN/CPT को क्लोराइड सेवा के लिए नियंत्रण चयन मानदंड के रूप में मानना ​​चाहिए, और संक्षारण प्रतिरोधी ग्रेड पहले ही चुने जाने के बाद दीवार की मोटाई को अनुकूलित करने के अवसर के रूप में शक्ति लाभ का उपयोग करना चाहिए।

254SMO की कीमत 316L से कितनी अधिक है?

254SMO आम तौर पर समान वजन के आधार पर 316L के लगभग 3 से 5 गुना कच्चे सामग्री लागत प्रीमियम को वहन करता है, जो कि लगभग पूरी तरह से इसकी उच्च निकल और मोलिब्डेनम सामग्री द्वारा संचालित होता है, दोनों की कीमत अस्थिर वैश्विक वस्तुओं के रूप में होती है।

इस प्रीमियम को अक्सर साधारण लागत दंड के रूप में गलत समझा जाता है। ऐसे अनुप्रयोगों में जहां 316L को बार-बार निरीक्षण, पैच मरम्मत, या गड्ढे और दरार के क्षरण के कारण समय से पहले प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है, स्वामित्व की कुल लागत (TCO) - जो कई दशकों के परिसंपत्ति जीवन - के दौरान डाउनटाइम, निरीक्षण और प्रतिस्थापन श्रम के लिए लेखांकन करती है, अक्सर उच्च खरीद मूल्य के बावजूद 254SMO का पक्ष लेती है। एक बुनियादी टीसीओ तुलना का वजन होना चाहिए:

1. प्रारंभिक सामग्री और निर्माण लागत (254एसएमओ आमतौर पर 3-5x 316एल प्रति यूनिट वजन)
2. वास्तविक क्लोराइड एक्सपोज़र में पिटिंग से संबंधित विफलता से पहले अपेक्षित सेवा जीवन
3. निरीक्षण आवृत्ति और पहुंच लागत (समुद्र के नीचे, दफन या इंसुलेटेड पाइपिंग इसे तेजी से बढ़ाती है)
4. एक अनियोजित रिसाव बनाम एक नियोजित प्रतिस्थापन चक्र की डाउनटाइम लागत
5. 254SMO के उच्च स्वीकार्य डिज़ाइन तनाव से दीवार की मोटाई में बचत संभव हुई
6. रुक-रुक कर या खारे क्लोराइड के संपर्क वाले और निरीक्षण के लिए आसान पहुंच वाले घटकों के लिए, 316L अक्सर आर्थिक रूप से सही विकल्प रहता है। निरंतर पूर्ण समुद्री जल जोखिम, उपसमुद्र या दुर्गम पाइपिंग के लिए, 254SMO के लिए TCO केस आमतौर पर मजबूत होता है।

कौन से उद्योग और अनुप्रयोग प्रत्येक ग्रेड के पक्ष में हैं?

जहां भी क्लोराइड निरंतर और संकेंद्रित होते हैं, वहां 254एसएमओ को प्राथमिकता दी जाती है - समुद्री जल अलवणीकरण, अपतटीय और समुद्री शीतलन प्रणाली - जबकि 316एल सामान्य प्रक्रिया, भोजन {4}संपर्क और वास्तुशिल्प कार्य के लिए वर्कहॉर्स ग्रेड रहता है जहां क्लोराइड का जोखिम रुक-रुक कर या पतला होता है।

254SMO बनाम 316L पर वेल्डिंग संबंधी कौन सी बातें लागू होती हैं?

254SMO को वेल्ड{3}धातु सूक्ष्म{4}पृथक्करण से बचने के लिए सख्त ताप {{1}इनपुट नियंत्रण और एक अधिक {{2}मिश्र धातु भराव धातु की आवश्यकता होती है, जबकि 316L वेल्ड पारंपरिक मिलान भराव और तुलनात्मक रूप से आरामदायक ताप {{6}इनपुट सीमा के साथ होता है।

क्योंकि 254SMO का संक्षारण प्रतिरोध ठोस घोल में बचे मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन पर निर्भर करता है, वेल्डिंग के दौरान अत्यधिक गर्मी इनपुट से गर्मी प्रभावित क्षेत्र में द्वितीयक चरण (सिग्मा, ची) या नाइट्रोजन की हानि हो सकती है, जिससे स्थानीय स्तर पर PREN आधार से नीचे हो सकता है। मानक अभ्यास इसे कम करता है:

कम ताप इनपुट और इंटरपास तापमान नियंत्रण (आमतौर पर 254SMO के लिए लगभग 150 डिग्री / 300 डिग्री F तक सीमित, बनाम 316L के लिए अधिक अनुमेय सीमा)

तनुकरण और पृथक्करण की क्षतिपूर्ति के लिए मिलान 254SMO भराव के बजाय एक ओवर{0}मिश्र धातु निकेल- आधारित भराव धातु (आमतौर पर AWS A5.14 ERNiCrMo-3, यानी, मिश्र धातु 625 भराव)

ASTM A262 या ASTM G48 के अनुसार वेल्डमेंट के संक्षारण परीक्षण के साथ ASME धारा IX के अनुसार प्रक्रिया योग्यता, अकेले यांत्रिक परीक्षण नहीं

इसके विपरीत, 316L को आमतौर पर कम प्रतिबंधों के साथ मानक GTAW/GMAW/SMAW प्रक्रियाओं के तहत मेल खाने वाले ER316L फिलर के साथ वेल्ड किया जाता है।

दोनों ग्रेडों के लिए, क्लोराइड सेवा में हीट टिंट को हटाने के लिए वेल्ड सफाई (एएसटीएम ए967 के अनुसार पिकलिंग और पैसिवेशन) आवश्यक है, क्योंकि हीट टिंट स्वयं आधार {{2%धातु PREN) की परवाह किए बिना स्थानीय पिटिंग आरंभ स्थल के रूप में कार्य करता है।

आपको 316एल से अधिक 254एसएमओ कब चुनना चाहिए?

जब भी क्लोराइड एक्सपोज़र निरंतर, संकेंद्रित हो, या ऊंचे तापमान या दरारों के साथ संयुक्त हो, तो 254SMO चुनें, और रुक-रुक कर, पतला, या अच्छी तरह से सूखा हुआ क्लोराइड एक्सपोज़र के लिए 316L आरक्षित करें, जहां निरीक्षण और प्रतिस्थापन सीधा हो।

चयन चेकलिस्ट:

• क्लोराइड सांद्रता समुद्री जल स्तर के करीब या उससे अधिक है (≈ 19,000-20,000 पीपीएम क्लोराइड) → 254SMO
• सेवा निरंतर विसर्जन, स्थिर, या दरार वाली है (गैसकेट, जमा, इन्सुलेशन के तहत वेल्ड) → 254SMO
• क्लोराइड युक्त पानी में ऑपरेटिंग तापमान लगभग 25{1}}30 डिग्री से अधिक होता है → 254SMO
• घटक समुद्र में है, दफन है, या अन्यथा निरीक्षण या बदलना महंगा है → 254एसएमओ, पहली लागत पर टीसीओ को प्राथमिकता दें
• क्लोराइड का एक्सपोज़र रुक-रुक कर होता है, पतला होता है, या तरल पदार्थ मुख्य रूप से गैर--क्लोराइड प्रक्रिया माध्यम होता है → 316L
• बजट और लीड समय प्राथमिक बाधाएं हैं और समय-समय पर निरीक्षण के साथ संक्षारण मार्जिन वास्तव में कम → 316एल है
• जब एप्लिकेशन इन मामलों के बीच बैठता है - खारा पानी, आर्द्र तटीय वातावरण, या रुक-रुक कर होने वाला समुद्री पानी का छींटा - तो 2205 (यूएनएस एस32205) जैसा डुप्लेक्स ग्रेड एक मध्यवर्ती पीआरईएन और लागत बिंदु की पेशकश कर सकता है, और दोनों ऑस्टेनिटिक विकल्पों के साथ मूल्यांकन करने लायक है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: क्या 254एसएमओ सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के समान है?

उत्तर: नहीं {{0}एसएमओ पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक माइक्रोस्ट्रक्चर के साथ एक सुपर ऑस्टेनिटिक ग्रेड है, जबकि सुपर डुप्लेक्स ग्रेड (जैसे 2507) में मिश्रित ऑस्टेनाइट {{2}फेराइट संरचना होती है। सुपर डुप्लेक्स आम तौर पर 254SMO की तुलना में उच्च शक्ति और कम निकल/मोलिब्डेनम लागत प्रदान करता है, लेकिन 254SMO आमतौर पर वेल्ड करना आसान होता है और इसकी सेवा तापमान सीमा व्यापक होती है।

प्रश्न: क्या 254SMO और 316L को एक साथ वेल्ड किया जा सकता है?

उत्तर: हाँ, 254SMO और 316L के बीच असमान वेल्ड ट्रांज़िशन पाइपिंग में आम हैं, लेकिन जोड़ को आधार धातु से मेल खाने वाले भराव के बजाय एक अधिक मिश्रित भराव धातु (आमतौर पर ERNiCrMo-3 / मिश्र धातु 625) के साथ बनाया जाना चाहिए, और वेल्ड प्रक्रिया तदनुसार योग्य होनी चाहिए।

प्रश्न: क्या 254SMO कभी समुद्री जल में गिरता है?

उत्तर: हाँ, अत्यधिक परिस्थितियों में: बायोफ़्यूलिंग नियंत्रण के लिए बहुत अधिक क्लोरीनीकरण, गंभीर दरारें, या इसके डिज़ाइन लिफाफे के ऊपर ऊंचा तापमान अभी भी गड्ढे की शुरुआत कर सकता है।

प्रश्न: क्या 316एल समुद्री जल के लिए कभी भी स्वीकार्य है?

उ: 316L को आम तौर पर निरंतर पूर्ण {{1}शक्ति समुद्री जल जोखिम के लिए अनुशंसित नहीं किया जाता है। यह अल्पावधि, कम तापमान, अच्छी तरह से फ्लश या रुक-रुक कर खारेपन के लिए स्वीकार्य हो सकता है, लेकिन प्रकाशित सीपीटी डेटा से पता चलता है कि विशिष्ट समुद्री जल स्थितियों के तहत इसमें गड्ढे और दरारों के क्षरण का खतरा होता है।

प्रश्न: 316L घटक समकक्ष 254SMO घटक से कितना भारी है?

उत्तर: क्योंकि 254एसएमओ की न्यूनतम उपज शक्ति 316एल की लगभग 1.7 से 2 गुना है, एक दबाव {{4}रेटेड 254एसएमओ घटक अक्सर समान डिजाइन दबाव के लिए एक पतली दीवार अनुभाग का उपयोग कर सकता है, जो आंशिक रूप से प्रति यूनिट वजन की इसकी उच्च लागत को ऑफसेट करता है। सटीक बचत गवर्निंग डिज़ाइन कोड और दबाव वर्ग पर निर्भर करती है।