316L बनाम 316H स्टेनलेस स्टील: कार्बन सामग्री, रेंगने की शक्ति, और उच्च -तापमान चयन

किसी भी सामग्री इंजीनियर से दो सबसे आम ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स का नाम बताने के लिए कहें, और वे कहेंगे316Lऔर 316H - अक्सर यह महसूस किए बिना कि ये दोनों "भाई-बहन" पूरी तरह से विपरीत कार्यों के लिए डिज़ाइन किए गए थे {{2}L रासायनिक संयंत्रों, समुद्री उपकरणों और खाद्य प्रसंस्करण का वेल्डेबल, संक्षारण प्रतिरोधी वर्कहॉर्स है {{4}H उच्च तापमान विशेषज्ञ है, जो वर्षों या दशकों तक ऊंचे तापमान पर तनाव में रहने पर धातुओं से होने वाली धीमी, स्थायी विकृति को रोकने के लिए बनाया गया है।

दो ग्रेडों के बीच का पूरा अंतर दो चर में आता है: कार्बन सामग्री और अनाज का आकार {{0} वेल्ड संवेदीकरण को रोकने के लिए एल कैप्स कार्बन 0.03% पर है {{2} एच को 0.04% और 0.10% के बीच कार्बन की आवश्यकता होती है और साथ ही एएसटीएम संख्या {{5 }} या मोटे अनाज के आकार की आवश्यकता होती है, जो दोनों रेंगने की शक्ति को अधिकतम करते हैं। यह "बेहतर या ख़राब" तुलना नहीं है - यह "सही तापमान के लिए सही उपकरण" तुलना है। दबाव सेवा में 425 डिग्री (800 डिग्री फ़ारेनहाइट) से ऊपर 316एल का उपयोग करने से रेंगने की विफलता का खतरा होता है; वेल्डेड रासायनिक टैंक के लिए 316H का उपयोग अंतर-दानेदार जंग को आमंत्रित करता है। किसी भी दिशा में गलत ग्रेड का चयन करने से संयंत्र बंद हो गया, जहाज टूट गया और भयावह विफलताएँ हुईं।

एक वाक्य में निर्णय नियम: 425 डिग्री से नीचे (800 डिग्री फ़ारेनहाइट) और वेल्डेड या संक्षारण -गंभीर, 316एल चुनें; 425 डिग्री से ऊपर जहां रेंगने की शक्ति और ASME कोड उच्च तापमान रेटिंग मायने रखती है, 316H चुनें। दोनों ग्रेड पूरक हैं, विनिमेय नहीं हैं - और उन्हें भ्रमित करना प्रक्रिया और बिजली उद्योगों में सबसे आम सामग्री चयन त्रुटियों में से एक है।

रासायनिक संरचना - कार्बन सामग्री और अनाज के आकार की आवश्यकता

316L और316Hसमान मूल रसायन शास्त्र साझा करें - 16-18% क्रोमियम, 10 - 14% निकल, और 2-3% मोलिब्डेनम - और कार्बन सामग्री और अनाज के आकार में भिन्न होता है {{4}L कार्बन को 0.03% (अधिकतम वेल्डेबिलिटी) पर कैप करता है, जबकि 316H 0.04-0.10% के कार्बन के साथ-साथ एएसटीएम नंबर . 7 या मोटे अनाज के अनिवार्य मोटे अनाज के आकार को निर्दिष्ट करता है। दोनों ग्रेडों में मोलिब्डेनम पूरे 316 परिवार को 304 से अलग करता है: यह क्लोराइड वातावरण में गड्ढों और दरारों के क्षरण के लिए प्रतिरोध प्रदान करता है।

316L (UNS S31603) और 316H (UNS S31609) दोनों 300 श्रृंखला में ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील वाले मोलिब्डेनम - हैं। 316L में "L" का अर्थ "निम्न कार्बन" (0.03% से कम या उसके बराबर) है। 316H में "H" का अर्थ "उच्च कार्बन" (0.04-0.10%) है, और इसमें एक अतिरिक्त आवश्यकता होती है जो किसी अन्य 300-श्रृंखला ग्रेड में नहीं होती है: एएसटीएम नंबर . 7 या उससे अधिक मोटे अनाज का आकार। यह अनाज के आकार की आवश्यकता है जो 316एच को केवल ऊंचे कार्बन के साथ सादे 316 से मौलिक रूप से अलग बनाती है - मोटे अनाज रेंगने के प्रतिरोध के लिए आवश्यक है, और यह मिल परीक्षण रिपोर्ट पर माइक्रोस्ट्रक्चरल परीक्षा द्वारा सत्यापित है।

कार्बन सामग्री दो ग्रेडों को विपरीत दिशाओं में क्यों इंगित करती है?

316-श्रृंखला स्टेनलेस स्टील में कार्बन दो विरोधी भूमिकाएँ निभाता है। उच्च तापमान पर, कार्बन महीन क्रोमियम कार्बाइड अवक्षेप बनाकर धातु को मजबूत करता है जो रेंगने वाले विरूपण के खिलाफ अनाज की सीमाओं को पिन करता है - यही कारण है कि 316H को 0.04% न्यूनतम कार्बन की आवश्यकता होती है। लेकिन वेल्डिंग के दौरान, वही कार्बन अनाज की सीमाओं में स्थानांतरित हो जाता है और क्रोमियम को नष्ट कर देता है, जिससे इंटरग्रेन्युलर संक्षारण (संवेदीकरण) होता है। यही कारण है कि 316L कार्बन को 0.03% पर कैप करता है। संक्षेप में: कार्बन 316H की उच्च तापमान शक्ति का स्रोत है, और 316L कार्बन की अनुपस्थिति वेल्ड अखंडता का स्रोत है। आपको एक ही रसायन विज्ञान में दोनों लाभ नहीं मिल सकते - यही कारण है कि दो ग्रेड मौजूद हैं।

इस व्यापार को समझने के लिए, कार्बन परमाणुओं को दो अलग-अलग तापमानों पर दो अलग-अलग कार्य करते हुए चित्रित करें। 425 {5 870 डिग्री (800 6 6 1,600 डिग्री फ़ारेनहाइट) में, वेल्ड के गर्मी प्रभावित क्षेत्र में 7 इंच की संवेदीकरण सीमा होती है। इस क्षति का कारण बनता है, इसलिए वेल्डेड 316L वेल्ड-पश्चात ताप उपचार के बिना संक्षारण प्रतिरोधी रहता है।

लेकिन निरंतर उच्च तापमान (लगभग 500-700 डिग्री) पर, कहानी उलट जाती है। भार के नीचे धातु का धीमा खिंचाव - मुख्य रूप से अनाज की सीमाओं के एक-दूसरे से खिसकने और अव्यवस्था की गति के कारण होता है। अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम कार्बाइड कणों का एक अच्छा फैलाव पिन की तरह काम करता है जो सीमाओं को जगह में लॉक कर देता है, नाटकीय रूप से रेंगना धीमा कर देता है। यह बिल्कुल मजबूत करने वाला तंत्र है जो 316H का उच्च कार्बन प्रदान करता है, इन पिनिंग कार्बाइड को बनाने के लिए लगभग कोई कार्बन नहीं होता है, जो उच्च तापमान पर तेजी से रेंगता है। लाभ को जोड़ते हुए, 316H के मोटे अनाज के आकार का मतलब प्रति इकाई मात्रा में कम अनाज सीमाएँ हैं - और चूँकि अनाज की सीमाएँ रेंगने में कमजोर कड़ी हैं, कम सीमाएँ बेहतर रेंगने वाले प्रतिरोध के बराबर होती हैं।

अनाज के आकार की आवश्यकता - जो 316एच को वास्तव में "एच" बनाती है

एएसटीएम नं. यही कारण है कि 316H के लिए एक सामग्री परीक्षण रिपोर्ट में अनाज का आकार - दिखाना चाहिए, सही कार्बन के साथ 316 सामग्री लेकिन एक बढ़िया अनाज 316H नहीं है और क्रीप सेवा में समान प्रदर्शन नहीं करेगा।

अनाज का आकार ASTM E112 द्वारा मापा जाता है और एक संख्या के रूप में रिपोर्ट किया जाता है; अधिक संख्या का मतलब है बारीक अनाज। एक सामान्य एनील्ड 316एल का ग्रेन आकार एएसटीएम नंबर . 5-8 होता है, जो अक्सर सॉल्यूशन एनीलिंग के बाद महीन होता है {{4}एच, जिसे जानबूझ कर एएसटीएम नंबर . 7 या मोटे (आमतौर पर व्यवहार में नहीं . 3-7) के ग्रेन साइज के साथ उत्पादित किया जाता है, जो नियंत्रित सॉल्यूशन {{7}एनीलिंग तापमान और समय के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। यह स्टेनलेस स्टील के कुछ मामलों में से एक है जहां एक "मोटा" माइक्रोस्ट्रक्चर "बेहतर" होता है - एक प्रति-सहज ज्ञान युक्त बिंदु जो उन इंजीनियरों को भ्रमित करता है जिन्होंने सीखा है कि बारीक अनाज का आकार कमरे के तापमान की ताकत और कठोरता में सुधार करता है। सच्चाई यह है कि बारीक अनाज कमरे के तापमान पर मदद करता है, लेकिन मोटा अनाज रेंगने वाले तापमान पर जीत जाता है।

[स्रोत] एएसटीएम ए240/ए240एम - क्रोमियम और क्रोमियम के लिए मानक विशिष्टता -निकल स्टेनलेस स्टील प्लेट, शीट और स्ट्रिप। एएसटीएम ई112 - औसत अनाज का आकार निर्धारित करने के लिए मानक परीक्षण विधियाँ।

यांत्रिक विशेषताएं

एनील्ड स्थिति में कमरे के तापमान पर, 316H में 316L (515 MPa बनाम 485 MPa तन्यता; 205 MPa बनाम 170 MPa उपज) की तुलना में थोड़ा अधिक न्यूनतम तन्यता और उपज शक्ति होती है, क्योंकि उच्च कार्बन सामग्री मामूली वर्षा को मजबूत बनाती है। हालाँकि, यह 6-15% का अंतर छोटा है, और दोनों ग्रेड लचीले और गठन योग्य हैं। कमरे के तापमान में भिन्नता एक ग्रेड को दूसरे के मुकाबले चुनने का कारण नहीं है - वास्तविक विभेदक केवल ऊंचे तापमान पर ही दिखाई देता है।

ऊंचा -तापमान की ताकत और एएसएमई स्वीकार्य तनाव विभाजन

निर्णायक यांत्रिक अंतर लगभग 425 डिग्री (800 डिग्री फारेनहाइट) से ऊपर दिखाई देता है। एएसएमई बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड सेक्शन II, भाग डी 316एल के लिए स्वीकार्य तनाव मूल्यों को केवल 800 डिग्री फ़ारेनहाइट (427 डिग्री) तक सूचीबद्ध करता है, उससे अधिक, 316एल में कोई कोड नहीं है, स्वीकार्य तनाव सूचीबद्ध नहीं है, क्योंकि इसकी रेंगने की शक्ति की विश्वसनीय गारंटी नहीं है, इसके विपरीत, एच, 1,500 डिग्री फ़ारेनहाइट (816 डिग्री) तक सूचीबद्ध है। यह एकल तथ्य व्यावहारिक नियम है जो दबाव पोत और पाइपिंग डिज़ाइन में संपूर्ण 316एल बनाम 316एच चयन निर्णय को नियंत्रित करता है।

316L पर 800 डिग्री F (427 डिग्री) की सीमा का कारण रेंगना है। पिघलने बिंदु (केल्विन में व्यक्त) के लगभग 0.4 गुना से अधिक तापमान पर, धातुएं अपने कमरे के तापमान से काफी नीचे भार के तहत स्थायी रूप से विकृत होने लगती हैं। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के लिए, यह रेंगना व्यवस्था लगभग 500 डिग्री (930 डिग्री फ़ारेनहाइट) से शुरू होती है, और 600 डिग्री (1,112 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक यह डिज़ाइन पर हावी हो जाती है। चूँकि 316L में न तो कार्बन है और न ही रेंगने का विरोध करने के लिए मोटा अनाज, ASME इसके लिए 800 डिग्री F - से ऊपर स्वीकार्य तनाव प्रकाशित नहीं करता है, एक डिजाइनर सचमुच कोड के लिए 316L का उपयोग नहीं कर सकता है {{17} 600 डिग्री {{19}H पर मुद्रित दबाव घटक, जो विशेष रूप से रेंगने के लिए इंजीनियर किया गया है, कोड को सूचीबद्ध स्वीकार्य तनाव को 1,500 डिग्री F (816 डिग्री) तक बनाए रखता है।

[स्रोत] एएसएमई बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड, खंड II, भाग डी - गुण (मीट्रिक)। दिखाए गए मान प्रतिनिधि हैं; डिज़ाइन के लिए वर्तमान कोड संस्करण से परामर्श लें।

रेंगने की शक्ति

रेंगना किसी धातु की धीमी, स्थायी विकृति है जिसे उच्च तापमान - पर तनाव के तहत रखा जाता है, यहां तक ​​कि उसके कमरे के तापमान से काफी नीचे तनाव में भी रखा जाता है। एक पाइप जो 20 डिग्री पर आसानी से 100 बार पकड़ सकता है, 600 डिग्री पर धीरे-धीरे फूल सकता है, पतला हो सकता है और उसी दबाव में महीनों या वर्षों में टूट सकता है। बॉयलर ट्यूब, सुपरहीटर हेडर, रिफाइनरी फर्नेस ट्यूब और स्टीम पाइपिंग - जैसे उच्च तापमान वाले उपकरणों में क्रीप प्रमुख विफलता तंत्र है और यह वास्तव में विफलता मोड है जिसका प्रतिरोध करने के लिए 316H को इंजीनियर किया गया है और 316L को नहीं।

क्रीप को सहजता से समझने के लिए, गर्म कारमेल या नरम पनीर का एक टुकड़ा खींचने के बारे में सोचें। धीरे से खींचो और यह धीरे-धीरे और स्थायी रूप से खिंचता है - यह पीछे नहीं हटता। धातुएँ उच्च तापमान पर भी यही काम करती हैं: धातु के अंदर के परमाणु भार के तहत चलने और पुनर्व्यवस्थित करने के लिए पर्याप्त तापीय ऊर्जा प्राप्त करते हैं। समय के साथ, यह परमाणु गति स्थायी विकृति के रूप में जमा हो जाती है। कमरे के तापमान पर, यह गति इतनी धीमी होती है कि मानव जीवनकाल में यह अप्रासंगिक हो जाती है। 600 डिग्री पर, यह इतनी तेजी से होता है कि कुछ वर्षों में एक दबाव पोत टूट सकता है - यही कारण है कि रेंगना, ताकत पैदा नहीं करता है, उच्च तापमान डिजाइन को नियंत्रित करता है।

रेंगना आमतौर पर रेंगने की ताकत से पहचाना जाता है: तनाव जो एक निर्दिष्ट तापमान पर एक निर्दिष्ट समय के बाद फ्रैक्चर का कारण बनता है, आमतौर पर 100,000 घंटे (लगभग 11.4 वर्ष) पर रिपोर्ट किया जाता है। उदाहरण के लिए, किसी सामग्री में 600 डिग्री पर 100 एमपीए की 1,00,000 - घंटे की रेंगने की शक्ति हो सकती है, जिसका अर्थ है कि 100 एमपीए पर लोड किया गया एक घटक, औसतन, टूटने से पहले 100,000 घंटे तक जीवित रहेगा। डिज़ाइन कोड उच्च तापमान पर स्वीकार्य तनाव निर्धारित करने के लिए, सुरक्षा कारक द्वारा विभाजित इन रेंगना टूटना मूल्यों का उपयोग करते हैं - यही कारण है कि 316L में 800 डिग्री F से ऊपर कोई स्वीकार्य तनाव नहीं है।

क्यों 316एच 316एल से बेहतर रेंगने का प्रतिरोध करता है

316एच दो सुदृढ़ीकरण तंत्रों के माध्यम से रेंगने का प्रतिरोध करता है जिनमें 316एल का अभाव है: (1) उच्च कार्बन (0.04-0.10%) अनाज की सीमाओं पर बारीक क्रोमियम कार्बाइड अवक्षेपित करता है, जो सीमाओं को पिन करता है और उन्हें फिसलने से रोकता है; (2) मोटे अनाज का आकार (एएसटीएम संख्या {{5 }} या मोटा) का अर्थ है प्रति इकाई आयतन में कम अनाज सीमाएँ, और चूँकि अनाज सीमाएँ रेंगने में कमजोर कड़ी हैं, कम सीमाएँ कम रेंगने के बराबर होती हैं . 316 एल में कोई तंत्र नहीं है, इसलिए यह उच्च तापमान पर काफी तेजी से रेंगता है।

तंत्र 1 - कार्बाइड पिनिंग। 316H में, कार्बन अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम समृद्ध M₂₃C₆ कार्बाइड का फैलाव बनाता है। ये कार्बाइड अनाज की सीमाओं के माध्यम से संचालित पिन की तरह काम करते हैं, आसन्न अनाज को एक साथ लॉक करते हैं और सीमा के खिसकने का विरोध करते हैं जो रेंगने वाले विरूपण को प्रेरित करता है। एल, लगभग कोई कार्बन नहीं होने के कारण, इन पिनिंग कार्बाइडों का बहुत कम निर्माण करता है, इसलिए इसकी अनाज सीमाएं उच्च तापमान पर लोड के तहत अधिक स्वतंत्र रूप से स्लाइड करती हैं।

तंत्र 2 - मोटा अनाज. रेंगने वाली विकृति अनाज की सीमाओं पर केंद्रित होती है क्योंकि सीमाएं वह होती हैं जहां परमाणु संरचना अव्यवस्थित होती है। एक महीन कण वाली सामग्री की कई सीमाएँ होती हैं (अधिक कमज़ोर कड़ियाँ); मोटे अनाज वाले पदार्थ में बहुत कम मात्रा होती है। एएसटीएम ग्रेन साइज संख्या . 7 या मोटे की आवश्यकता के द्वारा, 316एच कमजोर कड़ियों की संख्या को कम करता है, सीधे रेंगने की दर को कम करता है। यह धातु विज्ञान में एक दुर्लभ मामला है जहां मोटे अनाज बेहतर है - जो कि कमरे के तापमान की ताकत और कठोरता के लिए महीन अनाज की पसंद के ठीक विपरीत है।

संयुक्त प्रभाव पर्याप्त है. 600 डिग्री (1,112 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर, 316एच की 100,000 - घंटे की रेंगने की शक्ति, समकक्ष आधार रसायन विज्ञान के 316 एल की तुलना में लगभग 30-60% अधिक है। व्यावहारिक रूप से, एक 316H बॉयलर ट्यूब 316L ट्यूब की तुलना में दो से तीन गुना अधिक समय तक 600 डिग्री पर समान भाप भार ले जा सकता है - या समान डिज़ाइन जीवन के लिए अधिक भार ले जा सकता है। 20-30 साल के डिज़ाइन जीवन वाले उपकरणों के लिए, यह अंतर सफलता और समय से पहले विफलता के बीच का अंतर है।

क्रीप एप्लिकेशन - जहां 316एच अपनी कमाई बरकरार रखता है

316H, 500-5-700 डिग्री (930-6-1,290 डिग्री फारेनहाइट) रेंज में उच्च तापमान सेवा के लिए मानक सामग्री है, विशेष रूप से बिजली उत्पादन और रिफाइनिंग में: बॉयलर सुपरहीटर और रिहीटर ट्यूब, स्टीम हेडर और स्टीम पाइपिंग, रिफाइनरी भट्टी और सुधारक ट्यूब, और उच्च तापमान रिएक्टर जहाज और हीट एक्सचेंजर ट्यूबिंग। इसे विशेष रूप से वहां चुना जाता है जहां दीर्घकालिक रेंगने की शक्ति - न कि केवल अल्पकालिक गर्म शक्ति - शासी डिजाइन मानदंड है।

उच्च-तापमान चयन

316एल बनाम 316एच निर्णय में सबसे महत्वपूर्ण संख्या 425 डिग्री (800 डिग्री फ़ारेनहाइट) है। इस तापमान से नीचे, 316L पूरी तरह से स्वीकार्य है और आमतौर पर इसकी बेहतर वेल्डेबिलिटी और इंटरग्रेनुलर जंग के प्रतिरोध के कारण बेहतर विकल्प है। इस तापमान से ऊपर, किसी भी कोड शासित दबाव अनुप्रयोग में, 316L की अनुमति नहीं है और 316H (या अन्य क्रीप-रेटेड मिश्र धातु) अनिवार्य हो जाता है। इस सीमा को याद रखें: यह 316L बनाम 316H के अधिकांश प्रश्नों को हल करता है।

एल{{1}ग्रेड के लिए 800 डिग्री एफ की सीमा मनमानी नहीं है - यह एएसएमई बीपीवीसी सेक्शन II, भाग डी में लिखा गया है, जो 800 डिग्री एफ से ऊपर 316एल के लिए स्वीकार्य तनावों को सूचीबद्ध नहीं करता है। क्योंकि एएसएमई सेक्शन VIII (दबाव वाहिकाओं) और एएसएमई बी31.3 (प्रोसेस पाइपिंग) के लिए डिजाइनरों को इन सूचीबद्ध स्वीकार्य तनावों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है, एक कोड{7}}मुद्रांकित घटक कानूनी रूप से 316एल से ऊपर का उपयोग नहीं कर सकता है। 800 डिग्री फ़ारेनहाइट। यह सच है, भले ही कोई आपूर्तिकर्ता आपको बताता हो कि 316एल को 600 डिग्री - पर "पकड़े रहना चाहिए", सामग्री भौतिक रूप से कुछ समय तक जीवित रह सकती है, लेकिन इसका कोई कोड {14}अनुमोदित तनाव आधार नहीं है, और इसके रेंगने के जीवन की गारंटी नहीं है।

तापमान चयन सीढ़ी

ऑक्सीकरण - अन्य उच्च -तापमान सीमा

यहां तक ​​कि 316H में भी ऊपरी सेवा तापमान होता है। हवा में लगभग 870 डिग्री (1,600 डिग्री फ़ारेनहाइट) से ऊपर, 316एच पर सुरक्षात्मक क्रोमियम ऑक्साइड स्केल टूटना शुरू हो जाता है, और निरंतर सेवा के कारण प्रगतिशील ऑक्सीकरण (स्केलिंग) और अनुभाग का नुकसान होता है। लगभग 870 डिग्री से ऊपर निरंतर सेवा के लिए, गर्मी प्रतिरोधी ग्रेड (जैसे 310एस या 253एमए) या निकल मिश्र धातु (जैसे इनकोनेल 625 या 601) पर स्विच करें। 816 डिग्री और 870 डिग्री के बीच, 316एच का उपयोग रुक-रुक कर या हल्के भार के तहत किया जा सकता है, लेकिन ऑक्सीकरण जीवन का मूल्यांकन हर मामले में किया जाना चाहिए।

उच्च तापमान संक्षारण मूल रूप से जलीय संक्षारण से भिन्न होता है जो कम तापमान पर हावी होता है। कम तापमान पर, संक्षारण इलेक्ट्रोकेमिकल होता है - इसके लिए तरल इलेक्ट्रोलाइट की आवश्यकता होती है। उच्च तापमान पर, संक्षारण ऑक्सीकरण होता है - धातु गैस में ऑक्सीजन, सल्फर या कार्बन के साथ सीधे प्रतिक्रिया करती है। 316H में क्रोमियम एक सुरक्षात्मक Cr₂O₃ स्केल बनाता है जो लगभग 870 डिग्री तक ऑक्सीकरण का प्रतिरोध करता है। इसके ऊपर, स्केल कम सुरक्षात्मक हो जाता है, और अंतर्निहित धातु का उत्तरोत्तर उपभोग होता जाता है।

यही कारण है कि "उच्च तापमान" सामग्री चयन में दो स्वतंत्र प्रश्न हैं: "क्या रेंगने की ताकत पर्याप्त है?" और "क्या धातु ऑक्सीकरण हो जाएगी?" - और ग्रेड का चयन करने से पहले दोनों का उत्तर दिया जाना चाहिए।

वेल्डिंग और संवेदीकरण

यहां 316 परिवार की मुख्य विडंबना है: वही कार्बन जो 316H को उच्च तापमान रेंगने की ताकत देता है, वही कार्बन है जो 316H को वेल्ड संवेदीकरण के प्रति संवेदनशील बनाता है। जब 316H को वेल्ड किया जाता है और ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र 425°9870 डिग्री से गुजरता है, तो इसका कार्बन अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम कार्बाइड के रूप में अवक्षेपित हो जाता है, जिससे क्रोमियम कम हो जाता है और यदि घटक बाद में संक्षारक जलीय वातावरण के संपर्क में आता है, तो अंतरकणीय जंग के लिए संवेदनशीलता पैदा होती है। L, लगभग कोई कार्बन नहीं, इस जोखिम के बिना सफाई से वेल्ड होता है। 316L वेल्डेड, कम तापमान, संक्षारक सेवा के लिए मानक विकल्प है।

यह व्यापार {{0} बंद है, यही कारण है कि दोनों ग्रेड प्रतिस्पर्धा करने के बजाय पूरक हैं {{1} एच घटक (बॉयलर ट्यूब, स्टीम हेडर) भाप या दहन गैस में 500 डिग्री से ऊपर काम करते हैं - ऐसे वातावरण जहां जलीय अंतरकणीय संक्षारण नहीं होता है, इसलिए संवेदीकरण एक व्यावहारिक चिंता का विषय नहीं है। संक्षारण एक वास्तविक ख़तरा है, इसलिए कम {{6}कार्बन लाभ आवश्यक है। गलत ग्रेड चुनना इस तर्क को उलट देता है और विफलता को आमंत्रित करता है।

316एल बनाम 316एच के लिए वेल्डिंग अभ्यास

क्या आप 316L से 316H तक वेल्ड कर सकते हैं?

हां - 316एल और 316एच धातुकर्म संगत हैं और इन्हें एक साथ वेल्ड किया जा सकता है, लेकिन भराव धातु और सेवा तापमान पर एक साथ विचार किया जाना चाहिए। कम तापमान वाले जोड़ के लिए, ER316L फिलर का उपयोग करें ताकि वेल्ड धातु संवेदीकरण का प्रतिरोध कर सके। उच्च तापमान वाले क्रीप जोड़ के लिए, वेल्ड धातु में समान कार्बन और 316H बेस मेटल - के समान रेंगने की ताकत होनी चाहिए, क्रीप जोड़ में कम {9}कार्बन भराव का उपयोग करने से एक कमजोर लिंक बनता है जो पहले रेंगने में विफल हो जाता है। उच्च तापमान 316एच जोड़ों की विशिष्ट भराव धातु आवश्यकताओं के लिए लागू कोड (एएसएमई बी31.3, खंड VIII) से परामर्श लें।

यह एक सूक्ष्म लेकिन महत्वपूर्ण बिंदु है जिसे इंजीनियर अक्सर नज़रअंदाज कर देते हैं। कमरे के तापमान पर वेल्डेड जोड़ में, वेल्ड धातु आमतौर पर आधार धातु से अधिक मजबूत होती है, इसलिए थोड़ा कमजोर वेल्ड अभी भी स्वीकार्य है। लेकिन क्रीप सेवा में, वेल्ड धातु और गर्मी से प्रभावित क्षेत्र जोड़ के सबसे कमजोर हिस्से हो सकते हैं। 316H क्रीप जोड़ में जमा किए गए 316L भराव में 316H आधार धातु की तुलना में कम कार्बन और महीन अनाज होता है, इसलिए यह पहले रेंगता और टूटता है - जिसे "वेल्ड पर क्रीप जीवन में कमी" के रूप में जाना जाता है। गंभीर उच्च तापमान वाले वेल्ड के लिए, रेंगने वाले जीवन को संरक्षित करने के लिए भराव रसायन विज्ञान, अनाज संरचना और यहां तक ​​कि वेल्ड गर्मी उपचार का सावधानीपूर्वक मिलान किया जाना चाहिए।

संक्षारण प्रतिरोध - जलीय बनाम उच्च -तापमान

जलीय वातावरण में सामान्य संक्षारण, गड्ढा और दरार संक्षारण प्रतिरोध के लिए, 316L और 316H अनिवार्य रूप से समतुल्य हैं, क्योंकि ये गुण क्रोमियम, निकल और मोलिब्डेनम - द्वारा नियंत्रित होते हैं जो दो ग्रेड में समान हैं। दोनों में लगभग 24-25 का PREN (पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या) है, जो दोनों को हल्के क्लोराइड जोखिम के लिए उपयुक्त बनाता है, लेकिन गंभीर समुद्री जल सेवा के लिए नहीं। ग्रेड के बीच संक्षारण अंतर केवल वेल्डिंग (संवेदीकरण) और उच्च तापमान (ऑक्सीकरण) के बाद दिखाई देता है।

मोलिब्डेनम सामग्री (2{7}}3%) वह है जो पूरे 316 परिवार को 304 से अधिक लाभ देती है। मोलिब्डेनम क्लोराइड वातावरण में गड्ढों और दरारों के क्षरण के प्रतिरोध में नाटकीय रूप से सुधार करता है। यही कारण है कि 316/316L/316H मानक "समुद्री-ग्रेड" और "रासायनिक-ग्रेड" स्टेनलेस स्टील हैं, जबकि 304 मानक "सामान्य-उद्देश्य" ग्रेड है। चूँकि 316L और 316H में समान मोलिब्डेनम सामग्री होती है, क्लोराइड पिटिंग के प्रति उनका प्रतिरोध समान होता है - "L" या "H" पदनाम का इस संपत्ति पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

इंटरग्रेन्युलर संक्षारण - जहां वेल्डिंग के बाद ग्रेड अलग हो जाते हैं

वेल्डिंग के बाद, 316L और 316H का संक्षारण व्यवहार तेजी से अलग हो जाता है। लगभग 400 डिग्री से नीचे का संक्षारक जलीय वातावरण वेल्ड हीट प्रभावित क्षेत्र पर अंतरकणीय हमले का सामना करेगा। यही कारण है कि वेल्डेड 316एच उच्च तापमान, गैर-जलीय सेवा के लिए आरक्षित है।

इंटरग्रेन्युलर जंग (आईजीसी) विफलता मोड है जिसे रोकने के लिए "एल" ग्रेड बनाए गए थे। यह तब होता है जब वेल्डिंग के दौरान क्रोमियम कार्बाइड अनाज की सीमाओं पर बनते हैं, जिससे क्रोमियम की आसन्न धातु ~12% निष्क्रिय -फिल्म सीमा से नीचे नष्ट हो जाती है। घटी हुई सीमाएँ फिर प्राथमिकता से संक्षारित हो जाती हैं, जिससे धातु की ताकत कम हो जाती है और अंततः अनाज की सीमाओं के साथ विफल हो जाती है। किसी भी वेल्डेड घटक के लिए जो कम तापमान पर पानी, प्रक्रिया रसायन, या यहां तक ​​कि आर्द्र हवा भी देखेगा, 316L - नहीं 316H - सही विकल्प है। इसके विपरीत, सूखी भाप में 600 डिग्री पर बॉयलर ट्यूब के लिए, संवेदीकरण अप्रासंगिक है, और 316एच सही है।

उच्च-तापमान ऑक्सीकरण और कार्बराइजेशन

उच्च तापमान पर, प्रासंगिक संक्षारण तंत्र जलीय हमले से ऑक्सीकरण, सल्फिडेशन और कार्बराइजेशन में स्थानांतरित हो जाते हैं। यहां, 316H 316L के समान (या थोड़ा बेहतर) प्रदर्शन करता है, क्योंकि ऑक्सीकरण प्रतिरोध दोनों ग्रेड - में समान क्रोमियम - द्वारा नियंत्रित होता है और 316H का उच्च कार्बन कार्बन के साथ सतह को पूर्व-संतृप्त करके कार्बराइजेशन के प्रतिरोध में भी सुधार कर सकता है। दोनों ग्रेड लगभग 870 डिग्री तक एक सुरक्षात्मक Cr₂O₃ स्केल बनाते हैं, जिसके ऊपर गर्मी प्रतिरोधी या निकल {{10} आधारित मिश्र धातु की आवश्यकता होती है।

भट्ठी और सुधारक सेवा में, प्रक्रिया गैस से धातु में कार्बन का अवशोषण - कार्बराइजेशन एक सामान्य क्षरण तंत्र है जो मिश्र धातु को भंगुर कर देता है। क्योंकि 316H में पहले से ही अधिक कार्बन होता है, कार्बराइजेशन हानिकारक होने से पहले इसकी कार्बन "क्षमता" अधिक होती है, जिससे इसे कार्बराइजिंग वातावरण में 316L से थोड़ी बढ़त मिलती है। यह एक और कारण है कि 316H रिफाइनिंग और पेट्रोकेमिकल भट्टी सेवा में पसंदीदा ग्रेड है। हालांकि, उच्च तापमान पर सल्फाइडाइजिंग (उच्च-H₂S) वातावरण के लिए, कोई भी ग्रेड आदर्श नहीं है, और उच्च -निकल मिश्र धातु जैसे इनकोलॉय 825 या इनकोनेल 625 पर विचार किया जाना चाहिए।

लागत और उपलब्धता

316L और 316H की कीमत अनिवार्य रूप से समान है - लागत अंतर नगण्य है (आमतौर पर 2-5% के भीतर, और अक्सर शून्य) क्योंकि दोनों ग्रेड एक ही एओडी रिफाइनिंग मार्ग द्वारा उत्पादित होते हैं और अंतर केवल मामूली कार्बन समायोजन और अनाज-आकार नियंत्रण चरण का होता है। इसका मतलब यह है कि लागत को कभी भी 316एल बनाम 316एच निर्णय के लिए प्रेरित नहीं करना चाहिए; चयन पूरी तरह से ऑपरेटिंग तापमान, वेल्डिंग और संक्षारण आवश्यकताओं के आधार पर किया जाना चाहिए।

304एल बनाम 304 - के विपरीत, जहां एल-ग्रेड मानक 304 - की तुलना में थोड़ा प्रीमियम रखता है, 316एल बनाम 316एच की तुलना मोटे तौर पर लागत{{6}तटस्थ है। दोनों ग्रेडों का आधार मिश्र धातु मूल्य समान है (2-3% मोलिब्डेनम सामग्री द्वारा संचालित, जो महंगा घटक है), और 316H की कार्बन रेंज और मोटे अनाज को प्राप्त करने की वृद्धिशील लागत मामूली है। यह सौभाग्य की बात है, क्योंकि यह समीकरण से कीमत को पूरी तरह हटा देता है: इंजीनियर पूरी तरह से तकनीकी योग्यता के आधार पर चयन कर सकते हैं, ठीक इसी तरह सुरक्षा-महत्वपूर्ण निर्णय लिया जाना चाहिए।

उपलब्धता

316L दुनिया में सबसे व्यापक रूप से भंडारित और उपलब्ध स्टेनलेस स्टील है, जो अनिवार्य रूप से हर स्टेनलेस स्टील वितरक और मिल से हर उत्पाद रूप (शीट, प्लेट, बार, पाइप, ट्यूब, फिटिंग, फ्लैंज) में उपलब्ध है। . 316H कम आम है लेकिन फिर भी आसानी से उपलब्ध है, विशेष रूप से ट्यूबलर उत्पाद रूपों (ASTM A213/A312 TP316H) और प्लेट (ASTM A{5}}H) में जो बिजली और रिफाइनिंग अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। उच्च तापमान दबाव अनुप्रयोगों के लिए, बॉयलर और पेट्रोकेमिकल उद्योगों की सेवा करने वाली मिलों के माध्यम से 316H उपलब्धता अच्छी तरह से स्थापित है।

एक व्यावहारिक नोट: क्योंकि 316एल बाज़ार में इतना प्रभावशाली है, कई वितरक और फैब्रिकेटर इसे - तक डिफॉल्ट करते हैं, यहां तक ​​​​कि उन अनुप्रयोगों के लिए भी जिन्हें 316एच का उपयोग करना चाहिए। उच्च तापमान सेवा के लिए ऑर्डर करते समय, स्पष्ट रूप से "316 एच" निर्दिष्ट करें और सामग्री परीक्षण रिपोर्ट पर सत्यापित करें कि (1) कार्बन 0.04 - 0.10% है, और (2) अनाज का आकार एएसटीएम संख्या . 7 या मोटा है। वह सामग्री जो केवल 316 रसायन शास्त्र (0.08% अधिकतम कार्बन के साथ) को पूरा करती है लेकिन अनाज के आकार की आवश्यकता का अभाव है वह 316एच नहीं है और आवश्यक रेंगना प्रदर्शन प्रदान नहीं करेगी।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: 316H में "H" का क्या अर्थ है?

ए: "एच" का अर्थ "उच्च कार्बन" है। 316एच 0.04{7}}0.10% (316एल के 0.03% अधिकतम से अधिक) की कार्बन सामग्री और एएसटीएम नंबर . 7 या मोटे अनाज के आकार को निर्दिष्ट करता है। साथ में, ये दोनों विशेषताएं उच्च तापमान वाली सेवा के लिए रेंगने की ताकत को अधिकतम करती हैं। "एच" पदनाम को सामान्य 316 और निम्न-कार्बन 316 एल से क्रीप - रेटेड 316 को अलग करने के लिए पेश किया गया था।

प्रश्न: क्या 316H, 316L से अधिक मजबूत है?

ए: कमरे के तापमान पर, 316H की न्यूनतम ताकत थोड़ी अधिक होती है (515 एमपीए बनाम 485 एमपीए तन्यता; 205 एमपीए बनाम 170 एमपीए उपज)। लेकिन सार्थक अंतर उच्च तापमान पर है: 425 डिग्री (800 डिग्री फ़ारेनहाइट) से ऊपर, 316H 316L की तुलना में कहीं अधिक रेंगने की ताकत रखता है, और 316H 800 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर कोड में सूचीबद्ध स्वीकार्य तनाव मूल्यों के साथ दोनों में से एकमात्र है। कमरे के तापमान अनुप्रयोगों के लिए, ताकत का अंतर इतना छोटा है कि कोई फर्क नहीं पड़ता।

प्रश्न: क्या मैं उच्च तापमान पर 316H के बजाय 316L का उपयोग कर सकता हूँ?

उत्तर: 425 डिग्री (800 डिग्री फारेनहाइट) से ऊपर एएसएमई कोड दबाव सेवा के लिए नहीं, इस तापमान से ऊपर एल का कोई कोड नहीं है, क्योंकि इसका कम कार्बन और बारीक कण रेंगने के प्रतिरोध की गारंटी नहीं दे सकता है। दबाव अनुप्रयोगों में 425 डिग्री से ऊपर के तापमान के लिए, 316एच का उपयोग करें। गैर -दबाव वाले या हल्के लोड वाले अनुप्रयोगों के लिए, 316एल का उपयोग कभी-कभी लगभग 450 डिग्री तक किया जाता है, लेकिन यह कोड अभ्यास से बाहर है और इसे इंजीनियरिंग सावधानी के साथ किया जाना चाहिए।

प्रश्न: क्या 316H वेल्ड करने योग्य है?

उत्तर: हां, 316H वेल्ड करने योग्य है, लेकिन इसका उच्च कार्बन वेल्डिंग के दौरान गर्मी प्रभावित क्षेत्र को संवेदीकरण (क्रोमियम कार्बाइड अवक्षेपण) के प्रति संवेदनशील बनाता है। यह उच्च तापमान, गैर जलीय सेवा के लिए स्वीकार्य है, जहां जलीय अंतरकणीय संक्षारण नहीं होता है। कम तापमान वाली संक्षारक जलीय सेवा में वेल्डेड 316H का उपयोग न करें, इसके बजाय 316L का उपयोग करें।

प्रश्न: 316H का अधिकतम सेवा तापमान क्या है?

ए: 316एच में एएसएमई कोड स्वीकार्य तनाव 816 डिग्री (1,500 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक सूचीबद्ध है। हालाँकि, हवा में निरंतर सेवा के लिए, ऑक्सीकरण लगभग 870 डिग्री (1,600 डिग्री फ़ारेनहाइट) से ऊपर सीमित हो जाता है। व्यवहार में, 316H का सबसे अधिक उपयोग 500-700 डिग्री (930-1,290 डिग्री F) क्रीप रेंज में किया जाता है। लगभग 870 डिग्री से ऊपर निरंतर, गर्मी प्रतिरोधी ग्रेड या निकल मिश्र धातु पर स्विच करें।

प्रश्न: 316L का अधिकतम सेवा तापमान क्या है?

ए: एएसएमई कोड दबाव सेवा के लिए, 316एल 425 डिग्री (800 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक सीमित है। यह संक्षारण सीमा नहीं है, बल्कि रेंगने की शक्ति सीमा है: 800 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर, 316एल के रेंगने के प्रतिरोध की विश्वसनीय गारंटी नहीं है, इसलिए कोई स्वीकार्य तनाव प्रकाशित नहीं होता है। 800 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर किसी भी दबाव बनाए रखने वाले घटक के लिए, 316एच का उपयोग करें।

प्रश्न: 316एल बनाम 316एच बनाम 316 - मैं कैसे चुनूं?

ए: वेल्डेड, संक्षारण गंभीर, कम तापमान (425 डिग्री से नीचे) सेवा {44 रासायनिक टैंक, समुद्री पाइपिंग, खाद्य उपकरण के लिए 316एल का उपयोग करें। उच्च तापमान (425 {9 816 डिग्री) क्रीप सेवा - बॉयलर ट्यूब, स्टीम पाइपिंग, फर्नेस ट्यूब के लिए 316 एच का उपयोग करें। सादे 316 (0.08% अधिकतम कार्बन) का उपयोग मुख्य रूप से सामान्य-प्रयोजन ग्रेड के रूप में करें जब कोई भी चरम लागू नहीं होता है, हालांकि व्यवहार में 316 एल ने वेल्डेड अनुप्रयोगों के लिए बड़े पैमाने पर 316 की जगह ले ली है।

प्रश्न: मैं कैसे सत्यापित करूं कि मुझे 316एच प्राप्त हो रहा है, 316 या 316एल नहीं?

उत्तर: सामग्री परीक्षण रिपोर्ट (एमटीआर) की जांच करें। 316एच के लिए, एमटीआर को यह दिखाना होगा: (1) कार्बन 0.04-0.10%, और (2) अनाज का आकार एएसटीएम नंबर . 7 या मोटा। हैंडहेल्ड एक्सआरएफ (पीएमआई) 316/316एल/316एच को अलग नहीं कर सकता क्योंकि यह कार्बन या अनाज के आकार को माप नहीं सकता है। कार्बन को OES या प्रयोगशाला रासायनिक विश्लेषण द्वारा सत्यापित किया जाना चाहिए, और अनाज का आकार ASTM E112 के अनुसार मेटलोग्राफिक परीक्षा द्वारा सत्यापित किया जाना चाहिए। यह पुष्टि करने के लिए कि सामग्री 316H सही है, EN 10204 टाइप 3.1 प्रमाणपत्र का अनुरोध करें।