316티타늄 스테인레스 스틸 / 미국 S31635 / 안에 1.4571

1. 요약

316Ti는 300 시리즈를 기반으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강입니다. (316) 의도적으로 첨가한 화학 티탄 탄소를 안정시키기 위해.

티타늄은 탄소를 안정적인 티타늄 탄화물로 묶습니다., 합금이 민감화 범위의 온도에 노출될 때 결정립 경계에서 크롬-탄화물 석출을 방지합니다..

결과는 다음과 같은 내식성을 지닌 합금입니다. 316 고온 노출 후 입계 부식에 대한 저항성 향상.

316Ti는 일반적으로 다음과 같이 작동해야 하거나 제작되는 구성 요소에 대해 지정됩니다. ~425~900°C 온도 창 (용접된 어셈블리, 열에 노출된 식물 구성 요소) 저탄소 등급만으로는 불충분할 수 있는 곳.

2. 무엇인가요 316티타늄 스테인레스 스틸?

316티는 티타늄 안정화, 몰리브덴 함유 오스테나이트계 스테인레스 스틸 용접 후 또는 고온에 장기간 노출된 후 입계 부식에 대한 저항성을 높이기 위해 개발되었습니다..

티타늄을 통제된 비율로 첨가함으로써, 탄소는 크롬 탄화물보다는 안정적인 티타늄 탄화물로 우선적으로 묶여 있습니다..

이 안정화 메커니즘은 결정립 경계에서 크롬을 보존하고 약 425~850°C의 온도 범위에서 감작 위험을 크게 줄입니다. (800–1560°F).

결과적으로, 316Ti는 용접 후 용액 어닐링 없이 용접되어 사용되는 부품에 특히 적합합니다., 또는 주기적 또는 지속적인 열 노출과 관련된 응용 분야.

기존의 염화물 내식성을 결합한 제품입니다. 316 고온에서 구조적 안정성이 향상된 스테인레스 스틸. 일반적인 국제 식별자는 다음과 같습니다. 미국 S31635 그리고 안에 1.4571.

표준 명칭 & 글로벌 등가

주요 변형 및 관련 등급

• 316의 (미국 S31635 / 안에 1.4571)
  티타늄으로 안정화된 형태의 316 스테인레스 스틸, 감작 저항이 중요한 중온 및 고온에 노출되는 용접 구조물 또는 부품용.
• 316 (미국 S31600 / 안에 1.4401)
  안정화되지 않은 기본 몰리브덴 합금 등급. 용접 후 열처리가 가능하거나 열 노출이 제한된 경우에 적합합니다..
• 316엘 (미국 S31603 / 안에 1.4404)
  안정화보다는 탄소 제어를 통해 감작 위험을 줄이는 저탄소 대안. 압력 용기에 일반적으로 사용됨, 관, 및 제약 장비.
• 321 (안에 1.4541)
  티타늄 안정화 합금을 기반으로 합니다. 304 스테인레스 스틸 화학. 몰리브덴이 필요하지 않지만 안정화가 필요한 경우에 사용됩니다..
• 347 (Nb 안정화 스테인리스강)
  탄화물 안정화를 위해 티타늄 대신 니오븀을 사용합니다.. 유사한 입계 부식 저항성을 제공합니다., 특정 고온 압력 장비 코드에서 종종 선호됨.
• 316시간 / 316LN
  고온 강도에 최적화된 변형 (316시간) 또는 증가된 질소 함량 (316LN). 이 등급은 기계적 성능을 향상시키지만 티타늄 안정화를 대체하지는 않습니다..

3. 316Ti 스테인레스 강의 일반적인 화학 성분

값은 가공의 대표적인 엔지니어링 범위입니다., 용체화 소둔 재료 (미국 S31635 / 안에 1.4571 가족).

4. 미세구조 및 야금학적 거동

• 오스테나이트 매트릭스 (γ-Fe): Ni로 인해 실온에서 안정함. 미세구조는 연성이 있다, 비자성 (단련된 상태에서) 그리고 노동 강화.
• 안정화 메커니즘: Ti는 반응하여 티타늄 탄화물을 형성합니다. (안면 경련) 또는 매트릭스에서 C를 제거하고 ~425~900°C에 노출되는 동안 결정립 경계에서 Cr2₃C₆ 침전을 방지하는 탄질화물.
• 민감도 창 및 한계: Ti와도, 감작 범위 또는 부적절한 Ti에서 극도로 긴 노출:C 비율은 여전히 ​​크롬 탄화물 형성 또는 기타 금속간 화합물을 허용할 수 있습니다.. 적절한 용융실습과 열처리 관리가 필수.
• 금속간 상: 특정 중간 범위에서 장기간 노출 (특히 600~900°C) 시그마를 장려할 수 있다 (에이) 또는 치 (시간) Mo/Cr이 풍부한 오스테나이트 등급의 상 형성;
  316Ti는 면역성이 없습니다. 설계자는 이러한 범위에 장기간 머무르는 것을 피하거나 제어된 구성 및 열역학적 이력을 갖춘 안정화된 강철을 지정해야 합니다..
• 서비스 후 강수량: Ti 안정화 합금은 Ti가 풍부한 미세한 침전물을 나타낼 수 있습니다.; 이는 결정립 경계에서 Cr을 고갈시키지 않으므로 Cr 탄화물에 비해 유익하거나 유익합니다..

5. 기계적 성질 — 316Ti 스테인리스강

아래 수치는 대표 에 제공된 단조 316Ti의 값 용액 소둔 / 단련된 상태.

실제 값은 제품 형태에 따라 다릅니다. (시트, 그릇, 파이프, 술집), 두께, 공급업체 처리 및 열 로트.

6. 물리적 & 열적 특성 및 고온 거동

• 열전도율: 상대적으로 낮음 (14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ at 20 ℃).
• 열팽창 계수: ~16–17 ×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C) - 페라이트강보다 높음.
• 녹는 범위: 비슷합니다 316 (고상선 ~1375 °C).
• 서비스 온도 창: 316Ti는 특별히 선택되었습니다. 중간 온도 노출 (대략. 400–900 ° C) 안정화가 입계 공격을 방지하는 곳.
  하지만, 600~900°C 범위에 장기간 노출되면 시그마 상이 형성되고 인성이 저하될 수 있습니다. 야금 데이터에서 안전성이 확인되지 않는 한 해당 온도에 지속적으로 노출되지 않도록 하세요..
• 살금살금 기다: 고온에서 지속적인 하중을 위해, 316Ti는 내크리프성 합금이 아닙니다.; 고온 등급을 사용 (예를 들어, 316시간, 309/310, 또는 니켈 합금).

7. 부식 거동 - 강점과 한계

강점

• 열 노출 후 입계 부식에 대한 저항성 감작 범위에서, Ti 제공:C와 티:사용 가능한 C 비율과 열처리가 정확함.
• 좋은 일반적인 부식 저항 산화 및 많은 환원 매체에서; Mo는 다음과 유사하게 공식/틈새 저항에 기여합니다. 316.
• 용접 구조물에 선호 간헐적인 고온 서비스가 발생하거나 용접 후 용액 어닐링이 비실용적인 경우.

제한 사항

• 피팅 & 고염화물 환경에서의 틈새 부식: 316Ti는 Ti와 유사한 내공식성을 갖고 있습니다. 316; 심한 해수 또는 따뜻한 염화물 서비스의 경우 이중 또는 고급 PREN 합금을 고려하십시오..
• 클로라이드 SCC: 면역되지 않음 - SCC는 염화물에서 발생할 수 있음 + 인장 응력 + 온도 환경; SCC 위험이 높은 경우 이중 합금 또는 초오스테나이트가 필요할 수 있습니다..
• 시그마 상 및 금속간 화합물: 특정 고온에서 장기간 체류하면 Ti 안정화와 관계없이 취약한 단계가 발생할 수 있습니다. 이러한 열 이력이나 테스트를 피하도록 설계하세요..
• 산업 오염물질: 모든 스테인레스 스틸과 마찬가지로, 공격적인 화학 물질 (강산, 높은 T에서 염소화 용매) 공격할 수도 있다; 호환성 검사 수행.

8. 처리 & 제조 특성

316Ti의 오스테나이트 미세구조 + TiC 침전물은 우수한 가공성을 가능하게 합니다., 티타늄의 효과를 위해서는 약간의 조정이 필요합니다.:

용접성능 (주요 장점)

316Ti는 우수한 용접성을 유지합니다., GMAW와 호환 가능 (나), GTAW (싸움), SMAW (막대), 및 FCAW - 용접 후 열처리가 필요 없다는 중요한 장점이 있습니다. (PWHT) IGC 저항에 필요:

• 예열: 두께가 25mm 이하인 섹션에는 필요하지 않음; 섹션 >25 mm은 HAZ 균열 위험을 줄이기 위해 80~150°C로 예열될 수 있습니다..
• 용접재료: ER316Ti 사용 (GTAW/GMAW) 또는 E316Ti-16 (SMAW) 티타늄 함량을 일치시키고 용접 금속의 안정성을 보장합니다..
• PWHT: 선택적 응력 완화 어닐링 (600-650°C에서 1~2시간) 벽이 두꺼운 부품용, 그러나 내식성을 위해 필수는 아닙니다. (같지 않은 316, 용접 후 IGC 보호를 위해 PWHT가 필요한 제품).
• 용접 조인트 성능: 인장 강도 ≥460MPa, 신장 ≥35%, ASTM A262 IGC 테스트 통과 - 모재와 동등한 용접 금속 내식성.

형성 & 제작

• 냉간 성형: 연성이 뛰어나 딥드로잉이 가능합니다., 굽힘, 그리고 롤링. 최소 굽힘 반경: 1× 냉간 굽힘용 두께 (두께 12mm 이하), 316L과 동일 – TiC 석출물은 성형성을 손상시키지 않습니다..
• 열간 성형: 1100~1250°C에서 수행됨, 오스테나이트 미세 구조와 TiC 분포를 유지하기 위해 물 담금질이 이어집니다.. 우발적인 감작을 방지하기 위해 냉각 중에 450~900°C 범위를 피합니다..
• 가공: 중간 정도의 가공성 (정격 55~60% 대. 아이시 1018 강철) – TiC 석출물은 오스테나이트보다 단단합니다., 316L보다 약간 더 많은 공구 마모 발생.
  권장 절단 속도: 90–140m/I (카바이드 도구) 열 축적을 줄이기 위해 절삭유 사용.

열처리

• 솔루션 어닐링: 1차 열처리 (1050–1150 ° C, 30~60분 동안 유지, 물 담금질) – 잔류 탄화물을 용해시킵니다. (있다면), 곡물을 정제하다, 균일한 TiC 분포를 보장합니다.. 내식성과 인성을 극대화하는 데 중요.
• 스트레스 구호 어닐링: 600-650°C에서 1~2시간, 공기 냉각 - TiC 안정성이나 내식성에 영향을 주지 않고 잔류 응력을 60~70% 감소시킵니다..
• 과도한 어닐링을 피하세요: 온도 >1200°C에서는 TiC 조대화 및 입자 성장이 발생할 수 있습니다., 고온 강도 감소 – 용체 어닐링 온도를 1150°C 이하로 제한.

표면 처리

• 산세 & 패시베이션: 제작 후 처리 (ASTM A380) 산화물 스케일 제거 및 Cr2O₃ 부동태막 복원 – TiC 침전물은 부동태화를 방해하지 않음.
• 세련: Ra 0.02–6.3 μm 범위의 표면 마감 달성. 기계적 또는 전해 연마로 위생 및 내식성이 향상됩니다., 의료 및 식품 응용 분야에 적합.
• 코팅: 고유한 내식성으로 인해 거의 필요하지 않음; 극한의 고염화물 환경에는 아연 도금 또는 에폭시 코팅을 사용할 수 있습니다. (예를 들어, 해양 해양 플랫폼).

9. 316Ti 스테인레스 강의 일반적인 응용 분야

316고온 안정성을 결합한 Ti의 독특한 조합, IGC 저항, 내식성은 316L 또는 316 실패할 수도 있다:

화학적인 & 석유화학산업 (35% 수요의)

• 핵심 애플리케이션: 고온 화학 반응기, 열교환기, 증류 열, 및 염화물 취급용 배관, 산, 및 유기용제.
• 주요 이점: 반복 용접 중 IGC 저항 (예를 들어, 유지 보수) 및 고온 작동 (최대 850°C) – 에틸렌 크래커 및 황산 공장에 사용됩니다..

항공우주

• 핵심 애플리케이션: 항공기 배기 시스템, 터빈 구성 요소, 로켓 엔진 부품.
• 주요 이점: 고온 내산화성 (≤900°C) 비자성 특성 - 항공전자공학 및 레이더 시스템과 호환 가능.

원자력

• 핵심 애플리케이션: 원자로 냉각계통 구성품, 증기 발생기, 및 연료 클래딩 (비방사성 구조 부품).
• 주요 이점: 고온에서의 IGC 저항, 고압수 (280℃, 15 MPa) 원자력 안전기준 준수 (예를 들어, ASME III III).

고온로 제조

• 핵심 애플리케이션: 퍼니스 라이너, 빛나는 튜브, 산업용로용 발열체 및 발열체 (열처리, 소결).
• 주요 이점: 800~900°C에서 강도와 내식성을 유지합니다., 연속 고온 작동 시 316L보다 2~3배 긴 수명.

의료 & 제약 산업

• 핵심 애플리케이션: 멸균 가능한 의료 기기, 제약 가공 장비, 및 클린룸 구성품.
• 주요 이점: 반복적인 고압멸균 후 IGC 저항성 (121℃, 15 psi) FDA 준수 21 CFR 부분 177 – 부식으로 인한 오염 위험이 없습니다..

선박 & 해양 산업

• 핵심 애플리케이션: 해양플랫폼 배관, 바닷물 담수화 플랜트, 및 해저 부품.
• 주요 이점: 해수 부식 및 SCC에 대한 저항성, Sour 서비스에 대한 NACE MR0175 규정 준수 (H2S 함유 우물 유체).

10. 장점 & 제한 사항

316Ti 스테인레스 스틸의 핵심 장점

• 우수한 IGC 저항: 티타늄 안정화로 Cr²₃C₆ 침전 ​​제거, 고온 또는 반복 용접 시나리오에 이상적이며 316L/316H보다 성능이 뛰어남.
• 향상된 고온 성능: 힘을 유지, 인성, 최대 900°C의 내산화성, 50316L보다 –100°C 높음.
• 우수한 용접성: 내식성을 위한 필수 PWHT 없음, 제조 비용 및 리드 타임 감소.
• 넓은 부식 저항: 316의 염화물에 대한 저항성을 물려받았습니다., 산, 그리고 신맛이 나는 서비스, NACE 준수를 위해 확장된 온도 제한 포함.
• 곡물 정제: TiC 침전물은 입자 성장을 억제합니다., 기계적 성질 및 치수 안정성 향상.

316Ti 스테인리스강의 주요 한계

• 더 높은 비용: 15–316L보다 20% 더 비쌉니다. (티타늄 첨가로 인해), 대규모의 중요하지 않은 응용 분야에 대한 재료비 증가.
• 가공성 감소: TiC 침전물은 316L보다 공구 마모를 더 많이 유발합니다., 특수 도구가 필요하거나 절단 속도가 느려짐 – 가공 비용이 최대 10~15% 증가.
• TiC 조대화 위험: 장기간 노출 >900°C는 TiC 조대화를 유발합니다., 고온 강도와 인성을 감소시킵니다..
• 제한된 초고온 저항: 900°C 이상의 연속 사용에는 적합하지 않습니다. 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강을 사용하세요. (예를 들어, 254 우리) 또는 니켈 기반 합금 (예를 들어, 인코넬 600) 대신에.
• 듀플렉스 스테인레스강보다 강도가 낮습니다.: 인장강도 (485-590MPa) 듀플렉스 등급보다 낮습니다. (예를 들어, 2205: 600–800 MPa), 구조적 하중을 위해 더 두꺼운 단면이 필요함.

11. 비교 분석 — 316Ti 대 316L 대 321 vs 듀플렉스 2205

12. 결론

316Ti는 실용적으로 안정화된 변형입니다. 316 가족, 용접 및 열 노출 부품의 오스테나이트계 스테인리스강 내식성을 보존하도록 설계되었습니다..

티타늄 함량과 열처리가 적절하게 조절되면, 316Ti는 입계 크롬 고갈을 방지하고 용접 플랜트 구성 요소에 대한 강력한 선택입니다., 용접 후 어닐링을 보장할 수 없는 열에 노출된 조립품 및 적당한 염화물 환경.

적절한 조달, MTR 검증, 합금의 장점을 구현하기 위해서는 용접절차 관리와 주기적인 검사가 필수적입니다..

 

자주 묻는 질문

316Ti와 316L의 차이점은 무엇입니까?

316Ti는 티타늄으로 안정화되어 있습니다. (Ti를 첨가하여 TiC를 형성함), 316L은 저탄소이지만 (L = 낮은 C).

두 경로 모두 감작 위험을 줄입니다.; 316Ti는 부품이 중간 온도에 노출되고 용접 후 어닐링이 비실용적일 때 특별히 선택됩니다..

티타늄으로 인해 316Ti가 316L보다 부식에 더 강합니까??

티타늄의 역할은 열 노출 후 입계 부식을 방지하는 것입니다.; 316Ti의 벌크 피팅 저항은 316/316L과 유사합니다. (Mo는 모두 비슷한 국부적 내식성을 제공합니다.).

더욱 혹독한 염화물 환경용, 듀플렉스 이상의 PREN 합금이 선호됩니다..

316Ti를 용접하려면 다른 용가재가 필요합니까??

꼭 그런 것은 아닙니다. 일치하는 필러 합금 (예를 들어, ER316L/ER316Ti(사용 가능한 경우)) 사용된다.

필러 화학 및 용접 절차가 HAZ 및 용접 금속의 안정화를 유지하는지 확인하십시오.; 중요한 부품에 대한 용접 코드 및 야금 지침을 참조하세요..