316Ti nerūdijantis plienas / US S31635 / Į 1.4571

1. Santrauka

316Ti yra austenitinis nerūdijantis plienas, pagamintas iš 300 serijos (316) chemija su sąmoningu priedu titanas anglies stabilizavimui.

Titanas suriša anglį kaip stabilūs titano karbidai, užkirsti kelią chromo karbido nusodinimui ties grūdelių ribomis, kai lydinys yra veikiamas jautrinimo temperatūros.

Rezultatas yra lydinys, pasižymintis atsparumu korozijai 316 plius pagerintas atsparumas tarpkristalinei korozijai po aukštos temperatūros poveikio.

316Ti paprastai nurodomas komponentams, kurie turi veikti arba yra pagaminti ~425–900 °C temperatūros langas (suvirinti mazgai, karščio veikiami augalų komponentai) kai vien tik mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių medžiagų gali nepakakti.

2. Kas yra 316Ti nerūdijantis plienas?

316Ti yra a stabilizuotas titanu, molibdeną turintys austenitiniai Nerūdijantis plienas sukurtas siekiant padidinti atsparumą tarpkristalinei korozijai po suvirinimo arba ilgalaikio aukštesnės temperatūros poveikio.

Pridedant titano kontroliuojamomis proporcijomis, Anglis geriau surišama kaip stabilūs titano karbidai, o ne chromo karbidai.

Šis stabilizavimo mechanizmas išsaugo chromą prie grūdelių ribų ir žymiai sumažina įsijautrinimo riziką maždaug 425–850 °C temperatūros diapazone. (800–1560 °F).

Dėl to, 316Ti ypač tinka komponentams, kurie bus suvirinti ir pradėti naudoti be atkaitinimo po suvirinimo tirpalu, arba taikomoms programoms, susijusioms su cikliniu arba ilgalaikiu terminiu poveikiu.

Jis sujungia įprastų chlorido atsparumą korozijai 316 nerūdijantis plienas su pagerintu konstrukciniu stabilumu aukštesnėje temperatūroje. Įprasti tarptautiniai identifikatoriai apima US S31635 ir Į 1.4571.

Standartiniai pavadinimai & Pasauliniai ekvivalentai

Pagrindiniai variantai ir susiję pažymiai

• 316Iš (US S31635 / Į 1.4571)
  Titano stabilizuota forma 316 Nerūdijantis plienas, skirtas suvirintoms konstrukcijoms arba komponentams, veikiamiems vidutinės ir aukštesnės temperatūros, kai atsparumas jautrinimui yra labai svarbus.
• 316 (US S31600 / Į 1.4401)
  Bazinė molibdeno lydinio rūšis be stabilizavimo. Tinka, kai galimas terminis apdorojimas po suvirinimo arba kai šiluminis poveikis yra ribotas.
• 316L (US S31603 / Į 1.4404)
  Mažai anglies dioksido į aplinką išskirianti alternatyva, siekiant sumažinti įsijautrinimo riziką kontroliuojant anglies dioksidą, o ne stabilizuojant. Dažniausiai naudojamas slėginiuose induose, vamzdynai, ir farmacinė įranga.
• 321 (Į 1.4541)
  Titano stabilizuotas lydinys, kurio pagrindą sudaro 304 nerūdijančio plieno chemija. Naudojamas, kai molibdenas nereikalingas, bet stabilizavimas vis tiek būtinas.
• 347 (Nb stabilizuotas nerūdijantis plienas)
  Karbido stabilizavimui vietoj titano naudojamas niobis. Siūlo panašų tarpkristalinį atsparumą korozijai, dažnai pirmenybė teikiama tam tikruose aukštos temperatūros slėginės įrangos kodeksuose.
• 316H / 316LN
  Variantai, optimizuoti atsparumui aukštesnėje temperatūroje (316H) arba padidėjęs azoto kiekis (316LN). Šios klasės pagerina mechanines savybes, bet nepakeičia titano stabilizavimo.

3. Tipinė nerūdijančio plieno 316Ti cheminė sudėtis

Vertės yra tipinės apdirbimo inžinerinės vertės, tirpalu atkaitinta medžiaga (US S31635 / Į 1.4571 šeima).

4. Mikrostruktūra ir metalurginis elgesys

• Austenitinė matrica (γ-Fe): stabilus kambario temperatūroje dėl Ni. Mikrostruktūra yra lanksti, nemagnetinis (atkaitintoje būsenoje) ir darbo grūdinimasis.
• Stabilizavimo mechanizmas: Ti reaguoja sudarydamas titano karbidus (Tic) arba karbonitridai, kurie pašalina C iš matricos ir neleidžia Cr23C₆ nusodinti grūdelių ribose esant ~425–900 °C.
• Jautrinimo langas ir ribos: net su Ti, ypač ilgas poveikis jautrinimo diapazone arba netinkamas Ti:C santykis vis tiek gali leisti susidaryti chromo karbidui arba kitiems intermetaliniams junginiams. Labai svarbu tinkama lydymosi praktika ir terminio apdorojimo kontrolė.
• Intermetalinės fazės: ilgalaikis poveikis tam tikruose tarpiniuose diapazonuose (ypač 600–900 °C) gali paskatinti sigmą (a) arba chi (h) fazių susidarymas austenitinėse klasėse, prisodrintose Mo/Cr;
  316Ti nėra apsaugotas – dizaineriai turi vengti ilgo buvimo šiuose diapazonuose arba nurodyti stabilizuotus plienus su kontroliuojama sudėtimi ir termomechanine istorija..
• Krituliai po aptarnavimo: Ti stabilizuotuose lydiniuose gali būti smulkių Ti turinčių nuosėdų; jie yra gerybiniai arba naudingi, palyginti su Cr karbidais, nes jie neišeikvoja Cr ties grūdelių ribomis.

5. Mechaninės savybės – 316Ti nerūdijantis plienas

Žemiau pateikti skaičiai atstovas kalto 316Ti vertės, pateiktos atkaitintas tirpalu / atkaitintas sąlyga.

Faktinės vertės priklauso nuo produkto formos (lapas, plokštelė, vamzdis, Baras), storio, tiekėjo perdirbimo ir šilumos partiją.

6. Fizinis & šilumines savybes ir elgesį aukštoje temperatūroje

• Šilumos laidumas: palyginti žemas (≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ at 20 ° C.).
• Šiluminio plėtimosi koeficientas: ~16–17 ×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C.) — aukštesnis už feritinį plieną.
• Lydymosi diapazonas: panašus į 316 (solidus ~1375 °C).
• Serviso temperatūros langas: 316Ti parinktas specialiai vidutinės temperatūros poveikis (apytiksliai. 400–900 °C) kur stabilizavimas apsaugo nuo tarpgranulinės atakos.
  Tačiau, ilgalaikis poveikis 600–900 °C lange gali sukelti sigmos fazės susidarymo ir kietumo sumažėjimą – venkite nuolatinio poveikio tokioms temperatūroms, nebent metalurgijos duomenys patvirtina saugumą.
• Šliaužti: ilgalaikėms apkrovoms esant aukštai temperatūrai, 316Ti nėra šliaužimui atsparus lydinys; naudoti aukštos temperatūros klases (Pvz., 316H, 309/310, arba nikelio lydiniai).

7. Elgesys korozijoje – stipriosios pusės ir apribojimai

Stiprybės

• Atsparumas tarpkristalinei korozijai po terminio poveikio jautrinimo diapazone, pateikė Ti:C ir Ti:turimi C santykiai ir terminis apdorojimas yra teisingi.
• Geras bendras atsparumas korozijai oksiduojančiose ir daugelyje redukuojančių terpių; Mo prisideda prie atsparumo įdubimams / įtrūkimams, panašus į 316.
• Pageidautina suvirintoms konstrukcijoms kur bus nepertraukiamas aukštos temperatūros aptarnavimas arba kai atkaitinimas po suvirinimo tirpalo yra nepraktiškas.

Apribojimai

• Įdubimas & plyšinė korozija aplinkoje, kurioje yra daug chlorido: 316Ti turi panašų atsparumą duobėms 316; Jei norite naudoti rimtą jūros vandens ar šilto chlorido naudojimą, naudokite dvipusį arba aukštesnį PREN lydinį.
• Chlorido SCC: nėra imuninis – SCC gali atsirasti chloride + tempimo įtempis + temperatūros aplinka; Jei SCC rizika yra didelė, gali prireikti dvipusio lydinio arba superaustenito.
• Sigma fazė ir intermetaliniai elementai: ilgas buvimas tam tikroje aukštoje temperatūroje gali sukelti trapumo fazes, nepriklausančias nuo Ti stabilizavimo – suprojektuokite taip, kad būtų išvengta šių terminių istorijų ar bandymo.
• Pramoniniai teršalai: kaip ir visi nerūdijantys plienai, Agresyvios cheminės medžiagos (stiprios rūgštys, chlorinti tirpikliai esant dideliam T) gali pulti; atlikti suderinamumo patikras.

8. Apdorojimas & Gamybos charakteristikos

316Ti austenitinė mikrostruktūra + TiC nuosėdos užtikrina puikų apdorojimą, su nedideliais koregavimais, reikalingais titano poveikiui:

Suvirinimo našumas (Pagrindinis privalumas)

316Ti išlaiko puikų suvirinamumą, suderinamas su GMAW (Aš), GTAW (Tig), SMAW (lazda), ir FCAW – su esminiu pranašumu, nes nėra terminio apdorojimo po suvirinimo (Pwht) reikalingas atsparumui IGC:

• Pašildymas: Nereikalaujama ≤25 mm storio sekcijoms; skyriuose >25 mm gali įkaisti iki 80–150°C, kad sumažėtų HAZ įtrūkimų rizika.
• Suvirinimo eksploatacinės medžiagos: Naudokite ER316Ti (GTAW / GMAW) arba E316Ti-16 (SMAW) kad atitiktų titano kiekį ir užtikrintų suvirinimo metalo stabilizavimą.
• Pwht: Pasirenkamas streso mažinimo atkaitinimas (600–650°C 1–2 val) storasieniams komponentams, bet neprivaloma dėl atsparumo korozijai (skirtingai nei 316, kuriam reikalingas PWHT IGC apsaugai po suvirinimo).
• Suvirintų jungčių veikimas: Tempiamasis stipris ≥460 MPa, pailgėjimas ≥35 %, ir išlaiko ASTM A262 IGC testą – suvirinto metalo atsparumas korozijai prilygsta netauriajam metalui.

Formavimas & Gaminimas

• Šaltas formavimas: Puikus lankstumas leidžia giliai brėžti, lenkimas, ir riedantis. Minimalus lenkimo spindulys: 1× storis šaltam lenkimui (≤12 mm storio), toks pat kaip 316L – TiC nuosėdos neblogina formavimosi.
• Karštas formavimas: Atliekama 1100–1250°C temperatūroje, po to atliekamas vandens gesinimas, siekiant išlaikyti austenitinę mikrostruktūrą ir TiC pasiskirstymą. Vengia 450–900°C temperatūros diapazono aušinimo metu, kad išvengtų atsitiktinio įsijautrinimo.
• Apdirbimas: Vidutinis apdirbamumas (įvertintas 55–60 proc. AISI 1018 plienas) – TiC nuosėdos yra kietesnės nei austenitas, sukelia šiek tiek daugiau įrankių nusidėvėjimo nei 316 l.
  Rekomenduojamas pjovimo greitis: 90–140 m/I (karbido įrankiai) su pjovimo skysčiu, kad sumažintumėte šilumos kaupimąsi.

Terminis apdorojimas

• Sprendimo atkaitinimas: Pirminis terminis apdorojimas (1050–1150 ° C., palaikykite 30-60 minučių, Vandens gesinimas) – ištirpina karbidų likučius (jei yra), rafinuoja grūdus, ir užtikrina tolygų TiC pasiskirstymą. Labai svarbus siekiant maksimaliai padidinti atsparumą korozijai ir kietumą.
• Atkaitinimas nuo streso: 600–650°C 1–2 val, aušinimas oru – sumažina liekamąjį įtempį 60–70%, nepakenkiant TiC stabilumui ar atsparumui korozijai.
• Venkite per didelio atkaitinimo: Temperatūros >1200°C gali sukelti TiC grubumą ir grūdelių augimą, sumažinant atsparumą aukštoje temperatūroje – apriboti tirpalo atkaitinimo temperatūrą iki ≤1150°C.

Paviršiaus apdorojimas

• Marinavimas & pasyvavimas: Gydymas po gamybos (ASTM A380) pašalinti oksido apnašas ir atkurti pasyviąją Cr₂O3 plėvelę – TiC nuosėdos netrukdo pasyvuoti.
• Poliravimas: Pasiekia paviršiaus apdailą nuo Ra 0,02–6,3 μm. Mechaninis arba elektropoliravimas pagerina higieną ir atsparumą korozijai, tinka medicinos ir maisto reikmėms.
• Danga: Retai reikalingas dėl būdingo atsparumo korozijai; galvanizavimas arba epoksidinė danga gali būti naudojama ypač didelio chlorido aplinkoje (Pvz., jūrų platformos atviroje jūroje).

9. Įprasti 316Ti nerūdijančio plieno naudojimo būdai

316Unikalus Ti aukštų temperatūrų stabilumo derinys, IGC atsparumas, ir atsparumas korozijai, todėl idealiai tinka reiklioms aplinkoms, kur 316L arba 316 gali nepavykti:

Cheminė & Naftos chemijos pramonė (35% paklausos)

• Pagrindinės programos: Aukštos temperatūros cheminiai reaktoriai, Šilumokaičiai, distiliavimo kolonėlės, ir vamzdynai chloridams tvarkyti, rūgštys, ir organiniai tirpikliai.
• Pagrindinis privalumas: Atsparus IGC pakartotinio suvirinimo metu (Pvz., techninės priežiūros remontas) ir veikimas aukštoje temperatūroje (iki 850°C) – naudojamas etileno krekeriuose ir sieros rūgšties gamyklose.

Aviacijos ir kosmoso

• Pagrindinės programos: Orlaivių išmetimo sistemos, turbinos komponentai, ir raketų variklių dalys.
• Pagrindinis privalumas: Atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje (≤900°C) ir nemagnetinės savybės – suderinamos su aviacijos ir radarų sistemomis.

Branduolinė energija

• Pagrindinės programos: Branduolinio reaktoriaus aušinimo sistemos komponentai, garo generatoriai, ir kuro danga (neradioaktyviosios konstrukcijos dalys).
• Pagrindinis privalumas: IGC atsparumas aukštai temperatūrai, aukšto slėgio vandens (280° C., 15 MPA) ir branduolinės saugos standartų laikymasis (Pvz., ASME III III).

Aukštos temperatūros krosnių gamyba

• Pagrindinės programos: Krosnių įdėklai, spinduliavimo vamzdeliai, ir kaitinimo elementai pramoninėms krosnims (terminis apdorojimas, sukepinimas).
• Pagrindinis privalumas: Išlaiko stiprumą ir atsparumą korozijai 800–900°C temperatūroje, kurių tarnavimo laikas yra 2–3 kartus ilgesnis nei 316 l nepertraukiamai veikiant aukštoje temperatūroje.

Medicinos & Farmacijos pramonė

• Pagrindinės programos: Sterilizuojami medicinos prietaisai, farmacijos perdirbimo įranga, ir švarios patalpos komponentai.
• Pagrindinis privalumas: Atsparumas IGC po pakartotinio autoklavavimo (121° C., 15 psi) ir atitiktį FDA 21 CFR dalis 177 – nėra korozijos sukelto užteršimo pavojaus.

Jūrų & Ofšorinė pramonė

• Pagrindinės programos: Jūros platformos vamzdynai, jūros vandens gėlinimo įrenginiai, ir povandeniniai komponentai.
• Pagrindinis privalumas: Atsparus jūros vandens korozijai ir SCC, su NACE MR0175 atitiktimi rūgščioms paslaugoms (H₂S turintys šulinių skysčiai).

10. Privalumai & Apribojimai

Pagrindiniai 316Ti nerūdijančio plieno pranašumai

• Puikus atsparumas IGC: Titano stabilizavimas pašalina Cr3C6 nuosėdas, todėl idealiai tinka aukštai temperatūrai arba pasikartojantiems suvirinimo scenarijams – pranoksta 316L/316H.
• Patobulintas veikimas aukštoje temperatūroje: Išlaiko jėgą, Tvirtumas, ir atsparumas oksidacijai iki 900°C, 50–100°C aukštesnė nei 316L.
• Puikus suvirinamumas: Nėra privalomo PWHT atsparumo korozijai, sumažinti gamybos sąnaudas ir pristatymo laiką.
• Platus atsparumas korozijai: Paveldi 316 atsparumą chloridams, rūgštys, ir rūgštus aptarnavimas, su išplėstomis temperatūros ribomis, kad atitiktų NACE.
• Grūdų rafinavimas: TiC nuosėdos slopina grūdų augimą, pagerinti mechanines savybes ir matmenų stabilumą.

Pagrindiniai 316Ti nerūdijančio plieno apribojimai

• Didesnės išlaidos: 15–20% brangiau nei 316L (dėl titano priedų), didėjančios medžiagų sąnaudos didelės apimties nekritinėms reikmėms.
• Sumažintas apdirbamumas: TiC nuosėdos sukelia didesnį įrankių nusidėvėjimą nei 316 l, reikalingi specializuoti įrankiai arba mažesnis pjovimo greitis – apdirbimo sąnaudos padidėja ~10-15%.
• TiC grubumo rizika: Ilgalaikis poveikis >900°C sukelia TiC šiurkštumą, sumažina stiprumą ir kietumą aukštoje temperatūroje.
• Ribotas atsparumas itin aukštai temperatūrai: Netinka nuolatiniam naudojimui aukštesnėje nei 900°C temperatūroje – naudokite superaustenitinį nerūdijantį plieną (Pvz., 254 MES ESAME) arba nikelio lydinių (Pvz., Inconel 600) vietoj to.
• Mažesnis stiprumas nei dvipusis nerūdijantis plienas: Tempimo stiprumas (485– 590 MPa) yra žemesnė nei dvipusio sluoksnio (Pvz., 2205: 600–800 MPA), konstrukcinėms apkrovoms reikalingos storesnės dalys.

11. Lyginamoji analizė – 316Ti vs 316L vs 321 prieš dvipusį 2205

12. Išvada

316Ti yra pragmatiškas stabilizuotas variantas 316 šeima, Sukurtas taip, kad suvirintuose ir karščio veikiamuose komponentuose būtų išsaugotas austenitinio nerūdijančio plieno atsparumas korozijai.

Kai titano kiekis ir terminis apdorojimas yra tinkamai kontroliuojami, 316Ti apsaugo nuo tarpgranulinio chromo išeikvojimo ir yra tvirtas pasirinkimas suvirintų įrenginių komponentams, karščio veikiami mazgai ir vidutinio sunkumo chloridinė aplinka, kur negalima garantuoti atkaitinimo po suvirinimo.

Tinkamas pirkimas, MTR patvirtinimas, suvirinimo procedūros kontrolė ir periodinė patikra yra būtini norint suprasti lydinio pranašumus.

 

DUK

Kuo skiriasi 316Ti ir 316L?

316Ti yra stabilizuotas titanu (Ti pridedama prie TiC), o 316L yra mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantis (L = žema C).

Abu būdai sumažina įsijautrinimo riziką; 316Ti parenkamas specialiai, kai komponentai bus veikiami vidutinės temperatūros, o atkaitinimas po suvirinimo yra nepraktiškas.

Ar titanas daro 316Ti atsparesnį korozijai nei 316L?

Titano vaidmuo yra užkirsti kelią tarpkristalinei korozijai po terminio poveikio; 316Ti tūrinis atsparumas duobėms yra panašus į 316/316L (Mo iš viso suteikia palyginamą vietinį atsparumą korozijai).

Atšiauresnėms chlorido aplinkoms, Pirmenybė teikiama dvipusio arba aukštesnio PREN lydiniams.

Ar norint suvirinti 316Ti reikia skirtingų užpildų??

Nebūtinai – atitinkantys užpildų lydiniai (Pvz., ER316L/ER316Ti, kur yra) yra naudojami.

Užtikrinkite, kad užpildo chemija ir suvirinimo procedūra išlaikytų stabilizavimą HAZ ir suvirinimo metale; dėl kritinių dalių skaitykite suvirinimo kodus ir metalurgijos nurodymus.