316Ti versus 316L: gestabiliseerd versus laag-austenitisch roestvrij staal met koolstof voor gelaste constructies

316L is de juiste standaard voor de meeste lasbewerkingen bij omgevings- en gematigde temperaturen, omdat het ultra-lage koolstofgehalte (max. 0,030%) al sensibilisatie voorkomt tijdens standaard lassen met één- en meer- doorgangen.316Ti (UNS S31635)verdient zijn plaats alleen bij langdurig gebruik bij hoge- temperaturen (ongeveer 425-815 graden / 800-1500 graden F), zoals uitlaatsystemen, boilers en sommige Europese drukvatcodes, waar de titaniumstabilisatie beter bestand is tegen carbideprecipitatie dan alleen een laag koolstofgehalte bij langdurige blootstelling aan hoge temperaturen.

Wat zijn 316Ti en 316L roestvrij staal?

316Ti (UNS S31635) is een titanium-gestabiliseerde versie van type 316 roestvrij staal, terwijl 316L (UNS S31603) de ultra-laag-koolstofversie is van dezelfde basislegering - beide bestaan ​​om hetzelfde probleem op te lossen: intergranulaire corrosie na het lassen, maar via twee verschillende metallurgische routes.

Standaardtype316 roestvrij staalis gevoelig voor sensibilisering: tijdens het lassen koelt het metaal nabij de las (de hitte-beïnvloede zone of HAZ) langzaam af binnen het bereik van 425-815 graden (800-1500 graden F), waardoor chroom zich kan verbinden met koolstof en kan neerslaan als chroomcarbiden aan de korrelgrenzen.

Hierdoor wordt het chroom plaatselijk uitgeput, waardoor de korrel-grensgebieden kwetsbaar blijven voor intergranulaire corrosie. 316L lost dit op door simpelweg het grootste deel van de koolstof te verwijderen, zodat er weinig meer overblijft om te precipiteren. 316Ti lost het op een andere manier op: het voegt titanium toe, dat bij voorkeur met koolstof bindt om titaniumcarbiden te vormen, waardoor het chroom vrij blijft om de passieve laag te behouden, ook al zijn er nog steeds gewone (hogere) koolstofniveaus aanwezig.

Bronnen: ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M standaardspecificaties.

Hoe verhouden 316Ti en 316L zich qua chemische samenstelling?

316Ti en 316L delen vrijwel identieke chroom-, nikkel- en molybdeenreeksen; het bepalende verschil is dat 316Ti meer dan het dubbele van de koolstof van 316L toelaat, omdat de toevoeging van titanium, en niet het lage koolstofgehalte, de sensibilisatie regelt.

Bron: ASTM A240/A240M samenstellingsvereisten voor UNS S31635 en UNS S31603.

Het titaniumminimum is geen vast percentage; het is direct gekoppeld aan het koolstof- en stikstofgehalte dat de warmte feitelijk bevat, uitgedrukt als een stabilisatieverhouding.

Wat is de Ti-stabilisatieratio en waarom controleert deze de IGC-resistentie?

De ASTM A240-stabilisatievereiste voor 316Ti is Ti Groter dan of gelijk aan 5 x (%C +%N), wat garandeert dat er voldoende titanium aanwezig is om te binden met elk beschikbaar koolstof- en stikstofatoom voordat chroom kan - deze verhouding, en niet het percentage ruwe titanium, bepaalt of een bepaalde warmte goed wordt gestabiliseerd.

In de praktijk betekent dit dat een fabriekscertificaat voor 316Ti moet worden getoetst aan het daadwerkelijke koolstof- en stikstofgehalte van die soortelijke warmte, en niet alleen aan het maximale titaniumplafond van 0,70%. Een hitte met koolstof richting het maximum van 0,08% vereist proportioneel meer titanium om volledig gestabiliseerd te blijven dan een hitte met koolstof in de buurt van 0,03%. EETA levert de 316Ti met volledige testrapporten (MTR's), zodat de stabilisatieverhouding warmte voor warmte kan worden geverifieerd.

Hoe zijn 316Ti en 316L bestand tegen sensibilisatie bij verschillende temperaturen?

316L is voldoende bestand tegen sensibilisering binnen het temperatuurbereik waar de meeste constructie- en proceslassen doorheen gaan, maar 316Ti behoudt die weerstand ook bij veel langere blootstelling aan hoge- temperaturen. Daarom is het gespecificeerd voor continu gebruik bij hoge- temperaturen in plaats van alleen voor lassen.

Het hier beschreven sensibiliseringsgedrag volgt het gevestigde chroom-carbideprecipitatiemechanisme (ASTM A262-testmethoden) toegepast op gestabiliseerde versus austenitische kwaliteiten met een laag-koolstofgehalte.

Welk lasvulmetaal moet worden gebruikt voor 316Ti en 316L?

Zowel 316Ti- als 316L-lassen worden bijna altijd gemaakt met ER316L- of E316L-vulmetaal, omdat titanium niet op betrouwbare wijze over een lasboog kan worden overgedragen - wat betekent dat het stabilisatievoordeel van 316Ti het basismetaal en de door hitte- getroffen zone beschermt, maar de lasafzetting zelf is doorgaans afhankelijk van een laag koolstofgehalte, net als bij een 316L-las.

Dit is een vaak over het hoofd gezien punt bij de materiaalkeuze. Titanium oxideert bij voorkeur en gaat grotendeels verloren door slakken en spatten wanneer het door een lasboog wordt overgebracht, dus een titanium-bijpassend vulmetaal is geen standaard commerciële praktijk. Praktische implicaties:

Specificeer ER316L (GTAW/GMAW) of E316L-16/17 (SMAW) vulmiddel voor zowel 316Ti als 316L basismetaal, tenzij een projectspecificatie om een ​​specifieke reden om een ​​passend gestabiliseerd vulmiddel vraagt

Omdat het lasmetaal effectief -koolstofarm is, ongeacht de kwaliteit van het basismetaal-, worden de corrosieprestaties van de lasafzetting zelf in beide gevallen bepaald door de chemie van het type 316L-

Het stabilisatievoordeel van 316Ti wordt gerealiseerd in het onaangetaste basismetaal en de buitenste HAZ, waar de oorspronkelijke titanium-koolstofbalans behouden blijft

Reiniging na-lassen (beitsen en passiveren volgens ASTM A967) blijft voor beide kwaliteiten noodzakelijk om de hittetint te verwijderen en de passieve laag op de las te herstellen

Hoe zijn de mechanische eigenschappen van 316Ti en 316L met elkaar te vergelijken?

316Ti heeft een bescheiden hogere minimale rek- en treksterkte dan 316L in gegloeide toestand, en behoudt de sterkte beter bij langdurig verhoogde temperaturen, terwijl beide kwaliteiten dezelfde minimale rek delen.

Bron: ASTM A240/A240M minimale mechanische eigenschappenvereisten voor UNS S31635 en UNS S31603, kamertemperatuur, gegloeide toestand.

Verschillen 316Ti en 316L wat betreft algemene weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie?

Nee - 316Ti en 316L hebben in wezen dezelfde algemene weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie, omdat titanium geen term is in de PREN-formule en beide kwaliteiten hetzelfde chroom-, molybdeen- en stikstofbereik delen; Het hele onderscheid daartussen is de intergranulaire corrosieweerstand na lassen of blootstelling aan hitte, en niet de weerstand tegen putjes met chloride.

Welke industrieën en toepassingen zijn gunstig voor elke klasse?

316L domineert algemene lasfabricage, voedsel-, farmaceutische en architectonische werkzaamheden bij omgevings- en gematigde temperaturen, terwijl 316Ti voornamelijk wordt gespecificeerd voor apparatuur met langdurige hoge- temperaturen en in regio's of codes met een historische voorkeur voor gestabiliseerde kwaliteiten.

Hoe verhouden kosten en beschikbaarheid zich tussen 316Ti en 316L?

316Ti heeft doorgaans slechts een bescheiden meerprijs ten opzichte van 316L, meestal ongeveer 5 tot 15 procent, maar de praktische beschikbaarheid ervan is veel regionaler ongelijk. - 316L is vrijwel overal op voorraad, terwijl 316Ti in Europa gebruikelijker is en elders langere doorlooptijden of -bestellingsminima kan hebben.

Kostenfactor voor legering: titanium is een relatief lage-kostenstabiliserende toevoeging, dus de grondstof-premie voor 316Ti boven 316L is veel kleiner dan bijvoorbeeld de premie van een super-austenitische kwaliteit van 6% molybdeen boven 316L

Regionale voorraad: 316Ti is van oudsher gebruikelijker op de Europese markt (wat de lange geschiedenis weerspiegelt in de DIN/EN-specificaties), terwijl 316L de standaard roestvrijstalen voorraad is in de meeste Noord-Amerikaanse en Aziatische toeleveringsketens

Doorlooptijd: het specificeren van 316Ti buiten de belangrijkste voorraadregio's kan leiden tot doorlooptijden van -fabrieksorders in plaats van ex-levering uit voorraad - bevestig de beschikbaarheid voordat u er een schema aan vastlegt

Vervangingstrend: omdat moderne L--kwaliteiten de meeste gebruiksomstandigheden dekken die ooit stabilisatie vereisten, zijn veel specificaties standaard verschoven naar 316L, waarbij 316Ti wordt gereserveerd voor de specifieke gevallen van hoge- temperaturen waar dit nog steeds duidelijk gerechtvaardigd is

Wanneer moet u 316Ti boven 316L kiezen?

Kies 316Ti wanneer de component een duurzame werking zal zien in het gevoeligheidsbereik van 425-815 graden, wanneer een geldende code of klantspecificatie een gestabiliseerde kwaliteit vereist, of wanneer deze overeenkomt met een bestaand 316Ti-systeem; kies 316L voor vrijwel al het andere, inclusief standaard gelaste fabricage bij omgevingstemperatuur en gematigde temperaturen.

• Component werkt continu of herhaaldelijk in het bereik van 425-815 graden (800-1500 graden F) → 316Ti
• De geldende ontwerpcode, klantspecificatie of bestaande fabrieksnorm vereist een gestabiliseerde kwaliteit → 316Ti
• Vervanging of uitbreiding van een bestaand 316Ti-systeem (afzuiging, ketel, warmtewisselaar) → 316Ti, voor materiaalconsistentie
• Gelaste constructies, tanks en leidingen bij standaard omgevings-tot-gematigde- temperatuur → 316L
• Voedsel-, farmaceutische of architecturale toepassing zonder blootstelling aan verhoogde-temperaturen → 316L
• Het projectschema is afhankelijk van de voorraadbeschikbaarheid in Noord-Amerika of Azië → 316L, tenzij de levertijd van 316Ti acceptabel wordt bevonden

Als de zorg die de vraag doet rijzen chloride- of zeewatercorrosie is in plaats van hoge-temperatuursensibilisatie, dan is geen van beide kwaliteiten het juiste uitgangspunt. - In plaats daarvan moet een hogere-PREN-kwaliteit zoals 254SMO of duplex roestvrij staal worden beoordeeld.

Veelgestelde vragen

Vraag: Is 316Ti sterker dan 316L?

A: Ja, bescheiden. 316Ti heeft een minimale vloeigrens van 205 MPa versus 170 MPa voor 316L, en een minimale treksterkte van 515 MPa versus 485 MPa, onder ASTM A240. Beide delen dezelfde minimale rek van 40%.

Vraag: Kan ik 316Ti lassen met titanium-lagermateriaal dat precies bij het basismetaal past?

A: In de standaard commerciële praktijk: nee. Titanium oxideert bij voorkeur en wordt niet betrouwbaar over een lasboog overgedragen. Daarom wordt ER316L- of E316L-vulmiddel gebruikt voor zowel 316Ti- als 316L-lassen. De lasafzetting zelf wordt daarom bepaald door een koolstofarme-koolstofchemie, ongeacht welk basismetaal wordt samengevoegd.

Vraag: Is 316Ti hetzelfde als 321 roestvrij staal?

A: Nee. Beide zijn gestabiliseerde austenitische kwaliteiten, maar 321 is gestabiliseerd zonder niobium- en is gebaseerd op de 18Cr-8Ni-familie (type 304) zonder molybdeen, terwijl 316Ti is gebaseerd op de molybdeenhoudende familie van het 316-type met titaniumstabilisatie. 316Ti heeft daarom een aanzienlijk betere weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie dan 321 vanwege het molybdeengehalte.

Vraag: Heeft 316L ooit een gestabiliseerd type nodig?

A: Ja, specifiek voor langdurig gebruik bij hoge- temperaturen in het gevoeligheidsbereik van 425-815 graden, of waar een geldende code of specificatie een gestabiliseerde graad vereist. Voor standaard gelaste fabricage bij omgevings- en gematigde temperaturen is het lage koolstofgehalte van 316L op zichzelf normaal gesproken voldoende.

Vraag: Zijn 316Ti en 316L uitwisselbaar voor zeewater- of chloridegebruik?

A: In feite wel, omdat titanium de weerstand tegen putcorrosie of spleetcorrosie niet verbetert. - Beide kwaliteiten delen in wezen dezelfde PREN. Geen van beide is de voorkeurskeuze voor agressieve chloride- of volledige blootstelling aan zeewater; een hogere-molybdeenkwaliteit zoals 254SMO is het juiste upgradepad voor die service.