Оба316Л и 321представляют собой аустенитные нержавеющие стали с примерно одинаковым содержанием хрома (16-18%) и никеля (10-14%). Разница сводится к одной легирующей добавке:
316L содержит 2,0-3,0% молибдена. Именно молибден придает 316L устойчивость к точечной и щелевой коррозии в хлоридных средах. Это также делает 316L дороже, чем 321 на большинстве рынков.
321 содержит титан с добавлением минимум 5 x C% (содержание углерода). Титан связывает углерод в виде карбида титана, предотвращая осаждение карбида хрома на границах зерен, когда металл нагревается от 425 до 900 градусов Цельсия. Это называется стабилизацией, и именно по этой причине 321 может работать при температурах, при которых 316L, даже в его низко-форме, начинает работать плохо.
Формы продукта
Бар и Род
Плита и лист
Катушка и полоса
Трубы и трубки
Фитинг: фланец, тройник, колено, переходник и т. д.
Ковка: кольцо, вал, круг, блок и т. д.
| Элемент | 316L (%) | 321 (%) |
|---|---|---|
| Хром | 16.0 - 18.0 | 17.0 - 19.0 |
| Никель | 10.0 - 14.0 | 9.0 - 12.0 |
| Молибден | 2.0 - 3.0 | -- |
| Титан | -- | 5 x C мин., 0,70 макс. |
| Углерод | 0,035 макс. | 0,08 макс. |
| Марганец | 2,00 макс. | 2,00 макс. |
| Кремний | 0,75 макс. | 0,75 макс. |
| Фосфор | 0,045 макс. | 0,045 макс. |
| сера | 0,030 макс. | 0,030 макс. |
Коррозионная стойкость: в чем преимущество 316L
Если в вашей рабочей среде используются хлориды, лучшим выбором будет сталь 316L. Содержание молибдена повышает эквивалентное число стойкости к точечной коррозии (PREN) примерно до 22-25 по сравнению с примерно 17-19 для 321. С практической точки зрения это означает, что 316L устойчив к точечной коррозии в морской воде, солоноватой воде и содержащих хлориды технологических потоках, где 321 начнет проявлять локальное воздействие.
Критическая питтинговая температура (CPT) рассказывает историю в цифрах. В стандартном 3,5% растворе NaCl согласно ASTM G150:316Lобычно показывает температуру CPT около 25-30 градусов Цельсия. У 321 КПП ближе к 15-20 градусам. В реальной морской воде Персидского залива при температуре 35 градусов по Цельсию и высокой солености ни одна марка не идеальна для прямого контакта с морской водой (именно здесь на помощь приходят супердуплексные марки, такие как SAF 2507 или 254 SMO), но 316L выдерживает зону брызг и атмосферное воздействие гораздо дольше, чем 321.
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) – еще один вид разрушения, о котором стоит упомянуть. Обе марки чувствительны к хлоридному SCC при температуре выше 60 градусов Цельсия в средах, -содержащих хлориды. 316. В данном случае L не превосходит 321 существенно. Если рабочая температура превышает 60 градусов в хлоридной среде и вы не можете удалить хлориды, вам следует обратить внимание на дуплексные или супераустенитные марки, а не выбирать между этими двумя.
Где321сохраняет свои свойства в окислительных кислых средах при повышенных температурах. Серная кислота в умеренных концентрациях, азотная кислота и некоторые потоки нефтехимических процессов, где температура является основной проблемой, а не атакой хлоридов. Стабилизация титана предотвращает межкристаллитную коррозию в зонах термического-влияния после сварки, что важно при работе с кислотами, где разрушение границ зерен является основным механизмом разрушения.
Высокие-температурные характеристики: пример 321
Именно здесь у 321 есть настоящее, измеримое преимущество. Нормы ASME по котлам и сосудам под давлением (раздел VIII, раздел 1) допускают использование 321 для рабочих температур до 816 градусов Цельсия. Для 316L предельная температура при непрерывной работе составляет около 450 градусов по Цельсию, хотя периодическая работа до 425 градусов является обычным явлением.
Причина – выделение карбидов. Даже при низком содержании углерода в 316L длительное воздействие температуры выше 425 градусов позволяет карбидам хрома образовываться на границах зерен, истощая прилегающие области хрома и создавая путь для межкристаллитной коррозии, когда металл позже подвергается воздействию агрессивных сред. Титан в 321 предотвращает это, преимущественно образуя карбид титана, оставляя хром в растворе.
Реальные приложения, где 321 — правильный вызов:
- Выхлопные системы и коллекторы, работающие при 600-800 градусах
- Трубки теплообменника в установках каталитического крекинга
- Компоненты печи и узлы радиационных трубок
- Компенсаторы и сильфоны в воздуховодах,-высокотемпературных
- Компоненты выхлопной системы и форсажной камеры для аэрокосмической отрасли
Сварка и изготовление: сталь 316L более щадящая.
Обе марки свариваются стандартными аустенитными методами: GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW (прилипание) и SAW. Но опыт изготовления другой.
316L С этим сортом легче работать в магазине или в полевых условиях. Низкое содержание углерода означает, что вы можете сваривать его, не беспокоясь о повышении чувствительности в зоне термического-воздействия, и вам не потребуется отжиг после-сварочного раствора для восстановления коррозионной стойкости. Выбор присадочного металла прост: ER316L для большинства применений или ER316LSi, если вам нужно лучшее смачивание и более гладкий профиль шва.
321 требует большего внимания. Титан, стабилизирующий сплав, также влияет на сварочную ванну. Титан имеет высокое сродство к кислороду, и в расплавленной сварочной ванне он может образовывать включения оксида титана, которые проявляются в виде дефектов,-подобных шлаку, если покрытие защитным газом неплотное. По этой причине вместо ER321 обычно используется наполнитель ER347 (стабилизированный ниобием-). Ниобий обеспечивает ту же функцию стабилизации, но без проблем со сваркой, которые возникают у титана.
Для стыковых сварных швов труб-к-трубам согласно ASME B16.9 обе марки свариваются хорошо при соблюдении соответствующих процедур. Эта проблема в большей степени проявляется в сложных сварных конструкциях с несколькими проходами, конфигурациях плотных соединений или сварке в полевых условиях, где факторами являются ветер и загрязнение. Если на вашем производстве много позиционной сварки или работ на объекте, сталь 316L избавит ваших сварщиков от головной боли.
Формируемость обоих сортов одинакова. Оба материала можно согнуть, развальцевать и расширить с помощью стандартных методов аустенитной формовки.. 321 их немного сложнее поддавать холодной-формовке из-за частиц карбонитрида титана, которые увеличивают скорость наклепа, но для большинства труб и фитингов разница незначительна.
Для фитингов, приваренных встык-(колена, тройники, переходники согласно ASME B16.9 и B16.28), обе марки доступны у большинства дистрибьюторов. Однако фитинги 316L, скорее всего, будут в наличии на складе, а фитинги 321, возможно, придется заказывать с более длительным сроком поставки, особенно в случае больших размеров или не-стандартных графиков.
| Спецификация | 316L | 321 |
|---|---|---|
| ASTM/ASME (США) | A312 TP316L / A403 WP316L / A182 F316L | А312 ТП321/А403 WP321/А182 Ф321 |
| RU (Европа) | 1.4404 | 1.4541 |
| ДЖИС (Япония) | СУС316Л | СУС321 |
| ГОСТ (Россия/СНГ) | 03Ч17Н14М2 | 08Ч18Н10Т |
| ГБ (Китай) | 022Cr17Ni12Mo2 | 06Кр18Ни11Ти |
Советы по закупкам, которые помогут сэкономить деньги и избежать проблем
Проверьте сертификат заводских испытаний на содержание титана в 321 заказе.Некоторые заводы производят 321 с минимальным содержанием титана (5 х углерода). Если углерод находится в верхней части диапазона (0,06–0,08%), содержание титана должно быть не менее 0,30–0,40%. Если титана мало, а углерода много, стабилизация может быть неэффективной. Попросите расчет: Ti/(4 x C) должно быть больше 1,0 для полной стабилизации.
Уточняйте условия доставки.Труба 316L обычно поставляется в отожженном состоянии-отожженном. 321 может поставляться отожженном или стабилизированном-отожженном. Стабилизированное-отожженное состояние (выдержка при температуре 900-950 градусов в течение 1-2 часов) максимизирует образование карбида титана и улучшает стойкость к межкристаллитной коррозии. Если ваше применение предполагает сварку с последующей коррозионной обработкой, укажите стабилизированный отжиг.
Не думайте, что 316L и 321 взаимозаменяемы для приложений,-совместимых с кодом.Если расчет был выполнен для стали 316L (с ее конкретными допустимыми напряжениями согласно ASME, раздел II, часть D), замена на 321 требует повторной -проверки значений допустимых напряжений при расчетной температуре. При 400 градусах у 321 допустимое напряжение несколько ниже, чем у 316L. При 600 градусах значение 321 выше, поскольку 316L вообще не соответствует коду-при такой температуре.
Для фитингов, приваренных встык-, проверьте маркировку марки.Фитинги должны быть маркированы маркой, номером плавки и символом производителя в соответствии с ASME B16.9. Фитинги WP316L и WP321 выглядят одинаково. Если на вашем складе есть и то, и другое, важно использовать цветовое кодирование или раздельное хранение. Мы видели проекты, в которых фитинг 321 был установлен в системе 316L и наоборот, и это было обнаружено только тогда, когда фитинг не той марки преждевременно вышел из строя.
Закажите дополнительный материал для 321 проекта.Поскольку 321 редко имеется в наличии, повторный заказ небольшого количества в середине-проекта может означать 6-недельное ожидание. Закажите дополнительно 5-10%, особенно для нестандартных размеров или графиков. Текущая стоимость профицита 321 ниже запланированного риска нехватки запасов.
Заключение
Выбор между 316L и 321 редко бывает трудным, если вы четко определили условия эксплуатации. Проблема в том, что многие покупатели подходят к решению, не охарактеризовав полностью окружающую среду, по умолчанию прибегая к той марке, которую они всегда использовали. Это работает до тех пор, пока не перестанет работать.
Если вы выбираете трубу для нового проекта, потратьте время на документирование рабочей температуры, воздействия хлоридов, концентрации кислоты и расчетного срока службы. Эти четыре параметра подскажут вам, какой сорт вам нужен, более надежно, чем любая сравнительная таблица. А если вам нужна помощь в выборе любой марки, с полной сертификацией завода и доставкой по всему миру, мы предлагаем как 316L, так и 321 в бесшовном и сварном исполнении, а также соответствующие фитинги и фланцы под приварку встык-в соответствии с ASME B16.9, B16.11 и B16.5.
