Jaký je rozdíl mezi nerezovou ocelí 304 a 316? Znalosti

V moderní výrobě se více dbalo na kvalitu materiálu, ze kterého je zařízení vyrobeno, a teprve poté na jeho cenu, protože oprava dílů nebo celé instalace, prostoje, čištění a údržba mohou stát mnohem více než správně vybraný jednotka vyrobená z vysoce kvalitního materiálu.

Nerezová ocel byla objevena před více než stoletím a od té doby pevně zaujala své místo na trhu s materiály v některých odvětvích za ni neexistuje náhrada za řadu ukazatelů.

Nerezové oceli jsou slitiny obsahující alespoň 12 % chrómu (Cr), hlavního legujícího prvku. V kombinaci s ocelí tvoří chrom na kovu nerozpustný samoléčivý oxidový film, který zabraňuje korozi a zvyšuje fyzikální a mechanické vlastnosti slitiny. Nerezové oceli obsahují i ​​další legující prvky: nikl (Ni), mangan (Mg), titan (Ti), niob (Nb), kobalt (Co) a molybden (Mo). Kromě nich oceli vždy obsahují uhlík (C), křemík (Si), mangan (Mg), síru (S), fosfor (P).

V závislosti na aplikaci se volí složení slitiny. Ve výrobě s mírně agresivním prostředím, které vyžaduje vysokou tuhost materiálů, například ve strojírenství, stavbě obráběcích strojů, lehkém průmyslu, se používají nejtvrdší martenzitické struktury, které mají zároveň průměrné hodnoty korozní odolnosti. Naopak nejvíce korozivzdorné feritické oceli s vysokou tažností jsou poměrně měkké a používají se v řadě dalších odvětví strojírenství, lehkého a potravinářského průmyslu. Austeniticko-martenzitické oceli patří do přechodové skupiny, kombinují vysokou tvrdost a odolnost vůči vnějšímu prostředí a používají se v agresivním prostředí, např. v chemickém a farmaceutickém průmyslu.

Velký výběr ocelí a slitin vyráběných v různých zemích vyvolal potřebu vytvořit jednotný systém značení oceli, ale mezinárodní organizace jej zatím nevyvinuly. Nejčastěji používaným systémem značení je AISI, vyvinutý American Iron and Steel Institute. Dekódování označení, například AISI 304, je následující: první číslo (3) je skupina (austenitická), další je třída oceli, písmena, pokud existují, označují charakteristické rozdíly v rámci třídy, např. příklad AISI 304L – ocel s nižším obsahem uhlíku – 0,03 % nebo méně. Systém značení AISI se používá spolu s národními systémy značení v Americe pro dovážené produkty, v Číně a dalších asijských zemích a ve východní Evropě.

V Rusku se pro značení oceli používá systém GOST. Například třída AISI 304 odpovídá GOST 08Х18Н10 (třída 304L – 03Х18Н11). Sovětské normy jsou na rozdíl od AISI snadno čitelné: první čísla označují obsah uhlíku, další písmena a čísla označují prvky a jejich procenta.

Chemické složení nerezových ocelí, %

Značka AISI 304 a 304L

Třída AISI 304 je univerzální, a proto se používá nejčastěji. Díky svému složení a mechanickým vlastnostem má mnoho výhod: odolnost proti změnám teploty, svařitelnost a odolnost proti korozi/oxidaci; Tato značka oceli je dobrou kombinací ceny a kvality. AISI 304 patří do skupiny austenitických ocelí, jedná se o nízkouhlíkovou ocel (nepřesahuje 0.08 % C), bohatou na chrom a nikl (16-18 %, resp. 9-11 %). Ocel AISI 304 se používá pro výrobu chemických reaktorů včetně vysokotlakých nádob. Používá se pro oxidační prostředí, například pro silné anorganické kyseliny v nízkých koncentracích a při nízkých teplotách; pro slabé organické kyseliny při středních teplotách a ve styku se vzduchem. Používá se při teplotách do 300°C v průmyslových odvětvích vyžadujících čistotu: výroba náhradních dílů a zařízení v potravinářském, farmaceutickém, chemickém a fermentačním průmyslu, výroba mrazicích zařízení a jejich prvků. Vhodné pro potrubí obsahující vodu, páru a potravinářské kyseliny (kromě solanky). Doporučený teplotní rozsah pro tuto značku je 269-600°C. Optimální provozní teplota není vyšší než +300°C, vydrží krátkodobé zvýšení teploty až na 900°C. Ocel podléhá důlkové korozi; při zvýšení na 60 °C dochází v solných roztocích k mezikrystalové korozi.

AISI 304 L má ve srovnání s AISI 304 nižší obsah uhlíku, což zlepšuje jeho odolnost proti mezikrystalové korozi ve svarech a v oblastech s pomalým chlazením. Díly jsou pevně svařeny a lze je používat bez následné úpravy švu bez ohledu na tloušťku.

Značka AISI 310, 310S

Třída AISI 310 je tepelně nejodolnější ve třídě nerezových ocelí, a proto se používá při vysokých teplotách v zařízeních pecí. Obsah chromu a niklu dává oceli vynikající odolnost proti oxidaci. Tato ocel není magnetická, dobře se svařuje, ale hůře než ocel AISI 304/AISI 304L. Provozní teplota do 1500°C, doporučený provozní rozsah 800-1100°C. Používá se při výrobě dílů pro instalace pro konverzi metanu, pyrolýzu atd. v chemickém a ropném průmyslu, pro plynovody, spalovací komory. Lze použít pro odporové topné články.

Existuje také třída 310S s nízkým obsahem uhlíku (ve srovnání s 310), navržená pro použití tam, kde je možná koroze plyny nebo kondenzáty o vysoké teplotě.

Typy AISI 316, AISI 316Ti, AISI 316L, AISI 316H

Třída AISI 316 je ocel AISI 304 s přídavkem molybdenu. Slitina s molybdenem zvyšuje odolnost proti korozi, vysokým teplotám a agresivnímu prostředí. Má střední odolnost proti korozi v solném prostředí při teplotách nad 60 °C. Ocel AISI 316Ti je ještě odolnější než 316 v prostředích se zvýšenou agresivitou, díky malému množství přidaného titanu (asi 0,5 %) a dobře si zachovává pevnost i při teplotách 600-900°C.

Oceli jakosti AISI 316H a L (nízkouhlíkové) jsou také vyráběny s vlastnostmi podobnými AISI 316, ale zachovávají si svou pevnost při použití při teplotách do 500 °C, respektive do 425 °C.

Značka AISI 321

Třída AISI 321 je nekalitelná austenitická, velmi odolná proti mezikrystalové korozi, a proto se používá pro práci v agresivnějším prostředí než jakosti AISI 304 a 316 Tato ocel je odolná vůči oxidaci na vzduchu, žáruvzdorná a může být používá se při teplotách 600-800 °C. Třída je nemagnetická a má dobrou svařitelnost; používá se pro výrobu různých svařovacích zařízení pracujících ve vysoce agresivním prostředí v energetice a jaderném strojírenství, hutnictví, chemickém, ropném a plynárenském, potravinářském a lékařském průmyslu.

Značka AISI 430

Třída AISI 430 má zvýšenou tvrdost. V žíhaném stavu má vynikající zpracovatelské schopnosti: lze jej podrobit tažení, plastické deformaci, ražení a perforaci. Má feromagnetické vlastnosti, které zabraňují mezikrystalické destrukci při vystavení vysokým teplotám (od 500°C). Při vystavení teplotám 800 °C si zachovává své mechanické vlastnosti. Tento druh oceli dobře snáší náhlé změny teplot. AISI 430 se používá v potravinářském, vinařském a alkoholovém průmyslu, používá se ve strojírenství pro výrobu dílů, při výrobě komerčních zařízení, zařízení pro výměníky tepla, v automobilovém průmyslu, při výrobě dekorativních konstrukcí a výrobků. Nevhodné pro použití ve svařovaných konstrukcích vystavených značnému zatížení. Ocel AISI 430 je svařována elektrickým a argonovým obloukem. Dobře odolává korozi v dusičné a některých dalších organických kyselinách. Zachovává si vysokou odolnost proti korozi i v prostředích obsahujících síru, díky čemuž je nepostradatelný pro použití v ropném a plynárenském a chemickém průmyslu.

K legování speciálních ocelí se používají drahé přísady: nikl, titan, niob, zirkon, vanad atd. Při výběru konstrukčních materiálů se řídí svou odolností proti korozi v různých kyselých prostředích, což je jasně znázorněno na schématech:

Korozní odolnost kovů v kyselině sírové (H2SO4)

Korozní odolnost kovů v kyselině chlorovodíkové (HCl)

Slitiny niklu mají mnoho užitečných vlastností: feromagnetismus, vysokou odolnost proti korozi v plynných a kapalných médiích, schopnost tvořit pevné roztoky s mnoha kovy a nepodléhají alotropním přeměnám. Díky schopnosti niklu rozpouštět značné množství jiných kovů a udržovat tažnost bylo vytvořeno mnoho různých slitin niklu. Například tepelnou odolnost niklu na vzduchu lze zlepšit legováním Al, Si nebo Cr. Přidáním Al, Si a Mn (alumel) a 10 % Cr (chromel) k niklu vznikne slitina s dobrou kombinací termoelektrických vlastností a tepelné odolnosti. V průmyslu a laboratorní technice se nejčastěji používají termočlánky ze slitin chromel-alumel.

Hojně se používají slitiny na bázi niklu a chrómu – nichrom. Nejpoužívanější jsou nichromy s 80% Ni, žáruvzdorné slitiny po chromelech, používané v průmyslu. Při pokusech snížit cenu nichromu snížením obsahu Ni v nich vznikl feronichrom, ve kterém byla část niklu nahrazena železem (nejčastější složení je 60 % Ni, 15 % Cr a 25 % Fe). Výkonnostní vlastnosti a odolnost vůči vysokým teplotám (až 1200-1250°C) nichromů jsou vyšší než u feronichromů, které se používají při nižších teplotách.

Slitiny Ni-Mo a Ni-Cr-Mo se používají pro chemické závody pracující ve vysoce agresivních prostředích, jako je kyselina chlorovodíková, sírová a fosforečná o různých koncentracích při teplotách blízkých bodu varu. Tyto slitiny, nejodolnější ze všech známých korozivzdorných ocelí ve výše uvedených prostředích, jsou prodávány pod názvy Hastelloy a Rehmanit. Hastelloy je registrovaná ochranná známka a používá ji řada společností, včetně švýcarské společnosti Premex, výrobce vysokotlakých reaktorů. Různé třídy Hastelloy obsahují různá množství prvků – Mo (až 30 %), Cr (až 23 %), Fe (až 29 %), C (až 0.15 %) a některé její třídy jsou legovány W (asi 5 %), Si (až 10 %), Co (až 2,5 %), jakož i V, Ta, Nb a další prvky. Hastelloy jsou známé svou zvýšenou odolností vůči kyselině chlorovodíkové, sírové, fosforečné, octové, mravenčí a také v prostředí obsahujícím ionty chlóru a fluoru.

Hastelloy C-276

Slitina C276 označuje superslitiny na bázi niklu, chrómu a molybdenu s přídavkem wolframu. Slitina má vynikající odolnost proti korozi v agresivním prostředí, jako je kyselina sírová a chlorovodíková, rozpouštědla, kyselina mravenčí a octová, anhydrid kyseliny octové, chlornany při vysokých teplotách (až 1038 °C) a dokonce i kyselina fosforečná při teplotách pod bodem varu a koncentracích pod 65 %. Kvůli nízkému obsahu chrómu jej však nelze použít se silnými oxidačními činidly, jako je koncentrovaná kyselina dusičná. Vysoký obsah niklu a molybdenu činí tuto slitinu odolnou proti praskání a důlkové a štěrbinové korozi v redukčních prostředích. Díky nízkému obsahu uhlíku je tvorba karbidů během procesu svařování minimální, což zlepšuje odolnost slitiny proti korozi.

Hastelloy C-276 se používá v chemických a petrochemických procesních zařízeních, generátorech energie, léčivech a celulózovém a papírenském průmyslu.

Ocelové reaktory

Nerezová ocel je jedním z nejpoužívanějších materiálů v různých průmyslových odvětvích díky své odolnosti proti korozi, trvanlivosti a estetické přitažlivosti. Mezi různými druhy nerezové oceli se nejčastěji používají druhy 304 a 316. Ačkoli obě druhy mají podobné vlastnosti, existují mezi nimi významné rozdíly, díky nimž jsou vhodné pro specifické aplikace. V tomto článku se podíváme na rozdíly mezi nerezovou ocelí 304 a 316 a prozkoumáme jejich složení, mechanické vlastnosti, odolnost proti korozi a použití.

Složení:

Nerezová ocel 304 a 316 jsou obě austenitické slitiny, což znamená, že jsou nemagnetické a mají plošně centrovanou kubickou krystalovou strukturu. Jejich složení se však liší, což má za následek rozdíly v jejich vlastnostech.

— Nerezová ocel 304:
Nerezová ocel 304 obsahuje 18–20 % chromu a 8–10,5 % niklu, stejně jako malé množství uhlíku, manganu, fosforu a síry. Toto složení poskytuje vynikající odolnost proti korozi a svařitelnost. Nerezová ocel 304 je však v určitých prostředích náchylná k chloridovému koroznímu praskání.

— Nerezová ocel 316:
Nerezová ocel 316 obsahuje 16–18 % chromu, 10–14 % niklu a 2–3 % molybdenu, spolu s dalšími prvky, které se nacházejí v nerezové oceli 304. Přidání molybdenu zvyšuje odolnost slitiny proti korozi, zejména v prostředí bohatém na chloridy. V důsledku toho se nerezová ocel 316 často označuje jako „námořní nerezová ocel“ kvůli své vynikající odolnosti vůči korozi v mořském prostředí.

Mechanické vlastnosti:

Mechanické vlastnosti nerezové oceli určují její vhodnost pro různé aplikace. Porovnejme mechanické vlastnosti nerezové oceli 304 a 316:

– Pevnost v tahu:
Nerezová ocel 304 má typicky pevnost v tahu asi 515 megapascalů (MPa) nebo 74 900 liber na čtvereční palec (psi). Na druhou stranu, nerezová ocel 316 má o něco vyšší pevnost v tahu, v průměru asi 580 MPa nebo 84000 XNUMX psi.

— Mez kluzu:
Nerezová ocel 304 má mez kluzu přibližně 205 MPa nebo 29 800 psi, zatímco nerezová ocel 316 vykazuje vyšší mez kluzu přibližně 205–240 MPa nebo 29800 34–800 XNUMX psi.

– Tvrdost:
Nerezová ocel 304 a 316 je ve srovnání s jinými slitinami relativně měkká. Mají stejnou tvrdost podle Brinella: nerezová ocel 304 má přibližně 140 HB a nerezová ocel 316 má přibližně 149 HB.

Odolnost proti korozi:

Jedním z nejdůležitějších faktorů při výběru nerezové oceli je její odolnost proti korozi. Podívejme se na odolnost nerezové oceli 304 a 316 proti korozi v různých prostředích:

— Obecná odolnost proti korozi:
Nerezová ocel 304 a 316 poskytuje vynikající odolnost proti korozi ve většině atmosférických, chemických a sladkovodních prostředí. Obsah chromu vytváří na povrchu pasivní oxidovou vrstvu, která chrání materiál před korozí.

— Odolnost vůči korozi chloridy:
Nerezová ocel 316 překonává nerezovou ocel 304 v prostředí s vysokým obsahem chloridů. Přidání molybdenu výrazně zlepšuje odolnost slitiny proti bodové korozi, díky čemuž je vhodnější pro použití v blízkosti pobřežních oblastí nebo v kontaktu s materiály obsahujícími chloridy.

Aplikace:

I když mají nerezové oceli 304 a 316 mnoho společného, jejich specifické vlastnosti je činí vhodnými pro různé aplikace. Podívejme se na jejich běžné aplikace:

— Použití nerezové oceli 304:
Nerezová ocel 304 se široce používá v různých průmyslových odvětvích, včetně architektury, automobilového průmyslu, zpracování potravin a kuchyňského nádobí. Díky své odolnosti vůči korozi, vysokým teplotám a vynikající tvárnosti je ideální pro použití jako kuchyňské nádobí, dřezy a architektonické prvky.

— Použití nerezové oceli 316:
Díky své vynikající odolnosti proti korozi se nerezová ocel 316 široce používá v mořském prostředí, chemickém zpracování a lékařských aplikacích. Běžně se používá pro lodní zařízení, chirurgické nástroje, farmaceutické zařízení a komponenty pobřežní architektury.

závěr:

Závěrem lze říci, že ačkoli nerezová ocel 304 a 316 má podobné vlastnosti, jejich složení, mechanické vlastnosti, odolnost proti korozi a použití se výrazně liší. Přidání molybdenu do nerezové oceli 316 zvyšuje její odolnost proti korozi, takže je vhodná pro prostředí bohatá na chloridy. Na druhou stranu je nerezová ocel 304 cenově výhodnější a široce se používá v různých průmyslových odvětvích. Pochopení rozdílů mezi těmito jakostmi umožňuje výrobcům a inženýrům vybrat nejvhodnější slitinu nerezové oceli pro specifické aplikace, což zajišťuje optimální výkon a trvanlivost.