الفولاذ المقاوم للصدأ 304L مقابل 304H: مقارنة شاملة

ما الذي يميّز الفولاذ المقاوم للصدأ 304L و304H عن بعضهما البعض؟ تخيل أنك تعمل على مشروع حاسم، وتختار بين هاتين المادتين. تستكشف هذه المقالة أوجه الاختلاف والتشابه بينهما، بدءًا من التركيب الكيميائي إلى الأداء في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. سيفهم القراء العوامل الرئيسية في اختيار المادة المناسبة لتطبيقات محددة، مما يضمن الكفاءة والمتانة في مشاريعهم. تعمّق لاكتشاف كيف يمكن أن تؤثر هذه السبائك على قراراتك الهندسية.

304L مقابل 304H الفولاذ المقاوم للصدأ 304H مقارنة شاملة

جدول المحتويات

I. مقدمة

أثناء إنشاء مشروع معين في عام 2014، واجهنا مشاكل في إنشاءات اللحام التي تتضمن مواد أنابيب 304 و304H على حد سواء.

من خلال سلسلة من أنشطة المشروع المتعلقة بإدارة المواد، وإدارة البناء، وتقنيات اللحام، وعمليات التفتيش، لاحظنا أن مواد السلسلة 304 تشترك في سمات مشتركة ضمن نطاق معين، ولكن لديها أيضًا فروق واضحة وفواصل صارمة.

لذلك، فإن تلخيص هذه التشابهات والاختلافات يساهم في تنظيم المعرفة وتراكم خبرات البناء المستقبلية.

304L مقابل 304H الفولاذ المقاوم للصدأ 304H مقارنة شاملة

ثانيًا. مقدمة إلى 304 مواد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304

يندرج الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بشكل عام تحت فئة الفولاذ المقاوم للتآكل وهو الأكثر استخدامًا نوع الفولاذ.

يعد الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 18-8 الأكثر تمثيلاً، حيث يتميز بخصائص ميكانيكية مواتية، وهو مناسب للمعالجة الميكانيكية والختم واللحام.

يوفر مقاومة ممتازة للتآكل في البيئات المؤكسدة ومقاومة جيدة للحرارة. ومع ذلك، فهو حساس بشكل خاص للوسائط التي تحتوي على أيونات الكلوريد (Cl-)، والتي يمكن أن تؤدي إلى التآكل الإجهادي. يتوفر الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8، بشكل أساسي 304 و304L و304H، في أشكال مختلفة، بما في ذلك الصفائح والقضبان والألواح.

إن سبيكة 304H (UNS S30409) هي نسخة معدلة من سبيكة الكروم 18%، والنيكل 8% 304 الأوستنيتي من النيكل 304. إن سبيكة محتوى الكربون في هذا المنتج ما بين 0.04 و0.10، مما يعزز من قوة مكونات المنتج في درجات الحرارة العالية في البيئات التي تزيد عن 800 درجة فهرنهايت.

يناقش هذا القسم في المقام الأول درجات الفولاذ، والتركيب الكيميائي، وأداء الصلب الأوستنيتي 304 مواد الفولاذ المقاوم للصدأمقارنة ألواح الصلب وأنابيب الصلب بشكل أساسي.

جدول المعادلات التقريبية لدرجات الصلب لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من الدرجة 304

لا يوجدGB
24511-2009
GB/T
4237-1992
ASME (2007)
SA240
EN
10028-7:2007
نظام الترقيم الموحدالصف الجديدالصف القديمكود UNSالطرازالرمز العدديالصف
1S3040806Cr19Ni100Cr18Ni9S304003041.4301X5CrNi18-10
2S30403022Cr19Ni1000Cr19Ni10S30403304L1.4306X2CrNi19-11
3S3040907Cr19Ni10--S30409304H1.4948X6CrNi18-10

جدول المكافئ التقريبي لدرجات الصلب لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملحومة من الدرجة 304

لا يوجدGB/T
12771-2008
GB/T
12771-2000
ASME (2007)
SA312
EN
10028-7:2007
نظام الترقيم الموحدالصف الجديدالصف القديمكود UNSالطرازالرمز العدديالصف
1S3040806Cr19Ni100Cr18Ni9S30400TP3041.4301X5CrNi18-10
2S30403022Cr19Ni1000Cr19Ni10S30403TP304L1.4306X2CrNi19-11
3       

جدول التركيب الكيميائي للأوستنيتي الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ المقاوم للحرارة

لا يوجدنظام الترقيم الموحدالتركيب الكيميائي (الكسر الكتلي) %
[التركيب وفقًا للمعيار GB/T 20878-2007]
  CسيمنPSنيكرموN
1S304080.081.002.000.0450.0308.00~11.0018.00~20.00  
2S304030.031.002.000.0450.0308.00~12.0018.00~20.00  
3S304090.04~0.101.002.000.0450.0308.00~11.0018.00~20.00  
4S304580.081.002.000.0450.0308.00~11.0018.00~20.00 0.10~0.16

جدول الإجهاد المسموح به للستانلس ستانلس ستانيك الأوستنيتي صفيحة فولاذية الصف 304

الصفمعايير ألواح الصلبالسُمك
مم
الإجهاد المسموح به/ميجا باسكال عند درجات الحرارة التالية (درجة مئوية)
≤20100150200250300350400450500525550575600625650675700
S30408GB245111.5~801371371371301221141111071031009891796452423227
137114103969085827976747371676252423227
S30403GB245111.5~8012012011811010398949188         
1209887817672696765         
S30409GB245111.5~801371371371301221141111071031009891796452423227
137114103969085827976747371676252423227
ملاحظة: لا ينطبق الإجهاد المسموح به في الصف الأول إلا على المكونات التي تسمح بالتشوه الطفيف الدائم.

جدول الإجهاد المسموح به لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي درجة 304

الصفمعايير ألواح الصلبالسُمك
مم
الإجهاد المسموح به/ميجا باسكال عند درجات الحرارة التالية (درجة مئوية)
≤20100150200250300350400450500525550575600625650675700
S30408GB13296≤141371371371301221141111071031009891796452423227
137114103969085827976747371676252423227
S30403GB13296≤1411711711711010398949188         
1179787817673696765         
S30408GB/T14976≤281371371371301221141111071031009891796452423227
137114103969085827976747371676252423227
S30403GB/T14976≤2811711711711010398949188         
1179787817673696765         
S30408GB/T12771≤2811611611611110497949188858377675444362723
1169788827772706765636260575344362723
S30403GB/T12771≤28999999948883807775         
998274696562595755         
S30408GB/T24593≤411611611611110497949188858377675444362723
1169788827772706765636260575344362723
S30403GB/T24593≤4999999948883807775         
998274696562595755         
ملاحظة: لا ينطبق الإجهاد المسموح به في الصف الأول إلا على المكونات التي تسمح بالتشوه الطفيف الدائم. تم ضرب البيانات المطابقة لـ GB/T 12771 و GB/T 24593 في وصلة اللحام معامل 0.85.

عند استخدام مواد الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ الأوستنيتي في خطوط أنابيب الضغط، من الضروري ملاحظة أن الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ المصنوع من الكروم والنيكل قد يتعرض للتقصف في طور سيجما عند استخدامه لفترة طويلة في درجات حرارة تتراوح بين 540 درجة مئوية و900 درجة مئوية.

يُنصح بالتحكم في محتوى الفريت ودرجة التشوه البارد في الفولاذ الأوستنيتي. في ظروف درجات الحرارة المرتفعة (درجة حرارة التشغيل التي تتجاوز 540 درجة مئوية)، يجب أن يستوفي الفولاذ الأوستنيتي الأوستنيتي المقاوم للصدأ منخفض الكربون (C ≤ 0.08%) متطلبات إضافية:

1) يجب أن يكون محتوى الكربون في المادة الأم ≥ 0.04;

2) حالة المعالجة الحرارية: تبريد سريع >1040 درجة مئوية;

3) يجب أن يكون متوسط حجم الحبيبات من الدرجة 7 أو أكثر خشونة. وإذا تعذر استيفاء هذه الاشتراطات الإضافية، ينبغي اختيار الإجهاد المسموح به وفقاً للفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون للغاية.

الخواص الميكانيكية

درجات الحرارة العالية قوة المردود جدول لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي درجة 304

الصفالسُمك
مم
Rp0.2/MPa عند درجات الحرارة التالية (درجة مئوية)
20100150200250300350400450500550
S30408≤80205171155144135127123119114111106
S30403≤8018014713112211410910410198  
S30409≤80205171155144135127123119114111106

جدول قوة الخضوع في درجات الحرارة العالية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي درجة 304

الصفRp0.2/MPa عند درجات الحرارة التالية (درجة مئوية)
20100150200250300350400450500550
S30408210174156144135127123119114111106
S3040318014713112211410910410198  
S30409          

في GB/T20878-2007 "الفولاذ المقاوم للصدأ ودرجات الفولاذ المقاوم للحرارة والتركيب الكيميائي"، فإن الفولاذ الأوستنيتي الجديد عالي الحرارة درجة الفولاذ المقاوم للصدأ تمت إضافة S30409 (07Cr19Ni10) بمحتوى كربوني 0.04% ~ 0.10%.

ومع ذلك، هناك مشكلة ازدواج الرتبة مع الرتبة 304، أي أن هناك تداخل في محتوى الكربون بين S30409 (07Cr19Ni10) وS30408 (06Cr19Ni10). وتوجد نفس مشكلة الرتبة المزدوجة أيضًا مع S31609 (07Cr17Ni12Mo2)، الذي يحتوي على محتوى كربوني يبلغ 0.04% ~ 0.10%، وهناك أيضًا تداخل في المحتوى الكربوني مع S31608 (06Cr17Ni12Mo2).

ثالثًا. إدارة مواد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304

وثائق توسيم المواد وضمان الجودة

يجب وضع العلامات على المواد الموردة والمستلمة لخط أنابيب الضغط وفقًا للمعايير المقابلة وشروط العقد. وينبغي أن تحمل كل قطعة من المواد علامات واضحة وثابتة، وبالنسبة للمواد التي يقل قطرها الاسمي عن DN40 أو يساويه، يمكن وضع العلامات باستخدام العلامات أو غيرها من الطرق البديلة.

يجب أن يتضمن محتوى الملصقات، على الأقل، علامات الصانع واسم المادة (الرمز). وبالنسبة لمكونات الأنابيب المصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ (النوع H) المستخدمة في ظروف درجات الحرارة العالية، ينبغي أيضًا تضمين أرقام أو رموز دفعة المواد.

تتضمن وثائق ضمان الجودة المقابلة نتائج الفحص والاختبار المحددة في المعايير والعقود، ويجب أن تكون قابلة للتتبع.

رابعًا. لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 304

1. تقييم عملية اللحام

يتم تصنيف المادة الأم للحام المعدات الحاملة للضغط وتجميعها وفقًا للتركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية وقابلية اللحام مادة معدنية.

وفقًا لـ NB/T47014-2011، فإن فئات المواد الأم لـ S30403 وS30408 وS30408 وS30409 هي Fe-8، مع مجموعة من Fe-8-1. عملية اللحام يمكن الرجوع في التقييم إلى تقرير تقييم عملية اللحام الحالي HN2006-02-2012.

2. اختيار مواد اللحام

ويرد مبدأ اختيار مواد اللحام في NB/T47015-2011: بالنسبة للحام الفولاذ عالي السبائك من نفس الرتبة، يجب أن تضمن مواد اللحام أن تكون الخواص الميكانيكية لمعدن اللحام مساوية للقيم الحدية المحددة للمادة الأم أو أعلى منها.

عند الضرورة، يجب ألا تكون مقاومته للتآكل أقل من المتطلبات المقابلة للمادة الأم، أو يجب أن تفي الخواص الميكانيكية ومقاومة التآكل بالشروط الفنية المنصوص عليها في وثائق التصميم.

مواد اللحام الموصى بها كما هو موضح في الجدول التالي:

نظام الترقيم الموحد
(UNS)
الصفمعدن محمي اللحام بالقوس الكهربائي أقطاب (SMAW)اللحام بالقوس المغمور
(SAW)
الغاز لحام القوس التنغستن
(GTAW)
نماذج الأقطاب الكهربائيةأمثلة لدرجات القطب الكهربائيأنواع التدفقأمثلة لدرجات أسلاك اللحام والتدفق واللحامدرجات أسلاك اللحام
S3040806Cr19Ni10E308-16
E308-15
A102A107F308-H08CH08Cr21Ni10SJ601-H08Cr21Ni10
HJ260-H08Cr21Ni10 HJ260-H08Cr21Ni10
H08Cr21Ni10
S30403022Cr19Ni10ER308L-16A002F308L-H03Cr21Ni10SJ601-H03Cr21Ni10
HJ260-H03Cr21Ni10
H03Cr21N i10

3. اعتبارات اللحام

بالمقارنة مع الفولاذ الكربوني، تبلغ مقاومة الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ 5 أضعاف مقاومة الفولاذ الكربوني، مما يؤدي إلى زيادة مدخلات الحرارة تحت نفس ظروف اللحام بالتيار وجهد القوس الكهربائي.

الموصلية الحرارية منخفضة، حوالي ثلث الفولاذ الكربوني، مما يؤدي إلى بطء انتقال الحرارة وزيادة التشوه الحراري.

يبلغ معامل التمدد الخطي حوالي 40% أكبر من معامل الفولاذ الكربوني، مما قد يؤدي بسهولة إلى زيادة التمدد الحراري أثناء التسخين والانكماش أثناء التبريد، مما يجعل التشوه بعد اللحام أكثر وضوحًا.

النقاط الرئيسية للحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ:

1) لتجنب التشوه الكبير وإجهاد اللحام أثناء اللحام، يجب اختيار طريقة لحام ذات طاقة لحام مركزة.

2) رقابة صارمة على حرارة اللحام يجب الحفاظ على المدخلات لمنع نمو حبيبات اللحام بشدة وحدوث شقوق اللحام الساخنة.

3) لتحسين مقاومة التشقق الحراري ومقاومة اللحام للتآكل، يجب الحفاظ على منطقة اللحام نظيفة لتجنب تسرب العناصر الضارة إلى اللحام.

4) لا يتطلب الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ التسخين المسبق أثناء اللحام. ولمنع نمو الحبيبات في اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة وترسيب الكربيدات، ولضمان اللدونة والمتانة ومقاومة التآكل في وصلة ملحومة، يجب أن تبقى درجة الحرارة البينية منخفضة، بحيث لا تتجاوز 100 درجة مئوية بشكل عام.

4. مشكلة حبيبات الأوستينيت

أوستنيت الحبيبات هي الحبيبات التي يتم الحصول عليها عندما يتم تقسية الفولاذ، ويسمى حجم الحبيبات حجم حبيبات الأوستينيت. ينقسم حجم الحبيبات القياسي إلى 8 مستويات، المستويات 1-4 هي الحبيبات الخشنة، والمستويات 5-8 هي الحبيبات الدقيقة، والمستويات 10-13 فوق المستوى 8 هي الحبيبات فائقة النعومة.

يتم إجراء الملاحظات تحت مجهر 100x. في الإنتاج الفعلي، أصبحت تنقية الحبيبات إحدى الطرق المهمة لتقوية المواد المعدنية، والتي يمكن أن تحسن من قوة وصلابة الفولاذ في نفس الوقت. ونأمل أيضًا في الحصول على حبيبات أدق أثناء اللحام الهندسي.

نحتاج إلى الانتباه إلى تأثير معدل التسخين أثناء عملية اللحام. معدل التسخين هو في الأساس مشكلة ارتفاع درجة الحرارة. كلما زادت درجة السخونة الزائدة، كلما زادت نسبة معدل التنوي إلى معدل النمو، وكلما قل حجم الحبيبات الأولية.

على الرغم من ذلك الأوستينيت تميل الحبيبات إلى النمو في درجات الحرارة المرتفعة، لذلك لا يمكن أن يكون هناك وقت طويل للاحتفاظ بها في درجات الحرارة المرتفعة. لذلك، نؤكد على التسخين والتبريد السريع أثناء اللحام.

يؤثر محتوى الكربون في الفولاذ أيضًا على حبيبات الأوستينيت. عندما يكون محتوى الكربون في الفولاذ غير كافٍ لتشكيل غير محلول الكربيدات، مع زيادة محتوى الكربون، تميل حبيبات الأوستينيت إلى النمو والخشونة.

ولذلك، من بين الثلاثة، فإن S30408 أكثر عرضة للخشونة من بين الأنواع الثلاثة، وينبغي الاهتمام بالتحكم في خشونة الحبوب ومنعها في جوانب أخرى.

التحكم في نسبة الكروم إلى النيكل في معدن اللحام، بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 304، عندما تكون نسبة الكروم إلى النيكل في مواد اللحام أقل من 1.61، فمن المحتمل أن تحدث تشققات ساخنة؛ وعندما تصل نسبة الكروم إلى النيكل إلى 2.3-3.2، يمكن منع حدوث تشققات ساخنة.

يمكن أيضًا أن يؤدي الحد الصارم من محتوى العناصر الضارة مثل البورون والكبريت والفوسفور والسيلينيوم في معدن اللحام إلى منع حدوث الشقوق الساخنة.

V. الخاتمة

يتطلب تصميم المعدات البتروكيماوية لدرجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي والتآكل القوي الكثير من المتطلبات، ويجب النظر بعناية في اختيار المواد وبنية اللحام لضمان استقرار المعدات على المدى الطويل.

إن فهم خصائص المواد والتمييز بين أوجه الاختلاف والتشابه بينها وإتقان تقنيات بناء اللحام المستهدفة هي أمور مهمة بشكل خاص.

مع تطور تكنولوجيا المواد، يتم تحسين المواد بشكل متزايد من أجل أداء محدد، ويصبح "اختيار المواد واستخدامها" أكثر تخصصًا، وكذلك المعرفة. ومن المأمول أن تلعب هذه المقالة دورًا إيجابيًا في هذا الصدد.

لا تنس أن المشاركة تعني الاهتمام! : )
شين
المؤلف

شين

مؤسس MachineMFG

بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.

قد يعجبك أيضاً
اخترناها لك فقط من أجلك. تابع القراءة وتعرف على المزيد!

الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L: شرح الاختلافات

هل تساءلت يومًا عن سبب تفوق أداء بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ على البعض الآخر في البيئات القاسية؟ في منشور المدونة هذا، سنستكشف في هذه المدونة الاختلافات الرائعة بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و 316L. سوف تتعلم...
مخطط درجات الصلب والألومنيوم من 7 دول

مخطط درجات الصلب والألومنيوم ل 7 دول

هل حيرتك يوماً ما بشأن الدرجات المختلفة للصلب والألومنيوم؟ تكشف مقالتنا الأخيرة عن التصنيفات المعقدة لهذه المواد الأساسية في سبع دول، وتقدم مقارنة شاملة. اكتشف...
الماكينةMFG
ارتقِ بعملك إلى المستوى التالي
اشترك في نشرتنا الإخبارية
آخر الأخبار والمقالات والمصادر التي يتم إرسالها إلى صندوق الوارد الخاص بك أسبوعياً.

اتصل بنا

سيصلك ردنا خلال 24 ساعة.