304 대 316 스테인리스강: 배관 시스템 설계자를 위한 완벽한 비교

빠른 답변

304 및 316 스테인리스강은 거의 동일한 기계적 특성을 공유하지만 316에는 2~3%의 몰리브덴이 첨가되어 염화물 구멍 및 틈새 부식에 대한 저항성이 크게 향상됩니다.

해수, 염화물, 제{1}}제빙염 또는 공격적인 화학 공정 유체에 노출된 배관의 경우 316을 지정하십시오. 염화물 저항성보다 비용 효율성이 더 중요한 일반 산업, 건축, 식품{3}}등급 및 담수 배관에 304를 지정합니다.

316은 일반적으로 몰리브덴 및 더 높은 니켈 함량으로 인해 304보다 20-30% 더 비쌉니다. - 조기 구멍 뚫기 실패가 대안일 때 쉽게 정당화되는 프리미엄입니다.

304와 316은 산업용 배관에서 가장 널리 사용되는 두 가지 오스테나이트계 스테인리스강 등급입니다. 그것들은 동일해 보이고, 같은 방식으로 용접되고 형성되며, 게시된 기계적 특성은 거의 다르지 않습니다. - 그러나 이들 사이의 선택에 따라 배관 시스템이 수십 년 동안 지속될지 또는 서비스 후 몇 년 이내에 실패할지가 결정됩니다. 이 가이드는 구성, 내부식성, 기계적 특성, 비용, 제조 및 용도 적합성에 걸쳐 304와 316을 비교하여 배관 시스템 설계자에게 등급 선택을 위한 명확한 표준-참조 기반을 제공합니다.

304와 316 스테인레스 스틸의 근본적인 차이점은 무엇입니까?

핵심 차이점은 몰리브덴입니다. 316에는 2.0~3.0%의 몰리브덴이 포함되어 있고 304에는 전혀 포함되어 있지 않습니다. 이 단일 합금 첨가로 인해 두 등급의 부식 성능이 구분됩니다.

두 등급 모두 오스테나이트 상을 안정화시키기에 충분한 니켈을 함유한 18% 크롬 기반의 오스테나이트 스테인리스강입니다. 따라서 두 등급 모두 어닐링 조건에서 비자성이고 본질적으로 동일한 강도, 연성 및 용접성을 공유합니다. ASTM A240에 따른 구별되는 특징은 316(UNS S31600)이 일부 크롬을 교환하고 304(UNS S30400)에 비해 몰리브덴을 추가한다는 것입니다. 몰리브덴은 염화물 이온의 공격에 대해 수동 크롬{9}}산화막을 강화합니다. 이것이 바로 316이 종종 "해양 등급" 스테인리스강으로 불리는 이유입니다. -L(S30403) 및 316L(S31603) - 등급 모두에 대해 저탄소 변형이 존재하며 이에 대해서는 이후 섹션에서 다룹니다.

304와 316의 화학 성분은 어떻게 비교됩니까?

316은 주로 2.0~3.0% 몰리브덴을 첨가하고 니켈 범위가 약간 더 높으며(10.0~14.0% 대. 8.0~10.5%) 이에 따라 크롬 범위가 더 낮다는 점에서 304와 다릅니다.

아래 표에는 두 등급 모두에 대한 ASTM A240 구성 제한이 나열되어 있습니다. 범위가 주어지지 않는 한 모든 값은 최대 중량%입니다.

출처: ASTM A240/A240M, 크롬 및 크롬{2}}니켈 스테인리스 강판, 시트 및 스트립에 대한 표준 사양.

어떤 등급이 더 나은 내식성을 제공합니까?

316 강철염화물-함유 및 환원성-산 환경에서 304보다 내식성이 훨씬 더 우수하며, 두 등급 모두 약하고 낮은-염화물 대기 ​​및 담수 노출에서 비슷한 성능을 발휘합니다.

스테인레스 강의 내식성은 산소가 있는 경우 긁히거나 마모되었을 때 자가 복구되는-수동 크롬-산화막에서 비롯됩니다. 염화물 이온은 이 막을 국부적으로 분해하여 구멍 및 틈새 부식을 시작합니다. 몰리브덴은 수동층을 안정화하여 이러한 파손에 대응합니다. 이것이 바로 316의 내식성 이점이 범용이 아닌 염화물-특정적인 이유입니다. 공식에 대한 오스테나이트 등급의 순위를 매기는 일반적인 방법은 공식 저항 등가수(PREN)로, %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N으로 계산됩니다.

출처: PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N; ASTM A240에 따른 일반적인 중간{3}}구성 값입니다.

실제로 이는 304가 건조한 산업 대기, 음용수 및 대부분의 식품{1}}접촉 응용 분야에 매우 적합한 반면, 316은 해수 노출, 해안 대기, 제빙 염 접촉 및 염화물, 황산염 또는 묽은 산이 포함된 공정 흐름에 대한 표준 선택임을 의미합니다.

경계선 노출 - 염수, 화학 물질 비말 구역 또는 고-염화물 처리 유체-를 평가하는 설계자는 PREN에만 의존하기보다는 ASTM G48에 따라 구멍 및 틈새 부식 테스트를 실행하거나 지정해야 합니다. 왜냐하면 PREN은 유용한 검사 도구이지만 표면 마감, 용접 조건 또는 실제 서비스 온도를 고려하지 않기 때문입니다.

304와 316은 기계적 성질이 다른가요?

304와 316은 어닐링 조건에서 본질적으로 동일한 최소 기계적 특성을 가지므로 기계적 강도는 등급 선택의 차별화 요소가 아닙니다.

두 등급 모두 유사한 크롬-니켈 함량을 지닌 오스테나이트 등급이기 때문에 ASTM A240에서는 두 등급에 동일한 최소 인장 강도, 항복 강도 및 연신율 요구 사항을 지정합니다. 일상적으로 인용되는 유일한 차이점은 316의 최대 경도 허용치가 약간 더 높다는 것입니다.

출처: ASTM A240/A240M 기계적 특성 요구 사항, 어닐링 조건.

최소 강도 값이 동일하기 때문에 ASME B31.3에 따른 벽 두께 및 허용 응력 계산은 중간 온도에서 두 등급 모두 기본적으로 동일하게 나타납니다. 디자이너는 다른 등급보다 한 등급을 선택하는 데 강점 기반 이유를 기대해서는 안 됩니다. 부식 노출과 비용에 따라 결정을 내려야 하며, 다음에 설명하겠습니다.

304와 316 사이에 상당한 비용 차이가 있습니까?

316은 일반적으로 니켈 함량이 높고 몰리브덴이 첨가되어 있어 304에 비해 20~30%의 가격 프리미엄이 붙습니다. 두 가지 모두 변동성이 큰 글로벌 원자재 시장에서 가격이 책정됩니다.

니켈과 몰리브덴은 스테인리스강에 사용되는 가장 비싼 합금 원소 중 하나이며 둘 다 글로벌 채굴 생산량, 스테인리스 공장 수요 및 투기 거래와 관련하여 상당한 가격 변동을 겪습니다. 316은 더 많은 니켈을 함유하고 304의 화학 성분 위에 몰리브덴을 추가하기 때문에 기본 재료 비용이 지속적으로 더 높으며 니켈 또는 몰리브덴 가격이 급등하는 동안 프리미엄이 더 확대되는 경향이 있습니다.

배관 시스템의 경우 더 적절한 비교는 자재 비용보다는 총 수명 주기 비용입니다. 초기 자재 비용을 절약하기 위해 염화물에 노출된 애플리케이션에 304를 지정하면{2}} 피팅으로 인한 누출, 계획되지 않은 가동 중단 및 조기 파이프 교체가 발생하는 경우가 많습니다. 이 모든 비용은 원래 316 프리미엄보다 훨씬 더 비쌉니다.

용접 및 제작 동작에 차이가 있습니까?

304와 316은 용접 및 형태가 거의 동일하지만 용접 전체의 내식성을 유지하려면 316 필러 금속(ER316/316L)을 사용해야 하며 용접 후 열처리가 실용적이지 않은 경우 저-탄소 또는 안정화 등급이 권장됩니다.

두 등급 모두 GTAW, GMAW 및 SMAW 공정을 사용하여 쉽게 용접되며 동일한 방식으로 냉간 성형에 반응합니다. 성형 거동은 주로 몰리브덴 함량이 아닌 공유 오스테나이트 미세 구조에 의해 좌우되기 때문입니다. 두 등급 모두에 대한 주요 제조 고려 사항은 민감화입니다. 멀티-패스 용접과 같이 425~870도(800~1600도 F) 범위에 장기간 노출되면 결정립 경계에 크롬 탄화물이 침전되고 주변 크롬 매트릭스가 고갈되어 열 영향을 받는 영역이 입계 부식에 취약해질-수 있습니다. 이것이 배관 제작업체가 일반적으로 용접 배관 시스템에 대해 표준 탄소 등급 대신 저-탄소 변형 - 304L 및 316L -을 지정하는 이유입니다.

설계자는 표준 304/316 대신 304L/316L을 지정해야 합니까?

예 - 모든 용접 배관 시스템의 경우 저-탄소 L- 등급(304L, 316L)이 기본 선택입니다. 감소된 탄소 함량으로 인해 용접 후 열처리가 필요 없이 민감화에 저항할 수 있기 때문입니다.-

304L(UNS S30403) 및 316L(UNS S31603)은 탄소를 0.08%가 아닌 0.030%로 제한합니다. 이는 용접 후 어닐링 없이도 대부분의 배관 용접이 유해한 민감화를 피할 수 있을 만큼 크롬 탄화물 석출 속도를 늦춥니다.- 단점은 ASME B31.3 허용 응력 표가 이미 설명하고 있는 표준 등급에 비해 실내 온도 강도가 약간 감소한다는 것입니다.-

표준 등급 파이프와 L-등급 파이프 사이의 비용 차이는 제조 및 검사 비용에 비해 작기 때문에 공정 및 해양 서비스에 대한 대부분의 파이프 사양은 단순히 기본적으로 316L로 설정되어 있으며, 용접 후 용체화{3}}어닐링되거나 용접 열 입력이 미미한 구성 요소에 대해 표준 316을 예약합니다.

304 및 316 배관에 가장 적합한 응용 분야는 무엇입니까?

304 강철담수 또는 건조한 환경의 일반 산업, 건축, HVAC 및 식품/음료 배관에 적합한 반면, 316은 해양, 해양, 화학 처리, 제약 및 염화물-노출 또는 제빙-염분 환경에 대한 기본값입니다.

배관 시스템 설계자는 304와 316 중에서 어떻게 선택해야 합니까?

배관 시스템이 염화물, 해수, 제{1}}얼음 염 또는 공격적인 공정 화학 물질과 접촉할 때마다 316을 선택하십시오. 환경이 건조하거나 담수이거나 약간 부식성이 있고 비용 효율성이 우선인 경우 304를 선택하십시오.

배관 시스템 설계자를 위한 실용적인 선택 체크리스트:

-제자리 화학물질 또는 해안 대기 청소와 같은 간헐적인 노출을 포함하여 유체 및 염화물 함량을 식별합니다.

작동 온도 범위를 확인하세요. - 두 등급 모두 고온에서 내식성이 저하되며 더 높은{1}} 합금 등급은 염화물 서비스에서 대략 60도(140도 F) 이상에서 보증될 수 있습니다.

현장 용접이 필요한 배관의 경우 기본값은 L-등급(304L/316L)입니다.

계획되지 않은 가동 중단 시간, 누수 수리, 피팅 발생 시 파이프 교체 비용과 비교하여 316 비용 프리미엄을 비교해보세요.

구매 사양을 확정하기 전에 관련 배관 코드(ASME B31.3) 및 프로젝트{1}}별 자재 사양을 기준으로 등급 선택을 확인하세요.

자주 묻는 질문

Q: 304파이프를 지정한 곳이라면 어디든 316파이프를 사용할 수 있나요?

답변: 예, - 316은 304의 기계적 및 일반적인 부식 성능을 충족하거나 초과하므로 거의 모든 응용 분야에서 304를 대체할 수 있습니다. 그 반대는 사실이 아닙니다. 염화물에 노출된 서비스에서는 304가 316을 대체해서는 안 됩니다-.

Q: 316 스테인리스 스틸은 자성을 띠나요?

답변: 304와 316은 모두 오스테나이트이며 어닐링 조건에서 본질적으로 비자성입니다. 하지만 냉간 가공은 두 등급 모두에서 약간의 자성을 유발할 수 있습니다.

Q: 316과 316L의 차이점은 무엇입니까?

답변: 316L은 최대 탄소 함량이 더 낮습니다(0.030% 대. 0.08%). 이는 실온 강도에서 적은 비용으로 용접-관련 감작에 대한 저항성을 향상시킵니다. 염화물에 대한 내식성은 본질적으로 둘 사이에서 동일합니다.

Q: 316 스테인레스 스틸은 녹이 슬나요?

답변: 316은 충분히 공격적인 조건 - 높은 염화물 농도, 높은 온도, 낮은 산소(틈) 조건 또는 손상된 부동태 피막 -에서 여전히 부식될 수 있지만 몰리브덴 함량으로 인해 304보다 훨씬 오랫동안 이러한 조건에 저항합니다.

Q: 316 파이프는 304 파이프보다 가격이 얼마나 더 듭니까?

답변: 316은 일반적으로 더 높은 니켈과 추가된 몰리브덴 함량으로 인해 304에 비해 20~30%의 가격 프리미엄을 가지고 있지만 정확한 스프레드는 니켈 및 몰리브덴 시장 가격에 따라 변동됩니다.