317L 대 316L 스테인리스강: 추가 몰리브덴이 피팅 저항에 차이를 만드는 경우

316L 강철부식성 분야에서 가장 널리 사용되는 스테인리스강입니다. 용접이 쉽고 일반적인 부식에 강하며 대부분의 고급 합금보다 비용이 저렴합니다. 그러나 316L을 사용하면 엔지니어가 염화물이 풍부한 환경에서 - 공식 부식을 조용히 발생시키는- 실패 모드가 있습니다. 바닷물, 기수 냉각수, 도로 염분, 가공 염수 및 심지어 해안 습도까지 모두 316L에 금속 벽을 관통하는 작고 깊은 구덩이가 생기고 눈에 보이는 경고 없이 누출을 유발-할 수 있습니다.

317L은 바로 이런 상황을 위해 존재합니다. 316L과 317L의 전체적인 차이점은 단일 요소로 귀결됩니다. 몰리브덴. 316L에는 2-3% 몰리브덴이 포함되어 있습니다. 317L에는 3~4%가 포함되어 있습니다. 약간 더 많은 크롬(18-20% 대 16-18%)과 결합된 추가 1% 몰리브덴은 합금의 공식 저항을 약 25% 높입니다. 이는 3년 동안 지속되는 열 교환기와 15년 동안 지속되는 열 교환기의 차이를 의미하기에 충분합니다. 두 등급의 "L"은 "저탄소"(0.03% 이하)를 의미하므로 둘 다 민감화 없이 깨끗하게 용접됩니다.

316L 구성 요소에 염화물 이온(Cl⁻) - 특히 따뜻하거나 산성인 염화물 -이 있고 구멍이 우려되는 실패 모드인 경우 317L로 업그레이드하십시오. 15-30%의 비용 프리미엄으로 약 25% 더 많은 공식 저항을 얻을 수 있으며, 이는 염화물 공식 실패에 대한 저렴한 보험입니다. 환경에 염화물이 없으면 일반적으로 316L이면 충분하고 더 경제적입니다. 즉, 316L이 기본값이고 317L이 염화물 업그레이드입니다.

화학 성분

316L과 317L은 동일한 오스테나이트 기반과 동일한 초{2}}저탄소(0.03% 이하)를 공유하지만 몰리브덴(2{11}}3% 대 3-4%), 크롬(16-18% 대 18-20%), 니켈(10-14% 대 11-15%)의 세 가지 합금 원소가 다릅니다. 추가 몰리브덴이 결정적인 차이입니다. 이는 염화물 환경에서 공식 및 틈새 부식에 저항하는 요소입니다. 두 등급에 관한 다른 모든 것은 본질적으로 동일합니다.

두 등급 모두 300-시리즈 오스테나이트 스테인리스강 제품군에 속하며 용접 민감성에 대한 최대 저항성을 위해 "저탄소"(0.03% 이하)를 의미하는 "L" 접미사가 붙습니다. 몰리브덴은 일반 304에서 316/317 제품군을 구분하는 정의적인 합금 원소입니다. 316L에서 몰리브덴의 범위는 2%에서 3%입니다. 317L에서는 3%~4% 범위입니다. 이는 의미 있는 도약입니다. 몰리브덴은 비싸고 강력하며, ~2.5%에서 ~3.5% 몰리브덴으로 바뀌면서 316L이 "해양 등급" 합금으로 변모됩니다.

몰리브덴이 피팅에 저항하는 이유 - 일반 언어의 과학

몰리브덴은 강철 표면의 보호 크롬 산화 피막을 더욱 강력하게 만들고 자체 복구 기능을 향상시키기 때문에 공식에 저항합니다.- 염화물 이온이 필름의 약점을 공격하면 합금의 몰리브덴이 물과 반응하여 몰리브덴산염을 형성하고, 이는 손상된 필름을 다시 -붙입니다. 더 많은 몰리브덴=더 빠르고 더 완전한 자가 수리-=누출이 발생하는 구덩이 감소. 이것이 바로 스테인레스강의 공식 저항이 몰리브덴 함량에 따라 거의 직접적으로 비례하는 이유입니다.

스테인레스강은 산소가 있을 때 표면에 형성되는 보이지 않는 자가 치유{0}}산화 크롬(Cr2O₃) 피막으로 인해 부식에 강합니다. 이 필름은 두께가 몇 나노미터에 불과하지만 - 인간의 머리카락보다 수천 배 더 얇지만 - 스테인리스 스틸을 "스테인리스"로 만드는 요소입니다. 문제는 염화물 이온이 공격적인 필름-브레이커라는 것입니다. 염화물 이온은 미세한 약점(황화물 함유물, 스크래치, 결정립 경계)에서 산화막을 뚫고 아래에 있는 노출된 금속을 공격할 수 있습니다.

구덩이가 시작되면 자체적으로 가속됩니다.-구덩이 내부는 산성이 되고 산소가 부족해지며-막이 재형성되지 않고{2}}주변 금속은 그대로 유지됩니다. 이로 인해 피트 내부가 양극(빠르게 부식됨)이고 주변 표면이 음극(보호됨)이 되는 작은 갈바니 전지 - 소형 배터리 -가 생성됩니다. 그 결과 표면의 나머지 부분은 손상되지 않은 채 전체 벽 두께를 관통할 수 있는 좁고 깊은 구멍이 생겼습니다. 피팅은 국부적으로 발생하기 때문에 위험합니다. 파이프는 부식으로 인해 총 중량의 0.01%를 잃을 수 있지만 단일 관통-벽 피트로 인해 완전히 파손될 수 있습니다.

몰리브덴은 이 과정을 방해합니다. 합금의 몰리브덴은 피트 용액에 용해되어 금속 표면의 재부동태화를 돕고, 공격을 차단하고 산화막이 재형성되도록 하는 몰리브덴산염 화합물을 형성합니다.- 몰리브덴 함량이 높을수록 합금이 염화물이 필름 손상을 깨는 것보다 더 빠르게 필름 손상을 복구할 수 있음을 의미합니다. 이것이 ~3.5% 몰리브덴을 함유한 317L이 ~2.5% 몰리브덴을 함유한 316L보다 피팅에 훨씬 더 잘 견디는 이유입니다.

PREN - 피팅 저항을 정량화하는 숫자

PREN(공식 저항 등가 번호)은 공식 저항에 대해 스테인리스 강의 순위를 매기는 표준 방법입니다. PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. 316L의 PREN은 약 24-26입니다. 317L의 PREN은 약 29-31입니다. 이 5점 차이는 염화물 구멍에 대한 내성이 실제로 측정 가능하게 향상되었음을 나타내며 이는 거의 전적으로 1%의 몰리브덴을 추가한 덕분입니다.

PREN 공식은 빠른 검사 도구이지 보증이 아닙니다. 특정 등급이 특정 염화물 환경에 적합한지 여부를 단일 숫자로 알려줍니다. 경험상: 20 미만의 PREN은 의미 있는 염화물 노출에 적합하지 않습니다. PREN 20-30은 약~중간 염화물(기수, 가벼운 바닷물 튀김)을 처리합니다. PREN 30-40은 공격적인 염화물(해수 침수, 따뜻한 염수)을 처리합니다. 가혹한 서비스(뜨거운 바닷물, 표백제, 산성 염화물)에는 40 이상의 PREN이 필요합니다. 316L과 317L이 어디에 속하는지 확인하세요. 316L은 "보통" 밴드의 하단 근처에 있는 반면 317L은 그 상단에 도달합니다. 이는 의미 있는 상승이지만 여전히 실제 해수 등급 합금보다 낮습니다.

부식 저항

염화물{0}}함유 환경에서 317L은 316L보다 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성이 훨씬 더 뛰어납니다. 317L의 임계 피팅 온도(CPT)는 약 25-35도이고 316L의 경우 15-20도입니다. 즉, 317L은 피팅이 시작되기 전에 10~15도 더 뜨거운 염화물 용액을 견딜 수 있습니다. 틈새 부식의 경우 간격은 비슷합니다. 317L은 특히 개스킷, 침전물 및 패스너 아래에서 316L을 빠르게 부식시키는 염화물 조건에서 살아남습니다.

공식 부식은 매끄러운 표면에 작고 깊은 구멍을 생성하는 국부적인 공격입니다. 틈새 부식은 그와 가까운 사촌입니다. 개스킷, 와셔, 볼트 헤드, 용접 스패터, 해양 성장 또는 축적된 퇴적물 아래의 좁은 틈새 -에서 발생하는 부식입니다. - 환경이 정체되고 산소가 고갈되고 산성화됩니다.{3}} 틈새 부식은 일반적으로 구멍 뚫림보다 더 공격적입니다. 왜냐하면 틈새 기하학적 구조가 보호 필름을 수리하는 데 필요한 산소를 배제하면서 염화물과 산을 가두기 때문입니다.

두 가지 고장 모드 모두 임계 온도가 특징입니다. CPT(임계 피팅 온도) 또는 CCT(임계 틈새 온도) 미만에서는 합금이 공격에 저항합니다. 그 이상에서는 공격이 시작되고 전파됩니다. 이 온도는 염화제2철 용액에서 표준화된 테스트(ASTM G48)를 통해 측정됩니다. 316L의 CPT는 일반적으로 약 15-20도인 반면, 317L은 약 25-35도를 테스트합니다. 10~15도의 차이는 실제로 매우 중요합니다. 이는 열대 해수에서 살아남는 열교환기와 몇 달 내에 구멍이 뚫리는 열교환기의 차이입니다.

황산 및 인산 - 317L의 또 다른 장점

피팅 외에도 317L은 산 - 특히 황산 및 인산 - 환원에서 316L보다 성능이 뛰어납니다. 그 이유는 몰리브덴, 크롬 및 니켈 함량이 높아 이러한 산 내부에서 발견되는 환원(산소{4}}결핍) 조건에 대한 저항성이 향상되기 때문입니다. 이것이 바로 317L이 화학 및 식품 산업에서 인산 증발기, 지방산 처리, 황산 처리에 사용되는 전통적인 재료인 이유입니다.

이는 많은 엔지니어들이 간과하는 중요한 점입니다. 317L은 "더 많은 피팅-저항성 316L"일 뿐만 아니라 - 특정 산에 대한 저항성도 더 뛰어납니다. 황산(H2SO₄)과 인산(H₃PO₄)은 산을 환원시킵니다. 즉, 산소가 풍부한 표면이 아닌 산 자체- 내부에서 산소가 부족한 - 금속을 공격합니다-. 317L의 크롬(18-20%), 몰리브덴(3-4%) 및 니켈(11-15%) 함량이 높기 때문에 316L보다 이러한 환원 조건에 대한 저항성이 더 좋습니다.

고전적인 예는 인산 생산과 증발입니다. 습식-인산에는 316L을 채우는 염화물과 불화물이 포함되어 있으므로 317L은 이 서비스의 증발기 튜브, 히터 및 펌프의 표준 재료입니다. 마찬가지로 지방산 가공(식용유, 비누, 세제)에서 317L은 316L보다 뜨거운 산성 조건에 더 잘 견딥니다. 귀하의 응용 분야에 적당한 농도라도 황산 또는 인산 -이 포함된 경우 - 317L이 더 안전한 선택입니다.

일반 부식

비-염화물, 비-산성 환경 - 대기 노출, 담수, 식품의 약유기산에서의 일반(균일) 부식의 경우 - 316L과 317L은 본질적으로 동일하게 수행됩니다. 왜냐하면 일반 부식 저항은 주로 크롬 함량에 의해 좌우되며 두 등급 모두 비슷하기 때문입니다. 317L의 프리미엄은 이러한 온화한 환경에서 아무 것도 사지 못하므로 316L은 범용 부식성 서비스에 대한 경제적 기본값으로 남아 있습니다.-

이는 317L의 장점에 대한 결정적인 대위법입니다. 보편적으로 더 나은 것은 아닙니다. 염화물이나 환원산이 없는 환경에서는 317L의 추가 몰리브덴이 낭비되며, 결코 사용하지 않을 내식성을 위해 15{5}}30% 더 많은 비용을 지불하게 됩니다. 소금물이 없는 식품 가공, 제약 장비, 건축 응용 분야 및 염화물이 없는 일반 화학 물질 취급의 경우 316L이 정확하고 경제적인 선택입니다. 재료 선택 기술은 317L 업그레이드를 정당화할 만큼 염화물이나 산의 위협이 실제로 존재하는 시기를 아는 것입니다.

기계적 성질

317L은 실온에서 316L보다 약간 더 강합니다. 최소 인장 강도는 515MPa(75ksi)이고 316L의 경우 485MPa(70ksi)이며, 최소 항복 강도는 205MPa(30ksi)이며 170MPa(25ksi)입니다. 이러한 6-20% 강도 이점은 더 높은 크롬, 몰리브덴 및 질소 함량에서 비롯되지만 이는 사소한 요소일 뿐 317L을 선택하는 이유는 아닙니다. 317L을 사용하기로 한 결정은 강도가 아닌 내식성에 의해 결정됩니다.

성형성 및 가공성

두 등급 모두 완전 오스테나이트이고 성형성이 뛰어나며 용접 가능하고 연성이 있습니다.. 317L은 합금 함량이 높기 때문에 316L보다 냉간 가공이 약간 더 어렵습니다-(작동-조금 더 빨리 경화됨). 그러나 실제로는 차이가 미미합니다. 가공의 경우 두 재종 모두 유사하지만 317L의 합금 함량이 높기 때문에 가공성이 약간 감소합니다. 두 등급 모두 열처리에 의해 경화되지 않습니다. - 냉간 가공에 의해서만 경화됩니다.

제작자를 위한 실용적인 참고 사항: 317L에는 몰리브덴, 크롬 및 니켈이 더 많이 포함되어 있기 때문에 냉간 성형 및 가공 중에 316L보다 가공 경화가-빠르게 진행됩니다. 이는 도구를 약간 더 자주 교체하고 약간 더 큰 굽힘 반경이 필요할 수 있음을 의미합니다. 그러나 압도적인 대다수의 응용 분야에서 - 파이프, 피팅, 플랜지, 플레이트 및 시트 - 317L은 표준 스테인레스강 방식을 사용하여 본질적으로 316L과 동일한 용이성으로 제작됩니다.

[출처] ASTM A240/A240M - 크롬 및 크롬-니켈 스테인레스 강판, 시트 및 스트립에 대한 표준 사양.

용접 - 둘 다 깔끔하게 용접되지만 용가재와 일치함

316L과 317L은 모두 탄소 함량이 0.03% 이하인 L- 등급이므로 둘 다 용접 후 열처리 없이 깔끔하게 용접되며 용접 직후의 상태에서 감작 현상이 발생하지 않습니다.- 핵심 규칙은 필러 금속 선택입니다. 317L 조인트의 경우 ER317L 필러(AWS A5.9)를 사용하여 용접 금속이 모재 금속의 더 높은 몰리브덴 함량과 일치하도록 합니다. 317L 조인트에 316L 필러를 사용하면 낮은 -PREN 용접 영역-이 생성되어 염화물 서비스에서 잠재적인 피팅 약점이 됩니다.

필러 메탈 트랩

317L -을 용접하거나 316L을 317L -에 접합할 때 ER317L 용가재를 사용하십시오. 용접 금속은 부식-저항성이 더 높은 모재 금속만큼의 몰리브덴을 함유해야 합니다. ER316L 필러로 317L을 용접하면 용접 비드가 부식 취약점이 되어 주변 317L-보다 먼저 피트가 되어 317L 지정 목적 전체가 무산됩니다.

이는 현장에서 흔하고 비용이 많이 드는 실수입니다. 316L 용접에 익숙한 제작자는 자동으로 ER316L 필러를 찾을 수 있습니다. 조인트가 실제로 317L(또는 316L-~-317L)인 경우 용착된 용접 금속은 ~2.5% 몰리브덴으로 끝나는 반면 모재 금속은 ~3.5%입니다. 염화물 환경에서는 PREN -가 낮은 용접 비드 -가 첫 번째로 구멍이 뚫리는 위치가 됩니다. 그 결과, 추가 비용을 지불한 317L이 보호 기능을 제공해야 했던 바로 그 지점에서 우선적 부식으로 인해 용접이 실패하게 되었습니다. 317L 작업에는 항상 ER317L 필러를 지정하고 확인하십시오.

[출처] AWS A5.9/A5.9M - 스테인레스강 용접 전극 및 봉에 대한 사양.

자주 묻는 질문

Q: 316L과 317L의 차이점은 무엇입니까?

A: 차이점은 몰리브덴과 크롬 함량입니다.. 316L에는 2-3% 몰리브덴과 16-18% 크롬이 있습니다. 317L은 몰리브덴 3~4%, 크롬 18~20%로 이루어져 있습니다. 둘 다 탄소 함량이 0.03% 이하입니다. 317L에 추가 몰리브덴을 첨가하면 염화물 환경에서 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성이 약 25% 향상되고 황산 및 인산과 같은 산 환원에 대한 저항성이 향상됩니다.

Q: 언제 316L 대신 317L을 사용해야 합니까?

A: 환경에 316L이 움푹 들어가거나 부식될 수 있는 염화물(해수, 기수, 염수, 표백제) 또는 환원산(황산, 인산, 지방산)이 포함되어 있는 경우 317L을 사용하십시오. 일반적인 응용 분야: 배연 탈황 세정기, 인산 증발기, 지방산 처리, 펄프 및 종이 표백, 해수/기수 열 교환기. 환경에 염화물이나 환원산이 없으면 316L이면 충분하고 저렴합니다.

Q: 317L이 316L보다 비싸나요?

답변: 예, 317L은 일반적으로 316L보다 15-30% 더 비쌉니다. 그 이유는 몰리브덴, 크롬 및 니켈- 모두 고가의 합금 원소가 더 많이 포함되어 있기 때문입니다. 프리미엄은 재료 업그레이드보다 훨씬 더 많은 비용이 소요되는 공식 부식 실패를 방지할 때 정당화됩니다. 염화물이 없는 환경에서는 프리미엄이 낭비되고 316L이 더 나은 가치를 제공합니다.

Q: PREN이 무엇인가요?

A: PREN(공식 저항 등가 수)은 공식 저항을 추정하는 공식입니다: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. 높을수록 좋습니다.. 316L의 PREN은 ~24입니다.-26; 317L에는 ~29-31이 있습니다. 개략적인 지침으로, 해수 서비스에는 32 이상의 PREN이 필요하고 심각한 염화물 서비스에는 40 이상이 필요합니다.. 317L(~30)은 316L 위의 의미 있는 단계이지만 여전히 904L 및 슈퍼 듀플렉스와 같은 실제 해수 등급 합금보다 낮습니다.

Q: 317L을 용접할 수 있나요?

A: 예, 317L은 용접이 쉽고 316L과 마찬가지로 탄소 함량이 0.03% 이하이므로 용접 후 열처리가 필요하지 않습니다.{2}} 핵심 규칙은 ER317L 필러 금속(AWS A5.9)을 사용하여 용접 금속이 모재 금속의 더 높은 몰리브덴 함량과 일치하도록 하는 것입니다. 317L 조인트에 316L 필러를 사용하면 염화물 서비스에서 주변 금속보다 먼저 구멍이 뚫리는 하부-PREN 용접 비드가 생성됩니다.

Q: 317L은 바닷물에도 좋은가요?

A: 317L is better than 316L in seawater, but it is not the ultimate seawater material. For continuous seawater immersion at ambient temperature, 317L performs reasonably well. For warm seawater (>30도), 높은-흐름 해수 또는 틈새 조건인 경우 904L, 254 SMO(S31254), 슈퍼 듀플렉스 2507 또는 6Mo 슈퍼 오스테나이트와 같은 고급 합금을 고려하십시오.. 316L은 일반적으로 해수 침수에 권장되지 않습니다.

Q: 316L vs 317L vs 904L - 어떻게 선택하나요?

A: 염화물이나 환원산이 없는 일반 부식성 서비스(식품, 제약, 건축)에는 316L을 사용하십시오. 중간 정도의 염화물 또는 환원-산 서비스(기수, FGD, 인산)에는 317L을 사용합니다. 317L로는 충분하지 않은 공격적인 염화물 서비스(해수 침수, 뜨거운 염화물)에는 904L을 사용하십시오. 각 단계마다 몰리브덴과 내식성이 추가되지만 비용도 - 부식 요구 사항을 충족하는 가장 낮은 등급을 선택하세요.

질문: 316L이 아닌 317L을 받고 있는지 어떻게 확인하나요?

A: 재료 테스트 보고서(MTR)를 확인하세요. 317L은 몰리브덴 3.00-4.00%, 크롬 18.0-20.0%, 니켈 11.0-15.0%를 표시해야 합니다. 휴대용 XRF(PMI)는 더 높은 몰리브덴 함량을 감지하기 때문에 317L과 316L을 구별할 수 있습니다. 탄소와 달리 몰리브덴은 XRF로 감지할 수 있습니다. 이는 317L의 현장 검증을 비교적 간단하게 만듭니다. 화학적 성질을 확인하려면 EN 10204 Type 3.1 인증서를 요청하세요.