معرفی ورق فولادی 316
ورق فولادی 316 مهفا یک آلیاژ ضد زنگ است که در ترکیب شیمیایی خود علاوه بر کروم و نیکل، مقدار مشخصی مولیبدن نیز دارد. این گرید متعلق به رده فولاد زنگ نزن آستنیتی است و نسبت به سایر آلیاژهای کروم نیکل هم خانواده مانند ورق فولاد 304 در برابر خوردگی عمومی، حفره و شکاف مقاوم تر است. ورق فولادی 316 هم مقاومت در برابر خزش و هم استحکام کششی دارد. به عنوان توانایی شکست بالاتر در دمای بالا. برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، 2-3% مولیبدن به ترکیب شیمیایی آلیاژ اضافه می شود. ورق فولادی 316 علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بالا، شکل پذیری و شکل پذیری بسیار خوبی نیز دارد که همگی از خواص معمول فولاد زنگ نزن آستنیتی هستند. ورق فولادی 316L نیز یک درجه کم کربن 316 است که مستعد رسوب کاربید در مرزهای دانه نیست. به همین دلیل حتی صفحات ضخیم ساخته شده از این ماده (بیش از حدود 6 میلی متر) را می توان به راحتی و بدون هیچ مشکلی جوش داد. به طور کلی تفاوت قیمت قابل توجهی بین صفحات فولادی 316 و 316L وجود ندارد.
ترکیب شیمیایی ورق فولادی 316/316L
ویژگی هایی مانند ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی صفحه فولادی 316 توسط ASTM A240 برای کاربردهای عمومی و ساخت مخازن تحت فشار مشخص شده است. استاندارد دیگر در این زمینه، ویژگی های مربوط به مواد مورد استفاده در صنعت هوافضا است که توسط انجمن مهندسین خودرو تدوین شده است. در این استاندارد AMS 5524 معادل ورق فولادی 316 و AMS 5507 معادل ورق فولادی 316L می باشد.
مقاومت در برابر خوردگی ورق فولادی 316
خوردگی عمومی: مقاومت به خوردگی ورق های فولادی 316 و 316L در برابر خوردگی جوی و سایر انواع خوردگی ملایم در مقایسه با ورق های فولادی 304 بیشتر است.به طور کلی عواملی که به فولادهای ضد زنگ کروم نیکل حمله نمی کنند بر آلیاژهای حاوی مولیبدن تأثیری نمی گذارند. البته از این قاعده استثنا هم وجود دارد. ورق فولادی 316 مقاومت بسیار کمی در برابر اسیدهای با قدرت تهاجمی و اکسید کنندگی بالا مانند اسید نیتریک دارد. این آلیاژ نسبت به سایر ورق های فلزی حاوی کروم و نیکل در برابر محلول های اسید سولفوریک مقاومت بیشتری دارد. ورق فولادی 316 در برابر اسید سولفوریک تا غلظت 5 درصد در حداکثر دمای 49 درجه سانتیگراد مقاوم است. اگر دمای محلول زیر 38 درجه سانتیگراد باشد، مقاومت این ترکیب بیشتر از ارتفاعات بالاتر است.
بهتر است آلیاژ را قبل از استفاده آزمایش کنید زیرا شرایط سرویس و آلاینده های اسیدی می توانند تأثیر قابل توجهی بر میزان خوردگی داشته باشند. در محیط های دارای گازهای دی اکسید گوگرد، خوردگی این آلیاژ نسبت به سایر انواع فولادهای زنگ نزن مقاومت بیشتری دارد. اما در چنین کاربردهایی غلظت اسید تاثیر بسزایی در میزان حمله دارد و بنابراین مواد انتخاب شده باید با دقت انتخاب شوند. فولاد 316 همچنین مقاومت در برابر انواع دیگر محیط ها را فراهم می کند. این آلیاژ مقاومت خوبی در برابر جوشاندن اسید فسفریک با غلظت 20 درصد دارد. این ویژگی امکان استفاده از فولاد مولیبدن 316 یا 316L را برای ساخت تجهیزات ذخیره سازی و انتقال اسیدهای چرب در دمای بالا فراهم می کند. این خاصیت عامل موثری در تولید و فرآوری برخی از محصولات غذایی و دارویی است. زیرا مواد مورد نیاز در چنین کاربردهایی برای کاهش آلودگی فلزی باید از ورق های فولادی حاوی مولیبدن ساخته شود.
به طور کلی در بسیاری از محیط های خاص استفاده از ورق فولادی 316. البته در این مورد استثناهایی وجود دارد و این محیطی است که به اندازه کافی خورنده است که باعث خوردگی بین دانه ای در نقاط جوش و مناطق متاثر از حرارت در آلیاژهای حساس شود. . در این محیطها، استفاده از ورق فولادی 316L بر 316 ترجیح داده میشود، زیرا میزان کربن کمتر آن، مقاومت آن را در برابر خوردگی بین دانهای افزایش میدهد.
خوردگی حفره ای یا شکافی: فولادهای زنگ نزن آستنیتی حاوی کروم، مولیبدن و نیتروژن در حضور یون های کلرید یا هالید در برابر خوردگی حفره ای یا شکافی بسیار مقاوم هستند. مقاومت نسبی در برابر اصلاح نقطه ای با استفاده از PREN (مقدار معادل تصحیح نقطه شامل نیتروژن) محاسبه می شود، که در آن PREN Cr+3.3Mo+16N است. این عدد برای صفحات فولادی 316 و 316L 24.2 و بهتر از ورق فولادی 304 با PREN 19.0 است که نشان می دهد آلیاژ 316 یا 316L بر اساس محتوای مولیبدن در برابر لکه گیری مقاوم تر است. ورق فولادی 304 در برابر خوردگی حفره ای و شکافی در آب حاوی 100 قسمت در میلیون کلر مقاومت می کند، در حالی که ورق فولادی 316 حدود 2000 قسمت در میلیون دارد. اگرچه این مخلوط با موفقیت در ترکیب با مخلوط های دیگر در آب دریا (19000 ppm کلر) استفاده شده است، اما برای چنین کاربردهایی توصیه نمی شود. این مخلوط برای استفاده در ساخت تجهیزات ساحلی و نمای ساختمان های نزدیک دریا در معرض اتمسفر کلرید مناسب است. طبق استاندارد ASTM B117، ورق فولادی 316 به مدت 100 ساعت در معرض 5 درصد نمک پاشی قرار گرفت و پس از این مدت هیچ خوردگی مشاهده نشد.
خوردگی بین دانه ای: هنگامی که ورقه های فولادی 316 در معرض دمای بین 427 تا 816 درجه سانتیگراد قرار می گیرند، مستعد رسوب کاربیدهای کروم در مرزهای دانه می شوند. این آلیاژ "حساس" در معرض خوردگی بین دانه ای زمانی که در معرض محیط های تهاجمی و خورنده قرار می گیرد. در کاربردهایی که صفحات فولادی ضخیم 316 را نمی توان پس از جوشکاری آنیل کرد، یا در مواردی که کاهش تنش در دمای پایین در نظر گرفته می شود، منطقی است که از صفحات فولادی 316L برای جلوگیری از خطر خوردگی بین دانه ای استفاده شود. این مشکل مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای آلیاژ را در هر ضخامت و شرایط استفاده بلافاصله پس از جوشکاری یا در معرض قرار گرفتن کوتاه مدت در محدوده دمایی 427 تا 826 درجه سانتیگراد تضمین می کند.
از جمله قطعاتی که باید به آن اشاره کرد، برخی از انواع عملیات حرارتی است که می توان در این حدود بدون تاثیر قابل توجهی در مقاومت به خوردگی استفاده کرد. در صورت حذف قطعات سخت و بزرگ، نیازی به خاموش کردن سریع سطح کربن پایین با دمای بالا نیست. مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی گرید 316L مشابه با گرید 316 است و محتوای کربن کم یک مزیت افزوده در کاربردهای بسیار خورنده است که در آن خوردگی بین دانه ای یک خطر بزرگ است. اگرچه گرمای کوتاه مدت در جوشکاری یا کار کاهش فشار باعث خوردگی بین دانه ای نمی شود، باید توجه داشت که قرار گرفتن مداوم یا طولانی مدت در معرض دماهای 427 تا 816 درجه سانتی گراد می تواند باعث آسیب به صفحات فولادی 316L شود. علاوه بر این، کار شدید در دمای بالا از 593 تا 816 درجه می تواند باعث ترک خوردن این آلیاژ شود.
خوردگی تنشی: فولادهای زنگ نزن آستنیتی در محیط های حاوی هالیدها مستعد خوردگی تنشی هستند. با توجه به محتوای مولیبدن، ورق فولادی 316 نسبت به ورق فولادی 304 کمی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی تنشی دارد، اما همچنان یک آلیاژ حساس محسوب می شود. شرایط برای ترک خوردگی تنشی عبارتند از: یون های هالوژن (معمولا کلر)، تنش های پسماند و دمای بالای 49 درجه. تنش های پسماند از کار سرد یا انتقال حرارت در حین جوشکاری به وجود می آیند. بازپخت یا کرنش ممکن است در کاهش تنش ها و در نتیجه کاهش حساسیت به هالیدها موثر باشد. گریدهای کربن پایین هیچ مزیتی در مقاومت در برابر خوردگی تنشی ندارند، اما انتخاب خوبی برای استفاده در محیط هایی هستند که ممکن است خوردگی بین دانه ای رخ دهد.
جوش ورق استیل 316
فولادهای زنگ نزن آستنیتی (به ویژه فولادهای ورق 316 و 316L) قابلیت جوشکاری بالایی دارند و با استفاده از تمامی روش های جوشکاری ذوبی و مقاومتی قابل جوش هستند. جلوگیری از انفجارهای داغ و تشکیل فریت در رسوب جوش از جمله کارهایی است که در جوشکاری این آلیاژها باید به آن توجه ویژه داشت. اگرچه ورق های فولادی 316 و 316 لیتر جوش پذیری بالایی دارند، اما نسبت به انواع 304 و 304L ضعیف تر هستند. تفاوت اصلی این آلیاژها میزان نیکل بالای ورق فولادی 316 است، به همین دلیل است که آلیاژ به سرعت جوش کمتر و مراقبت بیشتر برای جلوگیری از ترک داغ نیاز دارد. در صورت نیاز به پرکننده جوشکاری، پرکننده های AWS E/ER 316L و 16-8-2 توصیه می شود.