316 vs 316L: Uhlík, senzibilizace a svařování

Jediný rozdíl, na kterém záleží

316 (EN 1.4401) připouští až 0.08% uhlíku; 316L (EN 1.4404) jej omezuje na 0.03%. Chrom, nikl a molybden jsou stejné. Tento limit uhlíku existuje z jednoho důvodu: svařování.

Senzibilizace v jednom odstavci

Když austenitická korozivzdorná ocel se standardním obsahem uhlíku pobývá v rozmezí 450–850 °C — přesně tomu, čemu je vystavena tepelně ovlivněná oblast svaru — uhlík se spojuje s chromem a tvoří karbidy na hranicích zrn. Kov vedle těchto hranic je ochuzen o chrom a ztrácí korozní odolnost: senzibilizace, vedoucí k mezikrystalovému napadení („rozpad svaru“). Při obsahu uhlíku na úrovni asi 0.03% nebo nižším je tvorba karbidů dostatečně pomalá, že běžné svařování spoj nesenzibilizuje a není nutné rozpouštěcí žíhání po svařování.

Kompromisy

• Pevnost: minimální hodnoty meze kluzu a pevnosti v tahu u 316L jsou v normách mírně nižší než u 316 (řádově o 10–15 MPa na mezi kluzu v EN 10088). Pro většinu výroby je to nepodstatné, ale návrhové předpisy pro tlakové nádoby obsahují samostatné dovolené hodnoty — zkontrolujte, kterou třídu výpočet použil.
• Provoz za vysokých teplot: pro použití v oblasti tečení (zhruba nad 500 °C) se místo toho specifikuje varianta s vyšším obsahem uhlíku (316H); 316L je tam špatnou volbou.
• Cena a dostupnost: na mnoha trzích je nyní 316L skladovanou výchozí volbou a 316 je speciální objednávkou — historický cenový vztah se u plechu a desek z velké části obrátil.

Duální certifikace

Velká část komerčních skladových zásob je duálně certifikována jako 316/316L: tavená na obsah uhlíku třídy L, ale zkoušená tak, aby splňovala vyšší mechanické vlastnosti 316, a značená podle obou norem. Tento materiál vyhovuje kterémukoli požadavku. Pro svařovanou výrobu v korozním provozu je praktické pravidlo jednoduché: specifikujte 316L (nebo duálně certifikovanou) a čistou 316 vyhraďte pro nesvařované aplikace nebo aplikace za vysokých teplot.

Čtení atestu

Rozdíl je viditelný na hutním atestu a vyplatí se jej při dodávce zkontrolovat: u 316L musí řádek uhlíku uvádět maximálně 0.03%, přičemž skutečné hodnoty jsou běžně 0.01–0.02%. Materiál prodávaný jako duálně certifikovaný bude uvádět obě označení třídy a výsledky mechanických zkoušek splňující vyšší minima pro 316. Častou chybou ve specifikaci je uvedení „316“ na výrobním výkrese pro zařízení, které bude svařováno a používáno v chloridovém provozu; výrobce pak buď svařuje materiál se standardním obsahem uhlíku a přijímá riziko senzibilizace, nebo potichu nakoupí 316L. Zápis „316L (duálně certifikovaná podle 316 je přijatelná)“ odstraňuje nejednoznačnost v jednom řádku. Všimněte si také, že přídavné materiály jsou přizpůsobeny třídě L (přídavný materiál 316L je standardní i na základním materiálu 316), takže zásoby spotřebního materiálu se při přechodu projektu na třídu L málokdy musí měnit.

Ještě jedna varianta, kterou je dobré znát

Praxe podle EN rozlišuje stejnou dvojici jako 1.4401 (316) a 1.4404 (316L); JIS SUS316/SUS316L se řídí stejným pravidlem pro uhlík. V oblasti titanem stabilizovaných ocelí je paralelní dvojicí 316Ti/1.4571, která řeší senzibilizaci tím, že uhlík váže jako karbidy titanu — jiný mechanismus, který by se při specifikaci neměl zaměňovat s třídami L.