316 vs 316L: węgiel, uczulenie i spawanie

Jedyna różnica, która ma znaczenie

316 (EN 1.4401) dopuszcza do 0.08% węgla; 316L (EN 1.4404) ogranicza go do 0.03%. Zawartości chromu, niklu i molibdenu są takie same. To ograniczenie węgla istnieje z jednego powodu: spawania.

Uczulenie w jednym akapicie

Gdy austenityczna stal nierdzewna o standardowej zawartości węgla przebywa w zakresie 450–850 °C — dokładnie tym, czego doświadcza strefa wpływu ciepła spoiny — węgiel łączy się z chromem, tworząc węgliki na granicach ziaren. Metal w sąsiedztwie tych granic zostaje zubożony w chrom i traci odporność na korozję: uczulenie, prowadzące do ataku międzykrystalicznego („rozpad spoiny”). Przy zawartości węgla na poziomie około 0.03% lub niższym tworzenie węglików jest na tyle powolne, że normalne spawanie nie uczula złącza i nie jest potrzebne wyżarzanie rozpuszczające po spawaniu.

Kompromisy

• Wytrzymałość: minimalne wartości granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie dla 316L są nieco niższe niż dla 316 w normach (rzędu 10–15 MPa dla granicy plastyczności w EN 10088). W większości prac wytwórczych jest to nieistotne, ale przepisy projektowania zbiorników ciśnieniowych przewidują odrębne naprężenia dopuszczalne — należy sprawdzić, który gatunek przyjęto w obliczeniach.
• Praca w wysokiej temperaturze: do pracy w zakresie pełzania (mniej więcej powyżej 500 °C) określa się zamiast tego wariant o wyższej zawartości węgla (316H); 316L jest tam wyborem niewłaściwym.
• Koszt i dostępność: na wielu rynkach 316L jest obecnie domyślnie magazynowanym wyborem, a 316 zamówieniem specjalnym — historyczna relacja cen w dużej mierze odwróciła się w przypadku blach cienkich i grubych.

Podwójna certyfikacja

Wiele materiału handlowego ma podwójną certyfikację 316/316L: wytopiono go przy zawartości węgla jak dla gatunku L, ale zbadano pod kątem spełnienia wyższych właściwości mechanicznych 316 i oznaczono według obu norm. Taki materiał spełnia dowolne z tych oznaczeń. W przypadku konstrukcji spawanych do pracy korozyjnej praktyczna reguła jest prosta: określaj 316L (lub materiał o podwójnej certyfikacji), a czystą 316 rezerwuj do zastosowań niespawanych lub wysokotemperaturowych.

Odczytywanie atestu

Różnicę widać na atestacie hutniczym i warto ją sprawdzić przy dostawie: dla 316L wiersz węgla musi wskazywać maksymalnie 0.03%, przy czym rzeczywiste wartości wynoszą powszechnie 0.01–0.02%. Materiał sprzedawany jako podwójnie certyfikowany będzie wykazywał oba oznaczenia gatunków oraz wyniki mechaniczne spełniające wyższe minima dla 316. Częstym błędem specyfikacji jest wpisywanie „316” na rysunku wytwórczym urządzenia, które będzie spawane i używane w środowisku chlorków; wykonawca wówczas albo spawa materiał o standardowej zawartości węgla i akceptuje ryzyko uczulenia, albo po cichu kupuje 316L. Zapis „316L (dopuszczalna podwójna certyfikacja do 316)” usuwa niejednoznaczność w jednym wierszu. Należy także zauważyć, że spoiwa dobiera się do gatunku L (spoiwo 316L jest standardem nawet na materiale podstawowym 316), dlatego zapasy materiałów spawalniczych rzadko wymagają zmiany, gdy projekt przechodzi na gatunek L.

Jeszcze jeden wariant, który warto znać

Praktyka EN rozdziela tę samą parę jako 1.4401 (316) i 1.4404 (316L); JIS SUS316/SUS316L kierują się tą samą regułą węgla. Na terytorium stabilizowanym tytanem równoległą parą jest 316Ti/1.4571, która rozwiązuje problem uczulenia przez wiązanie węgla w postaci węglików tytanu — to inny mechanizm, którego przy specyfikowaniu nie należy mylić z gatunkami L.