316 и 316L: углерод, сенсибилизация и сварка

Единственное различие, которое имеет значение

316 (EN 1.4401) допускает до 0.08% углерода; 316L (EN 1.4404) ограничивает его до 0.03%. Хром, никель и молибден одинаковы. Это ограничение углерода существует по одной причине: сварка.

Сенсибилизация в одном абзаце

Когда аустенитная нержавеющая сталь со стандартным углеродом находится в диапазоне 450–850 °C — именно то, что испытывает зона термического влияния сварного шва — углерод соединяется с хромом, образуя карбиды по границам зерен. Металл рядом с этими границами обедняется хромом и теряет коррозионную стойкость: сенсибилизация, приводящая к межкристаллитной атаке («ножевая коррозия сварного шва»). При углероде на уровне около 0.03% или ниже образование карбидов происходит достаточно медленно, чтобы обычная сварка не сенсибилизировала соединение, и послесварочный аустенизирующий отжиг не требуется.

Компромиссы

• Прочность: минимальные значения предела текучести и прочности на растяжение у 316L несколько ниже, чем у 316 по стандартам (порядка 10–15 MPa по пределу текучести в EN 10088). Для большинства изготовлений это несущественно, но нормы проектирования сосудов под давлением содержат отдельные допускаемые значения — проверяйте, какая марка использовалась в расчете.
• Эксплуатация при высокой температуре: для работы в диапазоне ползучести (примерно выше 500 °C) вместо этого указывается вариант с более высоким углеродом (316H); 316L там является неправильным выбором.
• Стоимость и доступность: на многих рынках 316L теперь является складским выбором по умолчанию, а 316 — специальным заказом — историческое соотношение цен в значительной степени поменялось местами для листа и плиты.

Двойная сертификация

Большая часть коммерческого проката имеет двойную сертификацию 316/316L: выплавлена до углерода марки L, но испытана на соответствие более высоким механическим свойствам 316 и маркирована по обоим стандартам. Такой прокат удовлетворяет любому обозначению. Для сварного изготовления в коррозионной эксплуатации практическое правило простое: указывайте 316L (или с двойной сертификацией) и оставляйте обычную 316 для несварных или высокотемпературных применений.

Чтение сертификата

Различие видно в сертификате завода, и его стоит проверять при поставке: для 316L строка углерода должна показывать максимум 0.03%, при фактических значениях обычно 0.01–0.02%. Материал, продаваемый как имеющий двойную сертификацию, покажет оба обозначения марки и результаты механических испытаний, соответствующие более высоким минимумам 316. Распространенная ошибка в спецификации — указывать «316» на сборочном чертеже для оборудования, которое будет свариваться и использоваться в хлоридной эксплуатации; изготовитель затем либо сваривает материал со стандартным углеродом и принимает риск сенсибилизации, либо тихо покупает 316L. Запись «316L (допустима двойная сертификация по 316)» устраняет неоднозначность одной строкой. Отметим также, что присадочные материалы подбираются под марку L (присадка 316L является стандартной даже на основном металле 316), поэтому запасы расходных материалов редко нуждаются в изменении, когда проект переходит на марку L.

Еще один вариант, который стоит знать

Практика EN разделяет ту же пару как 1.4401 (316) и 1.4404 (316L); JIS SUS316/SUS316L следуют тому же правилу по углероду. На территории стабилизированных титаном сталей параллельной парой является 316Ti/1.4571, которая решает проблему сенсибилизации, связывая углерод в виде карбидов титана вместо этого — другой механизм, который не следует путать с марками L при указании в спецификации.