904L 대 316L 스테인리스강: 크리프 저항성 및 높은-온도 한계

오스테나이트계 스테인리스강의 크리프 저항성

크리프는-상승된 온도에서 일정한 응력을 받는 재료의 시간 의존적 변형입니다. 강철의 경우 작동 온도가 녹는점에 비해 충분히 높을 때(일반적으로 절대 녹는점의 약 0.4 이상) 크리프가 설계 요인이 됩니다. 오스테나이트계 스테인리스 강의 경우 이는 응력 수준과 필요한 수명에 따라 크리프 고려 사항이 약 425-500°C에서 시작됨을 의미합니다. 크리프 저항은 화학 처리, 발전, 압력 용기 제조 및 열 교환기 설계에서 중요합니다. 그러나 여기에서 비교된 두 등급인 316L과 904L은 주로 내식성을 위해 합금되었습니다. 둘 다 크리프 범위에서 지속적인 하중 지지 서비스를 위한 것이 아니며 이러한 구별은 올바른 재료 선택의 핵심입니다.

904L 및 316L: 등급 개요

316L(UNS S31603, EN 1.4404, JIS SUS316L)은 오스테나이트계 등급을 함유한 저-탄소 몰리브덴-으로 일반 부식성 서비스, 특히 염화물 및 약산성 환경에서 널리 사용됩니다. 용접 중 민감화를 방지하기 위해 탄소는 최대 0.03%로 제한됩니다.{8}}L(UNS N08904, EN 1.4539)은 23-28% 니켈, 19-23% 크롬, 4~5% 몰리브덴 및 1~2% 구리로 구성된 더 높은-오스테나이트 합금 등급입니다. 황산 및 인산, 염화물 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성을 위해 개발되었으며 내열 등급이 아닌 완전 오스테나이트계 고합금강으로 분류됩니다.

화학 성분 비교

요소	316L(UNS S31603)	904L(UNS N08904)
탄소, 최대 %	0.030	0.020
크롬%	16.0 - 18.0	19.0 - 23.0
니켈%	10.0 - 14.0	23.0 - 28.0
몰리브덴 %	2.0 - 3.0	4.0 - 5.0
구리 %	-	1.0 - 2.0
실리콘, 최대 %	0.75	1.00
망간, 최대 %	2.00	2.00

두 등급 모두 구성 제한은 ASTM A240을 따릅니다.

기계적 성질 비교(어닐링)

재산	316L	904L
인장 강도, 최소 MPa	485	490
항복 강도(0.2%), 최소 MPa	170	220
신장, 최소 %	40	35
밀도, g/cm3	7.93	8.00

실온에서 904L은 합금 함량이 높기 때문에 316L보다 더 높은 최소 항복 강도를 나타내는 반면 연신율은 약간 낮습니다. 고온-온도 설계에서는 두 가지 차이가 ​​중요하지 않습니다.

고온-및 크리프 성능: 표준에서 말하는 것

두 등급 모두 고온-성능이 제한되어 있습니다. EN 10028-7은 압력용 강철 판재 제품에 대한 유럽 표준으로, 1.4404(316L) 및 1.4539(904L) 모두에 대해 높은{9}}내열 강도 값을 최대 400°C까지만 제공합니다. 이 온도 이상에서는 지속-하중 설계에는 해당 등급에 대해 표준화되지 않은 크리프 데이터가 필요합니다. 실제로 두 재료 모두 경부하 또는 비압력 부품에 대해 최대 약 400-450°C의 온도에서 사용되며, 904L은 이 범위에서 316L에 비해 의미 있는 크리프 이점을 제공하지 않습니다. 약 500°C 이상의 응력을 견뎌야 하는 장비의 경우 올바른 선택은 크리프 범위에 맞게 설계된 등급입니다. 중간 정도의 염화물 함유 서비스에는 H-등급 316H,{24}}더 높은 온도에는 321H, 산화가 지배적인 서비스에는 내열 등급 309S 및 310S-가 있습니다. 간단히 말해서, 316L 대신 904L을 선택하는 설계 동인은 고온 강도가 아니라 황산, 인산 또는 염화물이 풍부한 매체에 대한 내식성입니다. 부식과 적당한 열이 최대 약 400°C까지 작용하는 경우 904L이 더 강한 선택입니다. 실제 크리프 듀티가 관련된 경우에는 316L이나 904L이 적합하지 않습니다.

자주 묻는 질문

904L과 316L 중 어느 것이 크리프 저항성이 더 좋습니까?

두 등급 모두 크리프 범위에서 지속적인 하중-지탱 서비스에 대해 승인되지 않았습니다. 약 400-500°C 이상에서는 둘 다 빠르게 강도를 잃으며 904L은 316L에 비해 의미 있는 크리프 이점을 제공하지 않습니다. 크리프 듀티의 경우 H- 등급 또는 내열 등급을 대신 지정하십시오.

904L을 500°C에서 사용할 수 있습니까?

부하가 적거나 압력이 없는 구성품에만 주의하세요.{0}} EN 10028-7과 같은 표준은 904L에 대한 설계 데이터를 최대 400°C까지만 제공하며 합금은 내열 등급으로 분류되지 않습니다.

316L 대신 904L을 선택하는 이유는 무엇입니까?

부식 환경이 요구하는 경우 904L을 선택하십시오: 뜨거운 황산 또는 인산, 공격적인 염화물 또는 해수 열교환기와 같은 심각한 공식 및 틈새 부식 서비스. 니켈, 몰리브덴 및 구리 함량이 높을수록 내식성이 확실히 우수합니다.

904L이 316L보다 비싸나요?

예. 904L의 높은 니켈 및 몰리브덴 함량으로 인해 중량 기준으로 316L보다 훨씬 더 비쌉니다. 추가 비용은 316L의 부식 성능이 부족한 경우에만 정당화됩니다.

500°C 이상의 크리프 서비스에는 어떤 등급을 선택해야 합니까?

약 500°C 이상의 지속적인 부하의 경우 염화물 부식도 존재하는 경우 316H(탄소 0.04-0.10%)를 선택하고, 고온 산화 서비스의 경우 321H를 선택하고, 심각한 산화 의무의 경우 309S 및 310S를 선택합니다. 설계 허용 응력은 해당 코드를 따라야 합니다.

904L과 316L을 용접후열처리 없이-용접할 수 있나요?

둘 다 저-탄소 등급이므로 일반적으로 부식성 서비스에서 용체 어닐링 없이 용접 상태로 사용할 수 있습니다.- 일치하거나 과합금된 필러 금속이 권장되며, 904L 조인트는 부식 성능을 유지하기 위해 고합금 필러를 사용해야 합니다.-