כל מהנדס מפעל ראה צינור 316L נכשל בתפקיד שגיליון הנתונים אמר שצריך לעבוד. החפירה מתחילה בריתוך, או מתחת לאטם, או במקום כלוריד עומד, ותוך עונה הקו דולף. התגובה הסטנדרטית היא לעלות שלב אחד למעלה - ובחלק גדול מהמטלות הללו, השלב הבא הנכון אינו דרגת מוליבדן של 6% ואינו דופלקס.
זהו סגסוגת 904L, הנירוסטה הסופר אוסטניטית מוליבדן 4.5% שנמצאת בין משפחת 316 לבין סגסוגות 6Mo, ושנושאת את החומצה הגופרתית, החומצה הזרחתית הרטובה ומי הים החמים שמביסות את האוסטניטיות הסטנדרטיות.
עמוד זה מתעדAlloy 904L (UNS N08904, W.Nr 1.4539)- הכימיה, המאפיינים המכניים, מעטפת הקורוזיה ותקני הייצור החלים על צינור ולוח 904L.
מה זה 904L, והיכן הוא יושב במשפחת הנירוסטה
סגסוגת 904Lהיא פלדת אל-חלד אוסטניטית מסגסוגת נמוכה-וגבוהה- עם כימיה שמכניסה אותה לקטגוריית "סופר אוסטניטית": בערך 23-28% ניקל, 19-23% כרום, 4-5% מוליבדן ו-1-2% נחושת.
הנחושת היא אלמנט החתימה. בשילוב עם מוליבדן, הנחושת מעניקה ל-904L את העמידות הבלתי רגילה שלו לחומצה גופרתית, מכיוון שהנחושת מדכאת את ההתמוססות הפעילה של הפלדה במדיה מפחיתה חומצה.
תכולת הניקל הגבוהה - יותר מכפולה מזו של 316L - מעניקה לסגסוגת עמידות בפני מתח כלוריד-לפיצוח קורוזיה שפשוט אין ל-316L. התוצאה היא כיתה אל חלד המטפלת במעטפת קורוזיבית רחבה ללא המחיר של סגסוגות מוליבדן 6% או מגבלות ייצור של ציונים דופלקסים.
הרכב כימי לפי ASTM B677
מגבלות ניתוח החום-להלן עוקבות אחר ASTM B677 עבור צינור 904L ללא תפרים (מפרט ASTM B625 מכסה את הלוח, ו-ASTM B673 מכסה צינור מרותך). ניקל הוא 23.0-28.0%, והיתרה היא ברזל.
| אֵלֵמֶנט | מגבלת הרכב, % |
| ני | 23.0 - 28.0 |
| Cr | 19.0 - 23.0 |
| מו | 4.0 - 5.0 |
| Cu | 1.0 - 2.0 |
| C | 0.020 מקסימום |
| Mn | 2.0 מקסימום |
| סִי | 1.0 מקסימום |
| P | 0.045 מקסימום |
| S | 0.035 מקסימום |
| N | 0.10 מקסימום |
שלוש שורות ראויות לתשומת לב. הפחמן המקסימלי של 0.020% פירושו שהסגסוגת מסופקת במצב-נמוך בפחמן, ולכן היא אינה מבצעת רגישות במהלך הריתוך והאזור המושפע מהחום שומר על עמידות הקורוזיה שלו ללא פתרון-חישול לאחר ריתוך - יתרון מכריע ב{6}}בד בשטח{6}}.
שורת הנחושת ב-1.0-2.0% היא היסוד שגורם ל-904L להצטיין בחומצה גופרתית, מכיוון שנחושת היא המפחית הקלאסי של שיעורי קורוזיה בסביבות מפחיתות חומצה. שורת הניקל ב-23.0-28.0% היא מה שדוחף את עמידות ה-SCC של הכלוריד של הסגסוגת הרבה מעל משפחת 316: ככל שתכולת הניקל עולה מעל ל-20% בערך, המטריצה האוסטניטית הופכת חסינה יותר ויותר מפני פיצוח מתח-קורוזיה של כלוריד.
תכונות מכניות
ASTM B677 דורש את תכונות המתיחה המינימליות הבאות עבור צינור 904L ללא תפר במצב-תמיסה, שהוא תנאי המסירה הסטנדרטיים:
| נֶכֶס | ערך מינימלי (ASTM B677) |
| חוזק מתיחה | 490 MPa (71 ksi) |
| חוזק תפוקה, קיזוז של 0.2%. | 216 MPa (31 ksi) |
| הַאֲרָכָה | 35% |
904L היא סגסוגת אוסטניטית, מה שאומר שהיא חולקת את הסגולות האוסטניטיות: היא לא-מגנטית לחלוטין, היא שומרת על משיכות וקשיחות עד לטמפרטורות קריוגניות, והיא ניתנת לריתוך וניתנת לעיצוב בטכניקות אל-חלד אוסטניטיות רגילות. חוזק התפוקה שלו דומה ל-316L, כך שהסגסוגת לא נקנית בגלל חוזק - היא נקנית בגלל עמידות בפני קורוזיה, והקיר העיצובי נקבע לפי קצבת הקורוזיה והתנגדות הבור ולא לפי חישוב הלחץ.
תכונות פיזיקליות
הצפיפות של 904L היא 8.0 גרם/ס"מ³, וטווח ההיתוך הוא בערך 1300-1390 מעלות. לסגסוגת יש מודול אלסטיות קרוב ל-185 GPa בטמפרטורת החדר, מעט גבוה מ-316L בגלל תכולת הניקל והמוליבדן המוגברת.
המוליכות התרמית שלו נמוכה במקצת מהאוסטניטיקה הסטנדרטית - בערך 12.4 W/m·K ב-100 מעלות - מה שחשוב בתכנון מחליף חום- שבו דופן הצינור תורם להתנגדות העברת החום-.
מעטפת הקורוזיה: המקום שבו 904L זוכה בתפקיד
התיק המסחרי של 904L נשען על שלוש חובות קורוזיה, וכל אחת מהן היא מצב כשל מתועד של משפחת 316:
| חוֹבָה | התנהגות 904L | מַדוּעַ |
| חומצה גופרתית, מדוללת עד ריכוז בינוני | מְעוּלֶה | נחושת + מוליבדן מדכאים פירוק פעיל |
| חומצה זרחתית רטובה- | מְעוּלֶה | מחלקת החומרים הסטנדרטית עבור חובת צמח דשן |
| קורוזיה של כלוריד וקורוזיה | טוב מאוד (PREN ~ 34) | 4-5% Mo מעלים את התנגדות הבור מעל 316L |
| מתח כלוריד-פיצוח קורוזיה | התנגדות טובה | 23-28% Ni מזיז את הסגסוגת מעל סף SCC |
| מי ים, טמפרטורת סביבה עד בינונית | טוב עם ניטור | טוב יותר מ-316L; דרגות 6Mo עדיין עדיפות במי ים חמים |
| חומצה חנקתית ואמצעי חמצון חזק | לְמַתֵן | לא חובתה העיקרית של הסגסוגת |
עבור הקונה הקו המעשי הוא זה: כאשר 316L נכשל או הוא שולי בשירות של חומצה גופרתית או זרחתית, בתשלום כלוריד חם, או בסביבות רגישות של SCC-, 904L הוא העלייה החסכונית-.
הוא מספק את רוב יתרון הקורוזיה של סגסוגות מוליבדן 6% בתוספת סגסוגת נמוכה משמעותית, והוא עושה זאת במבנה אוסטניטי לחלוטין המרותך ויוצר כמו נירוסטה סטנדרטית. מקרה הגבול הוא מי ים חמים מתמשכים: 904L מתפקד אך אינו הבחירה הטובה ביותר שם, ומהנדס התכנון צריך לעלות לדרגת 6Mo או סגסוגת ניקל עבור החובה הזו.
תקני ייצור וצורות מוצר
904L מסופק בהתאם למפרטים הבאים, שנבחרו לפי טופס המוצר:
- ASTM B677 / ASME SB-677 - צינור ללא תפרים
- ASTM B673 / ASME SB-673 - צינור מרותך
- ASTM B625 / ASME SB-625 - לוח, גיליון ורצועה
- ASTM B649 / ASME SB-649 - סרגל ופרזולים
- EN 10216-5 / EN 10217-7 - מקבילות אירופיות (1.4539)
מכיוון ש-904L היא סגסוגת אוסטניטית מלאה, מסלול הייצור משקף את 316L: הצינור מחורר או מגולגל בחום, ולאחר מכן חישול ומרווה תמיסה, עם טמפרטורת החישול בדרך כלל בטווח של 1090-1175 מעלות.
תכולת הפחמן הנמוכה נשמרת דרך ההמסה, והמוצר המוגמר מסופק במצב חישול, כבוש ופסיבי. הצינור הבלתי תפר ASTM B677 זמין בכל מגוון המידות הסטנדרטיות והמידות המותאמות אישית, והצלחת לכל B625 מסופקת בעוביים מגיליון דק ועד לצלחת כבדה לבניית כלי שיט.
יישומים אופייניים
סגסוגת 904Lמצוין בשירותים הבאים:
- קווי ייצור וטיפול בחומצה גופרתית, לרבות מערכות דילול ואחסון
- מפעלי חומצה זרחתית רטובים-מפעלים - מאיידים, קווי העברה וחלקים פנימיים של הכור
- מערכות קירור מי ים ומחלפי חום כאשר 316L הוא שולי
- מפעלי תהליך כימי המטפלים בכלורידים מעורבים ומפחיתים חומצות
- צמחי הלבנת עיסת נייר
- ציוד פרמצבטי וכימי-עדין שבו טוהר המוצר מניע את בחירת החומרים
בכל שירות המפרט מונע על ידי כשל מתועד בדרגה נמוכה יותר, ו-904L נבחר מכיוון שהוא סוגר את הפער ללא קנסות ייצור של דופלקס או עלות של 6Mo וסגסוגות ניקל. עבור בניית כלי שיט ומיכלים, צלחת 904L היא מפרט סטנדרטי לאחסון חומצה גופרתית, ולצנרת המוצר B677 ללא תפרים הוא ברירת המחדל עבור קווי תהליך.
ריתוך וייצור
ריתוכים של 904L עם אותם נוהלי חנות כמו 316L: GTAW ו-GMAW עם חומר מילוי תואם, ללא צורך בחימום מוקדם וללא צורך בטיפול בחום לאחר-בדרך כלל, מכיוון שתכולת הפחמן הנמוכה מונעת רגישות.
התאמת מתכת מילוי ל-AWS A5.9 ERNiCrMo-3 (חומר מילוי מסוג 625) או סיווג המילוי הספציפי של 904L משמשת בדרך כלל להתאמת עמידות בפני קורוזיה במתכת הריתוך, ובמקום שהיישום דורש, הריתוך נעשה עם חומר מילוי על בסיס ניקל כדי להבטיח את עמידות החריצים של המפרק.
הסגסוגת היא אוסטניטית לחלוטין, ולכן היא רגישה לסדקים חמים אם הריתוך נעשה עם כניסת חום מוגזמת - חלה הפרקטיקה האוסטנית הסטנדרטית של טמפרטורת מעבר מבוקרת והזנת חום נמוכה. הצורה הקרה פשוטה עם כלי עבודה סטנדרטיים מנירוסטה, וקצב ההתקשות של הסגסוגת- בינוני.
מה לציין בהזמנה
כדי לקבל משלוח נקי של 904L, הפנייה צריכה לציין את הדברים הבאים:
- תקן וצורה: "צינור ללא תפרים ל-ASTM B677", "צלחת ל-ASTM B625", UNS N08904 / 1.4539
- גודל במערכת הנכונה: NPS + לוח זמנים לצינור, OD x דופן או עובי x רוחב x אורך לצלחת
- מצב: תמיסה מחושלת, מוחמצת, פסיבית
- תעודה: EN 10204 3.1, עם PMI והבחינה הנדרשת
שאלות נפוצות
ש: האם 904L הוא פלדת אל חלד דופלקס?
ת: לא. 904L הוא אוסטניטי לחלוטין עם מבנה מעוקב-מרוכז-בפנים, כמו 316L. הוא נושא ניקל ומוליבדן גבוהים יותר מ-316L, אך הוא אינו בדרגת דופלקס ואין לו מבנה דו-פאזי של 2205 או 2507.
ש: למה משמש 904L?
ת: בעיקר עבור חומצה גופרתית, חומצה זרחתית רטובה בתהליך-ושירות כלוריד חם כאשר 316L נכשל על ידי בור, קורוזיה של חריצים או פיצוח קורוזיה-כלורי. זה נפוץ במפעלי דשן, טיפול בחומצות ומערכות קירור מי ים.
ש: מהו ה-PREN של 904L?
ת: בערך 34, מחושב מ-19-23% כרום, 4-5% מוליבדן ועד 0.10% חנקן. זה הרבה מעל 316L (כ-24) ומתחת לדרגות 6Mo (בערך 41-44).
ש: האם 904L עומד בפני לחץ כלוריד-בפיצוח קורוזיה?
ת: כן, הרבה יותר טוב מ-316L. תכולת הניקל של 23-28% מציבה את המטריצה האוסטניטית מעל סף הרגישות ל-SCC עבור רוב סביבות הכלוריד, אם כי היא אינה חסינה בתנאים הקשים ביותר.
ש: האם ניתן לרתך 904L ללא טיפול בחום לאחר-ריתוך?
ת: כן. תכולת הפחמן המקסימלית של 0.020% מונעת רגישות לקרביד באזור המושפע-בחום, כך שהמפרק המרותך שומר על עמידות הקורוזיה שלו. חומר מילוי מבוסס התאמה או ניקל- משמש כדי להתאים לביצועי מתכת-.
ש: מה ההבדל בין 904L ל-254SMO?
ת: 254SMO הוא דרגת מוליבדן של 6% (UNS S31254) עם עמידות גבוהה יותר בבור וחוזק גבוה יותר, המיועד למי ים חמים ולכלורידים אגרסיביים. 904L (4-5% Mo) הוא זול יותר ומצטיין בחומצה גופרתית וחומצה זרחתית. הבחירה נעשית על המדיום: חומצה מצביע על 904L, מי ים חמים מצביע על 6Mo.
