Edelstahl 316H mit hohem Kohlenstoffgehalt

316H ist die kohlenstoffreiche Variante des Edelstahls 316 mit kontrolliertem Kohlenstoffgehalt zur Verbesserung der Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen. Es kombiniert die molybdänhaltige Korrosionsbeständigkeit von 316 mit hoher Temperaturbeständigkeit und eignet sich für Lagerkomponenten mit hoher Temperaturbelastung in Umgebungen mit mittlerer Korrosion.

Chemische Zusammensetzung (Gew.%): C=0.04-0.10, Cr=16.00-18.00, Ni=10.00-14.00, Mo=2.00-3.00, Si Kleiner als oder gleich 1,00, Mn Kleiner als oder gleich 2,00, P Kleiner als oder gleich 0,045, S Kleiner als oder gleich 0,030, Fe=Rest

Mechanische Eigenschaften (geglüht): Zugfestigkeit größer oder gleich 515 MPa, Streckgrenze größer oder gleich 205 MPa, Dehnung größer oder gleich 40 %, Härte kleiner oder gleich 217HB

Leistungsvorteile: Ausgezeichnete Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen (700 Grad, 1000 Stunden Zeitstandfestigkeit größer oder gleich 80 MPa); gute Beständigkeit gegen Chloridkorrosion bei hohen Temperaturen; stabile Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen; geeignet für 600-870 Grad Belastungsszenarien.

Anwendungen: Flansche von chemischen Reaktionsgefäßen für hohe Temperaturen, Kesselüberhitzerrohre (600 -870 Grad), Komponenten von Gasturbinen-Brennstoffsystemen, Hochtemperaturrohrleitungen für korrosive Medien in der petrochemischen Industrie.

Äquivalente Noten: UNS S31609, JIS SUS316H, EN 1.4407, GB 07Cr17Ni12Mo2

Q&A

F1: Was ist der Vorteil von 316H gegenüber 304H in Hochtemperatur-Korrosionsumgebungen? A1: Der Hauptvorteil von 316H gegenüber 304H in Hochtemperatur-Korrosionsumgebungen ist seine überlegene Beständigkeit gegen Hochtemperatur-Chlorid- und schwache Säurekorrosion dank der Zugabe von Molybdän. . 304H enthält kein Molybdän, daher ist seine Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in Hochtemperatur-Umgebungen, die Chloridionen enthalten, schlecht, sodass es nur für Hochtemperatur--Temperaturen geeignet ist oxidierende Umgebungen (z. B. trockene Luft mit hoher -Temperatur). Im Gegensatz dazu enthält 316H 2,00-3,00 Gew.-% Molybdän, das bei hohen Temperaturen einen dichten molybdänreichen Oxidfilm bildet, der der Chloridionenerosion wirksam widersteht. Beispielsweise erfährt 304H in Rauchgasen mit hoher Temperatur, die Schwefeldioxid und Chloridionen enthalten, in der petrochemischen Industrie eine schnelle Korrosion, während 316H eine stabile Leistung aufrechterhalten kann. Darüber hinaus hat 316H einen höheren Nickelgehalt als 304H, was die Stabilität der austenitischen Struktur erhöht und die Hochtemperaturzähigkeit verbessert. Dies macht 316H zum bevorzugten Material für Lagerkomponenten mit hoher -Temperaturbelastung-in Umgebungen mit mittlerer Korrosion.

F2: Was ist der Standard für die Wärmebehandlung nach dem Schweißen für 316H? A2: Der Wärmebehandlungsstandard nach dem Schweißen für 316H-Edelstahl ist das Glühen bei 850-900 Grad mit einer Haltezeit von mindestens 30 Minuten pro 25 mm Dicke, gefolgt von Luftkühlung. Diese Wärmebehandlung ist obligatorisch, da beim Schweißen Restspannungen in der Komponente entstehen, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen und Korrosion zu Spannungsrisskorrosion führen können. Durch Glühen bei 850 -900 Grad können Eigenspannungen effektiv beseitigt und so das Risiko von Rissen verringert werden. Gleichzeitig kann dieser Temperaturbereich überschüssige Chrom-Molybdänkarbide, die während des Schweißens ausgeschieden wurden, auflösen, wodurch die Bildung von Legierungs-verarmten Zonen vermieden und die Korrosionsbeständigkeit des Schweißbereichs wiederhergestellt wird. Im Vergleich zu 304H erfordert die Wärmebehandlung von 316H nach dem Schweißen eine strengere Temperaturkontrolle, da Molybdänkarbide stabiler sind und eine ausreichende Temperatur zum Auflösen benötigen. Eine unsachgemäße Wärmebehandlung (z. B. unzureichende Temperatur oder Haltezeit) verringert die Hochtemperaturleistung und Korrosionsbeständigkeit von 316H.

F3: Kann 316 316H in Hochtemperatur-Stressszenarien ersetzen? A3: Nein, 316 kann 316H in Hochtemperatur-Stressszenarien nicht ersetzen. Der Hauptunterschied ist die Hochtemperatur-Kriechfestigkeit, die durch den Kohlenstoffgehalt bestimmt wird. . 316H hat einen kontrolliert hohen Kohlenstoffgehalt (0,04-0,10 Gew.-%), der bei hohen Temperaturen ausreichend stabile Karbide bildet, um Korngrenzen zu fixieren und ein Verrutschen des Korns zu verhindern, wodurch die Kriechfestigkeit verbessert wird. Bei 700 Grad ist die 1000-Stunden-Zeitstandfestigkeit von 316H (größer oder gleich 80 MPa) 33 % höher als die von 316 (größer oder gleich 60 MPa). In Lagerszenarien mit hoher-Temperaturbeanspruchung-, beispielsweise bei Kesselüberhitzerrohren, die bei 700 Grad betrieben werden, erfährt 316 unter Langzeitbeanspruchung eine offensichtliche plastische Verformung, die zum Ausfall von Bauteilen führt, während 316H die strukturelle Stabilität aufrechterhalten kann. Darüber hinaus sorgt der Kohlenstoffgehalt von 316H für ein Gleichgewicht zwischen Hochtemperaturleistung und Korrosionsbeständigkeit, während der niedrige Kohlenstoffgehalt von 316 bei hohen Temperaturen zu unzureichenden Karbiden führt, was zu einer schlechten Kriechfestigkeit führt. Die Verwendung von 316 in Hochtemperatur-Stressszenarien birgt ernsthafte Sicherheitsrisiken.

F4: Welche Bedeutung hat die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts für 316H? A4: Die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts von 316H (0,04-0,10 Gew.-%) ist entscheidend für die Ausgewogenheit seiner Hochtemperaturleistung und Korrosionsbeständigkeit. Die Untergrenze von 0,04 Gew.-% stellt sicher, dass genügend Kohlenstoff vorhanden ist, um sich bei hohen Temperaturen mit Chrom und Molybdän zu stabilen Karbiden (wie Cr₂₃C₆ und Mo₂C) zu verbinden. Diese Karbide können die Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen erheblich verbessern und ermöglichen es 316H, die strukturelle Stabilität unter langfristigen Bedingungen hoher-Temperaturen und hoher Spannung aufrechtzuerhalten. Die Obergrenze von 0,10 Gew.-% dient dazu, übermäßigen Kohlenstoff zu vermeiden, der zu übermäßiger Karbidausfällung führen würde. Übermäßige Karbide verringern die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von 316H bei Raumtemperatur und erhöhen insbesondere das Risiko interkristalliner Korrosion. Im Vergleich zu 316 (C kleiner oder gleich 0,08 Gew.-%) ist der Kohlenstoffgehaltsbereich von 316H präziser und stellt sicher, dass er sowohl eine höhere Hochtemperatur-Kriechfestigkeit als 316 als auch eine bessere Korrosionsbeständigkeit als gewöhnliche Edelstähle mit hohem Kohlenstoffgehalt aufweist. Diese präzise Kontrolle des Kohlenstoffgehalts ist der Schlüssel für die Anwendung von 316H in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Korrosionsbelastung.

 

F5: Was sind die typischen Anwendungsszenarien von 316H in der petrochemischen Industrie? A5: 316H hat mehrere typische Anwendungsszenarien in der petrochemischen Industrie. Erstens Hochtemperatur-Flansche für chemische Reaktionsgefäße: Diese Komponenten werden bei 600 {7}800 Grad betrieben und stehen unter hohem Druck. Sie erfordern sowohl Hochtemperatur-Kriechfestigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit gegenüber Reaktionsmedien (wie schwachen Säuren und organischen Lösungsmitteln). Zweitens Hochtemperatur-Pipelines für korrosive Medien: Sie dienen dem Transport von Hochtemperatur-Rauchgas, Dampf oder chemischen Medien, die Chloridionen enthalten, wobei der Molybdängehalt von 316H korrosionsbeständig ist und ein hoher Kohlenstoffgehalt eine hohe Temperaturfestigkeit gewährleistet. Drittens, Hilfskomponenten für Spaltöfen: In Ethylen-Spaltöfen wird 316H für Komponenten wie Ofenrohre und Stützen verwendet, die bei hohen Temperaturen betrieben werden und Beständigkeit gegen Oxidation und Kriechen bei hohen Temperaturen erfordern. Viertens Komponenten des Gasturbinen-Brennstoffsystems: Diese Komponenten sind Brenngas mit hoher Temperatur ausgesetzt und erfordern eine hohe Temperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Fünftens Hochtemperatur-Wärmetauscherrohre: werden in Wärmetauschern für korrosive Hochtemperaturmedien verwendet, wobei die umfassende Leistung von 316H einen langfristig stabilen Betrieb gewährleistet. In diesen Szenarien werden die Vorteile von 316H durch die Kombination von Hochtemperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit voll ausgenutzt.