한 화학 공장의 한 유지보수 엔지니어는 자신의 316L 배관이 시운전 후 18개월 이내에 구멍이 뚫리기 시작한 이유를 물었습니다. 그 흐름은 따뜻한 염화물을 함유한 산이었고, 한계 등급 선택을 처벌하는 환경이었습니다. 그에게 필요한 답은 다른 브랜드의 파이프가 아니라 다른 등급이었습니다. 317L 스테인리스강(UNS S31703)은 바로 이러한 상황에 사용됩니다. 즉, 316L이 너무 빨리 부식되지만 이중 또는 니켈 합금이 공정에 필요한 것보다 더 많은 용량을 갖는 경우입니다. 이는 완전한 오스테나이트를 유지하고 쉽게 용접할 수 있는 상태를 유지하면서 더 높은 몰리브덴을 사용하여 구멍 및 틈새 부식 저항성을 크게 향상시킵니다.
317L 스테인레스 스틸이란 무엇입니까?
317L은 저탄소 몰리브덴 함유 오스테나이트 스테인리스강으로 크롬, 니켈, 특히 몰리브덴 함량이 316L보다 한 단계 높은 제품입니다. L 지정은 탄소를 최대 0.030%로 유지하여 용접 중 결정립 경계에 크롬 탄화물 석출을 제한합니다. 이를 통해 열 영향부에서 내식성을 잃지 않고 대형 장비를 제작하고 무거운 부분을 용접할 수 있습니다.
등급은 여러 명칭으로 알려져 있습니다. UNS S31703은 등록된 번호입니다. AISI 317L과 EN 지정 1.4438은 동일한 재료를 나타냅니다. 이를 다루는 표준에는 판, 시트 및 스트립에 대한 ASTM A240, 심리스 및 용접 파이프에 대한 ASTM A312, 일반 서비스 튜빙에 대한 ASTM A269, 보일러, 과열기 및 열교환기 튜브에 대한 ASTM A213이 포함됩니다.
화학성분과 각 원소의 역할
아래 표의 구성 범위는 ASTM A240에 따른 판재 제품의 일반적인 것입니다. 중요한 선은 몰리브덴입니다. 317L의 3.0~4.0%와 316L의 2.0~3.0%입니다.
| 요소 | 317L(UNS S31703) | 316L(UNS S31603) |
|---|---|---|
| 탄소 | 최대 0.030 | 최대 0.030 |
| 망간 | 최대 2.00 | 최대 2.00 |
| 인 | 최대 0.045 | 최대 0.045 |
| 유황 | 최대 0.030 | 최대 0.030 |
| 실리콘 | 최대 0.75 | 최대 0.75 |
| 크롬 | 18.0~20.0 | 16.0~18.0 |
| 니켈 | 11.0~15.0 | 10.0~14.0 |
| 몰리브덴 | 3.0~4.0 | 2.0~3.0 |
| 질소 | 최대 0.10 | 최대 0.10 |
몰리브덴은 제어 요소입니다. 이는 수동 산화막을 강화하고 산성 및 염화물 함유 매체에서 분해 속도를 늦춥니다. 317L에 몰리브덴을 추가하면 공식 저항 등가수(PREN)가 316L의 24~26에 비해 약 30으로 높아집니다. 크롬은 일반적인 내식성과 내산화성을 지원합니다. 니켈은 오스테나이트 구조를 안정화하고 인성을 향상시킵니다. 질소는 소량이라도 공식 저항과 강도에 기여합니다.
부식 저항성: 317L이 유지되는 곳
317L은 316L을 물리치는 서비스를 위해 개발되었습니다. 이는 적당한 농도와 온도의 황산, 인산, 아세트산 및 포름산과 같은 유기산, 공식 및 틈새 부식이 주된 고장 메커니즘인 염화물 함유 하천에서 잘 작동합니다.
실질적인 효과는 염화물, 산도 및 따뜻한 온도를 결합하는 표백 공장과 연도 가스 탈황 시스템에서 나타납니다. 이러한 서비스에서 316L은 종종 몇 시즌 내에 구덩이를 개발합니다. 317L은 부품 수명을 크게 연장합니다. 그렇다고 해서 그것이 보편적인 대답이 되는 것은 아닙니다. 고온 농축 염산, 고온 농축 황산 및 심각한 응력 부식 균열에는 니켈 합금 또는 이중 등급이 필요합니다. 부식성 서비스에서 304, 316L 및 이중 등급 사이의 격차는 당사에서 더 자세히 다룹니다. 스테인레스강 등급에 따른 내식성 비교 .
기계적 성질 및 온도 거동
317L은 316L보다 약간 더 높은 실내 온도 최소값을 제공합니다. 아래 표에는 ASTM A240에 따른 플레이트의 일반적인 최소값이 나열되어 있습니다.
| 재산 | 317L |
|---|---|
| 인장 강도, 최소 | 75ksi(515MPa) |
| 항복 강도, 0.2% 오프셋, 최소 | 30ksi(205MPa) |
| 신장률(2인치, 분) | 40% |
| 경도, 최대 | 217HB |
완전 오스테나이트 미세 구조는 저온에서 317L의 견고성을 유지하므로 극단적인 염화물 조건을 포함하지 않는 극저온 응용 분야에 가끔 사용됩니다. 다른 한편으로는 크리프 저항성 합금은 아니지만 최대 약 870°C(1600°F)까지 연속 사용 시 허용 가능한 수준으로 산화됩니다. 고온에서의 압력 설계의 경우 실온 데이터보다는 해당 ASME 코드의 허용 응력 값을 사용하십시오.
317L 대 316L: 어떤 등급을 지정해야 합니까?
선택은 일반적으로 염화물 농도, 온도 및 실패 비용의 세 가지 요소에 따라 결정됩니다. 염화물이 대략 수백ppm 이상으로 존재하는 경우, 공식이 가속화될 만큼 온도가 높은 경우 또는 예정에 없는 가동 중지 비용이 매우 높은 경우에는 317L이 더 안전한 사양입니다. 흐름이 온화하고 플랜트는 이미 316L로 표준화되어 있으며 검사 간격을 통해 부식률을 확인할 수 있으므로 316L이 경제적인 선택입니다.
한 라인이 공격적이라는 이유만으로 전체 공장에 317L을 지정하는 것은 흔한 실수입니다. 올바른 접근 방식은 부식성 흐름을 분리하고, 일반 공정 라인에 316L을 선택하고, 진정한 공격적인 서비스를 위해 더 높은 몰리브덴 등급을 확보하는 것입니다. 316L이면 충분한 화학 공정 라인의 경우 SCH40 316 스테인레스 스틸 화학 산업 파이프 어닐링과 표면 처리를 관리하는 제조업체는 더 짧은 리드 타임으로 예측 가능한 성능을 제공합니다. 이러한 업무 분리를 통해 신뢰성을 손상시키지 않으면서 자본 비용을 통제할 수 있습니다.
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317L은 다른 오스테나이트 등급과 마찬가지로 성형 및 용접이 가능하지만 316L보다 가공 경화가 더 빠릅니다. 굽힘 및 튜브 드로잉은 더 높은 힘을 요구하며 가공에는 견고한 설정, 날카로운 인서트 및 낮은 절삭 속도가 필요합니다. 이러한 특성은 300 시리즈 제품군에 대한 경험이 있는 공장에서 잘 이해됩니다.
용접의 경우 AWS ER317L과 같은 적합한 용가재가 표준 선택입니다. 탄소 함량이 0.030%로 제한되어 있기 때문에 대부분의 부식성 서비스에 대해 무거운 부분을 용접 당시 상태로 용접할 수 있으며 일반적으로 용접 후 열처리가 필요하지 않습니다. 필요한 것은 일반적으로 산세척 또는 기계적 세척 후 부동태화를 통해 용접 열 착색 및 산화물을 완전히 제거하는 것입니다. 그대로 두면 열 착색이 패시브 필름을 파괴하고 틈새 공격의 시작점이 됩니다.
표면 마감은 화학만큼이나 많은 관심을 받을 가치가 있습니다. 내부 표면이 공정 유체와 접촉하는 튜브에서는 거칠기가 침전물을 가두어 침전물 부족 부식을 가속화합니다. 따라서 까다로운 서비스용으로 제작된 인스트루먼트 튜빙 및 열교환기 튜브에는 광휘 어닐링 또는 광택 처리된 보어가 함께 제공되는 경우가 많습니다.
317L의 일반적인 응용
등급은 산과 염화물이 결합되는 곳마다 나타납니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.
- 화학 및 석유화학 처리: 황산 혼합물, 유기산 및 염화물 불순물이 포함된 공정 흐름을 처리하는 배관, 용기 및 열 교환기.
- 펄프 및 종이: 이산화염소에 노출된 공장 세척기, 혼합기 및 배관을 표백합니다.
- 오염 제어: 석탄 화력 발전소의 배연 탈황 스크러버 구성 요소.
- 제약 및 식품 가공: 산성 제품을 가공하는 동안 염화물 함유 소독제로 탱크와 라인을 세척합니다.
- 열교환기 및 응축기: 냉각수의 화학적 성질이 물 측의 구멍을 위협하는 번들입니다.
열 교환기 서비스에서 튜브 금속은 한쪽은 공정 매체에 저항하고 다른 쪽은 냉각수에 저항해야 합니다. 냉각수가 깨끗하고 공정면이 온화한 곳에서 검증된 316L 스테인레스 스틸 열교환기 튜브 가장 비용 효율적인 번들 선택으로 유지됩니다. 어느 쪽이든 공격적인 경우 317L의 몰리브덴 부스트를 통해 반복적인 튜브 제작과 10년 서비스를 구분하는 마진을 확보할 수 있습니다.
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317L 파이프 및 튜브 구매는 단순히 구매 주문서에 등급을 지정하는 문제가 아닙니다. 사양은 제품을 제어합니다. ASTM A312는 이음매 없는 용접 파이프를 다루고 있습니다. ASTM A269는 튜빙을 다룹니다. ASTM A213은 보일러 및 열교환기 튜브를 다루고 있습니다. ASTM A240은 판, 시트 및 스트립을 다룹니다. 각 사양은 겉보기에만 정확해 보이는 재료로부터 구매자를 보호하는 치수 허용 오차, 테스트 요구 사항 및 표시를 정의합니다.
선적을 수락하기 전에 열 수, 전체 화학 분석, 해당 열의 인장 결과, 정수압 또는 와전류 테스트 결과 등 주문과 비교하여 밀 테스트 인증서를 확인하십시오. 여러 지점에서 벽 두께와 외경을 측정하고 표면 마감이 합의된 요구 사항과 일치하는지 확인합니다. 신뢰할 수 있는 공급업체는 튜브가 어떻게 어닐링되었는지, 재료가 산세척되었는지 광휘 어닐링되었는지 여부도 확인합니다.
한 가지 더 실용적인 점: 317L은 316L보다 재고가 덜 일반적이며 리드 타임이 더 길 수 있습니다. 부식 평가에서 가벼운 일정으로 나타나는 경우 부식 방지 화학 장비 파이프 316L에서 작업을 수행하므로 일정을 단축하고 비용을 절감할 수 있습니다. 핵심은 더 비싼 등급을 기본값으로 설정하는 대신 실제 프로세스 데이터를 바탕으로 의도적으로 결정을 내리는 것입니다.
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