Roestvrij staal kom je overal tegen, en er zijn zoveel verschillende modellen dat het lastig is om ze van elkaar te onderscheiden. Vandaag deel ik een artikel met je om de belangrijkste verschillen te verduidelijken.
Roestvrij staal is de afkorting van roestvrij, zuurbestendig staal. Dit staal is bestand tegen lucht, stoom, water en andere zwak corrosieve media. Als het staal bestand is tegen corrosie door chemische media (zuren, basen, zouten en andere chemische stoffen), wordt het zuurbestendig staal genoemd.
Roestvast staal verwijst naar staal dat bestand is tegen lucht, stoom, water en andere zwak corrosieve media, evenals tegen zuren, basen, zouten en andere chemisch corrosieve media. In de praktijk wordt roestvast staal dat bestand is tegen corrosie door zwak corrosieve media vaak roestvast staal genoemd, en staal dat bestand is tegen corrosie door chemische media zuurvast staal. Vanwege de verschillen in chemische samenstelling is roestvast staal niet per se bestand tegen corrosie door chemische media, terwijl zuurvast staal over het algemeen wel roestvast is. De corrosiebestendigheid van roestvast staal hangt af van de legeringselementen die in het staal aanwezig zijn.
Algemene classificatie
Volgens de metallurgische organisatie
Over het algemeen worden roestvrije staalsoorten, volgens de metallurgische indeling, onderverdeeld in drie categorieën: austenitisch roestvrij staal, ferritisch roestvrij staal en martensitisch roestvrij staal. Op basis van deze drie categorieën worden duplexstaal, precipitatiegehard roestvrij staal en hooggelegeerd staal met minder dan 50% ijzer afgeleid voor specifieke behoeften en toepassingen.
1. Austenitisch roestvast staal
De matrix van de austenitische structuur (CY-fase) met een vlakgecentreerde kubische kristalstructuur wordt gedomineerd door niet-magnetische eigenschappen. Dit wordt voornamelijk bereikt door koudvervorming, waardoor roestvast staal wordt versterkt (en mogelijk een zekere mate van magnetisme krijgt). Het American Iron and Steel Institute gebruikt hiervoor numerieke labels in de 200- en 300-series, zoals 304.
2. Ferritisch roestvrij staal
De matrix heeft een lichaamsgecentreerde kubische kristalstructuur met een ferriet-organisatie (een fase), is magnetisch en kan over het algemeen niet door warmtebehandeling worden gehard, maar koudvervorming kan het enigszins versterken tot roestvast staal. Het wordt door het American Iron and Steel Institute aangeduid met de codes 430 en 446.
3. Martensitisch roestvrij staal
De matrix heeft een martensitische structuur (kubisch ruimtelijk gecentreerd of kubisch), is magnetisch en kan door warmtebehandeling worden aangepast aan de mechanische eigenschappen van roestvrij staal. Het American Iron and Steel Institute gebruikt de classificaties 410, 420 en 440. Martensiet heeft een austenitische structuur bij hoge temperaturen, die bij afkoeling tot kamertemperatuur met een geschikte snelheid kan worden omgezet in martensiet (d.w.z. gehard).
4. Austenitisch ferriet (duplex) roestvast staal
De matrix heeft een tweefasige structuur met zowel austenitische als ferritische elementen, waarbij het gehalte aan de minder voorkomende fase in de matrix doorgaans hoger is dan 15%. Het roestvrij staal is magnetisch en kan worden versterkt door koudvervorming. 329 is een typisch voorbeeld van duplexroestvrij staal. In vergelijking met austenitisch roestvrij staal heeft duplexstaal een aanzienlijk hogere sterkte en een verbeterde weerstand tegen intergranulaire corrosie, chloride-spanningscorrosie en putcorrosie.
5. Neerslaggehard roestvrij staal
De matrix heeft een austenitische of martensitische structuur en kan door precipitatieharding worden gehard tot gehard roestvast staal. Het American Iron and Steel Institute gebruikt digitale labels uit de 600-serie, zoals 630, oftewel 17-4PH.
Over het algemeen is de corrosiebestendigheid van austenitisch roestvast staal, naast legeringen, superieur. In een minder corrosieve omgeving kan ferritisch roestvast staal worden gebruikt, en in licht corrosieve omgevingen, als een hoge sterkte of hardheid van het materiaal vereist is, kan martensitisch roestvast staal of precipitatiegehard roestvast staal worden toegepast.
Kenmerken en toepassingen
Oppervlaktebehandeling
Dikteonderscheid
1. Omdat de walsen in de staalfabriek tijdens het walsen licht vervormen door verhitting, ontstaat er een afwijking in de plaatdikte. De plaat is over het algemeen dikker in het midden en dunner aan de zijkanten. Volgens de voorschriften moet de plaatdikte daarom in het midden van de plaat worden gemeten.
2. De reden voor de tolerantie is gebaseerd op de markt- en klantvraag en wordt over het algemeen onderverdeeld in grote en kleine toleranties.
V. Productie- en inspectievereisten
1. Pijpplaat
① Gelaste buis-plaatverbindingen voor 100% röntgeninspectie of UT, gekwalificeerd niveau: RT: Ⅱ UT: Ⅰ niveau;
② Naast roestvrij staal, spanningsverlagende warmtebehandeling van de gelaste buisplaat;
③ Afwijking in de breedte van de gatbrug in de buisplaat: volgens de formule voor het berekenen van de breedte van de gatbrug: B = (S - d) - D1
Minimale breedte van de gatenbrug: B = 1/2 (S - d) + C;
2. Warmtebehandeling van de buizenkast:
Koolstofstaal en laaggelegeerd staal, gelast met een gesplitste scheidingswand in de buishuls, evenals buishulzen met zijopeningen groter dan 1/3 van de binnendiameter van de cilindrische buishuls, dienen bij het lassen een warmtebehandeling ter spanningsontlasting te ondergaan. Het afdichtingsoppervlak van de flens en de scheidingswand dient na de warmtebehandeling te worden bewerkt.
3. Druktest
Wanneer de ontwerpdruk van de mantel lager is dan de procesdruk van de buizen, moet de kwaliteit van de verbindingen tussen de warmtewisselaarbuizen en -platen worden gecontroleerd.
① Verhoog de testdruk tijdens de hydraulische test met behulp van het leidingprogramma, om te controleren of er lekkage is bij de leidingverbindingen. (Het is echter noodzakelijk ervoor te zorgen dat de primaire filmspanning van de mantel tijdens de hydraulische test ≤0,9ReLΦ bedraagt.)
② Indien de bovenstaande methode niet geschikt is, kan de behuizing na het passeren van de test hydrostatisch worden getest op de oorspronkelijke druk, waarna de behuizing kan worden getest op ammoniaklekkage of halogeenlekkage.
Welk soort roestvrij staal roest niet snel?
Er zijn drie belangrijke factoren die van invloed zijn op het roesten van roestvrij staal:
1. Het gehalte aan legeringselementen. Over het algemeen roest staal met een chroomgehalte van 10,5% niet snel. Hoe hoger het chroom- en nikkelgehalte, hoe beter de corrosiebestendigheid. Bijvoorbeeld, roestvrij staal van type 304 met een nikkelgehalte van 85-10% en een chroomgehalte van 18-20% roest over het algemeen niet.
2. Het smeltproces van de fabrikant heeft ook invloed op de corrosiebestendigheid van roestvrij staal. Goede smelttechnologie, geavanceerde apparatuur en geavanceerde technieken zorgen ervoor dat grote roestvrijstaalfabrieken de legeringselementen, de verwijdering van onzuiverheden en de controle van de koeltemperatuur van de knuppels kunnen beheersen. Hierdoor is de productkwaliteit stabiel en betrouwbaar, met een goede intrinsieke kwaliteit en een lage roestgevoeligheid. Daarentegen kunnen kleine staalfabrieken met verouderde apparatuur, achterhaalde technologie en een smeltproces, waar onzuiverheden niet worden verwijderd, onvermijdelijk roesten.
3. Externe omgeving. Een droge en geventileerde omgeving roest niet snel, terwijl een hoge luchtvochtigheid, aanhoudende regenval of een zure of alkalische omgeving de roestvorming juist bevordert. Roestvrij staal van het type 304 kan ook roesten als de omgevingsomstandigheden te ongunstig zijn.
Hoe ga ik om met roestvlekken op roestvrij staal?
1. Chemische methode
Met beitspasta of -spray kunnen de geroeste onderdelen opnieuw gepassiveerd worden door de vorming van een chroomoxidefilm, waardoor de corrosiebestendigheid wordt hersteld. Na het beitsen is het van groot belang om alle verontreinigingen en zuurresten grondig af te spoelen met water. Nadat alles is behandeld en gepolijst met polijstapparatuur, kan het worden afgewerkt met polijstwas. Voor plaatselijke, lichte roestplekken kan ook een mengsel van benzine en olie in een verhouding van 1:1 worden gebruikt om de roestplekken met een schone doek te verwijderen.
2. Mechanische methoden
Reinigen met zandstralen, reinigen met glas- of keramische deeltjes, afschuren, borstelen en polijsten. Mechanische methoden kunnen vervuiling verwijderen die is ontstaan door eerder verwijderde materialen, polijstmiddelen of afschuurmiddelen. Allerlei soorten vervuiling, met name vreemde ijzerdeeltjes, kunnen corrosie veroorzaken, vooral in vochtige omgevingen. Daarom is het raadzaam om mechanisch gereinigde oppervlakken na te reinigen onder droge omstandigheden. Het gebruik van mechanische methoden reinigt alleen het oppervlak en verandert de corrosiebestendigheid van het materiaal zelf niet. Daarom wordt aanbevolen om het oppervlak na de mechanische reiniging opnieuw te polijsten met polijstapparatuur en af te werken met polijstwas.
Instrumentatie maakt veelvuldig gebruik van roestvrijstaalsoorten en hun eigenschappen.
1.304 roestvrij staal. Dit is een van de austenitische roestvrijstalen met een brede toepassingsmogelijkheid en is geschikt voor de productie van diepgetrokken gietstukken, zuurleidingen, containers, constructieonderdelen, diverse soorten instrumentbehuizingen, enz. Het kan ook worden gebruikt voor de productie van niet-magnetische apparatuur en onderdelen voor lage temperaturen.
2.304L roestvrij staal. Om de Cr23C6-precipitatie in 304 roestvrij staal, die onder bepaalde omstandigheden een sterke neiging tot interkristallijne corrosie vertoont, op te lossen, is ultralaagkoolstof austenitisch roestvrij staal ontwikkeld. De interkristallijne corrosiebestendigheid van dit staal is aanzienlijk beter dan die van 304 roestvrij staal. Naast een iets lagere sterkte heeft het verder vergelijkbare eigenschappen als 321 roestvrij staal. Het wordt voornamelijk gebruikt voor corrosiebestendige apparatuur en componenten die niet onder een oplossingsbehandeling kunnen worden gelast, en kan worden gebruikt voor de vervaardiging van diverse soorten instrumentbehuizingen.
3.304H roestvrij staal. 304 roestvrij staal met een interne vertakking, koolstofmassafractie van 0,04% tot 0,10%, betere prestaties bij hoge temperaturen dan 304 roestvrij staal.
4.316 roestvrij staal. Dit staal is gebaseerd op 10Cr18Ni12, waaraan molybdeen is toegevoegd, waardoor het een goede weerstand biedt tegen reducerende media en putcorrosie. In zeewater en andere media is de corrosiebestendigheid beter dan die van 304 roestvrij staal, waardoor het voornamelijk wordt gebruikt voor materialen die bestand zijn tegen putcorrosie.
5.316L roestvrij staal. Ultralaag koolstofstaal met een goede weerstand tegen gevoelige interkristallijne corrosie, geschikt voor de vervaardiging van dikwandige gelaste onderdelen en apparatuur, zoals corrosiebestendige materialen voor petrochemische installaties.
6.316H roestvrij staal. Interne vertakking van 316 roestvrij staal, koolstofmassafractie van 0,04%-0,10%, betere prestaties bij hoge temperaturen dan 316 roestvrij staal.
7.317 roestvrij staal. De weerstand tegen putcorrosie en kruip is beter dan die van 316L roestvrij staal, en het wordt gebruikt bij de vervaardiging van apparatuur die bestand is tegen corrosie door petrochemische producten en organische zuren.
8.321 roestvrij staal. Titaangestabiliseerd austenitisch roestvrij staal, waaraan titaan is toegevoegd om de weerstand tegen interkristallijne corrosie te verbeteren. Het heeft goede mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en kan ultralaag koolstofhoudend austenitisch roestvrij staal vervangen. Het wordt niet aanbevolen voor algemene toepassingen, behalve bij hoge temperaturen of waterstofcorrosie.
9.347 roestvrij staal. Niobium-gestabiliseerd austenitisch roestvrij staal, waaraan niobium is toegevoegd om de weerstand tegen interkristallijne corrosie te verbeteren. Het is corrosiebestendig in zuren, basen, zouten en andere corrosieve media, vergelijkbaar met roestvrij staal 321. Het heeft goede laseigenschappen en kan worden gebruikt als corrosiebestendig materiaal en hittebestendig staal, voornamelijk in de thermische energie- en petrochemische industrie, voor de productie van containers, pijpleidingen, warmtewisselaars, assen, ovenbuizen en thermometers voor ovenbuizen, enzovoort.
10.904L roestvrij staal. Super compleet austenitisch roestvrij staal, een super austenitisch roestvrij staal uitgevonden door de Fin Otto Kemp. Het heeft een nikkelmassafractie van 24% tot 26% en een koolstofmassafractie van minder dan 0,02%. Het heeft een uitstekende corrosiebestendigheid en is zeer goed bestand tegen niet-oxiderende zuren zoals zwavelzuur, azijnzuur, mierenzuur en fosforzuur. Tegelijkertijd heeft het een goede weerstand tegen spleetcorrosie en spanningscorrosie. Het is geschikt voor diverse concentraties zwavelzuur onder 70℃ en heeft een goede corrosiebestendigheid tegen azijnzuur en mengsels van mierenzuur en azijnzuur van elke concentratie en temperatuur onder normale druk. De oorspronkelijke norm ASMESB-625 classificeerde het als nikkellegering, terwijl de nieuwe norm het als roestvrij staal beschouwt. China gebruikt slechts een benadering van staalkwaliteit 015Cr19Ni26Mo5Cu2, terwijl enkele Europese fabrikanten van instrumenten 904L roestvrij staal als belangrijk materiaal gebruiken. Zo is de meetbuis van de massastroommeter van E+H bijvoorbeeld van 904L roestvrij staal, en de horlogekast van Rolex is ook van 904L roestvrij staal gemaakt.
11.440C roestvrij staal. Martensitisch roestvrij staal, hardbaar roestvrij staal, roestvrij staal met de hoogste hardheid, hardheid HRC57. Hoofdzakelijk gebruikt bij de productie van sproeiers, lagers, kleppen, klepspoelen, klepzittingen, bussen, klepstelen, enz.
12.17-4PH roestvrij staal. Martensitisch precipitatiegehard roestvrij staal met een hardheid van HRC44, met een hoge sterkte, hardheid en corrosiebestendigheid. Het is niet geschikt voor temperaturen boven 300 ℃. Het heeft een goede corrosiebestendigheid tegen zowel atmosferische als verdunde zuren of zouten, en de corrosiebestendigheid is vergelijkbaar met die van roestvrij staal 304 en 430. Het wordt gebruikt bij de fabricage van offshore platforms, turbinebladen, spoelen, zittingen, bussen en stelen van kleppen.
In de instrumentatiebranche is de gangbare volgorde voor de selectie van austenitisch roestvast staal, gezien de algemene toepasbaarheid en de kosten, als volgt: 304-304L-316-316L-317-321-347-904L. Hierbij wordt 317 minder vaak gebruikt, 321 wordt afgeraden, 347 is geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen en corrosie, terwijl 904L slechts standaardmateriaal is voor sommige componenten van individuele fabrikanten. Bij het ontwerpen wordt doorgaans niet direct voor 904L gekozen.
Bij de selectie van instrumentatiematerialen zijn er doorgaans verschillen tussen de materiaalkeuze voor de instrumenten en de leidingen. Vooral bij hoge temperaturen is het van belang om de materiaalkeuze af te stemmen op de ontwerptemperatuur en -druk van de procesapparatuur of de leidingen. Zo kan het bijvoorbeeld problemen opleveren als er voor een hogetemperatuurleiding van chroom-molybdeenstaal gekozen wordt, terwijl voor de instrumenten roestvrij staal gebruikt wordt. In dat geval is het raadzaam om de specificaties van de betreffende materiaalleverancier met betrekking tot temperatuur en druk te raadplegen.
Bij de selectie van instrumenten voor het ontwerp van een instrument komen we vaak verschillende systemen, series en kwaliteiten roestvrij staal tegen. De keuze moet gebaseerd zijn op het specifieke procesmedium, temperatuur, druk, belaste onderdelen, corrosie, kosten en andere overwegingen.
Geplaatst op: 11 oktober 2023