لقد شاهد كل مهندس مصنع فشل أنبوب 316L في المهمة التي ذكرت ورقة البيانات أنها يجب أن تعمل. يبدأ الحفر عند اللحام، أو تحت حشية، أو عند بقعة كلوريد راكدة، وخلال موسم واحد يتسرب الخط. الاستجابة القياسية هي رفع درجة واحدة لأعلى - وبالنسبة لجزء كبير من هذه الرسوم، فإن الدرجة التالية الصحيحة ليست درجة الموليبدينوم 6٪ وليست مزدوجة.
إنها سبيكة 904L، وهي 4.5% من الموليبدينوم المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق الذي يقع بين عائلة 316 وسبائك 6Mo، والتي تحمل حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك الرطب ومياه البحر الدافئة التي تهزم الأوستنيتيات القياسية.
هذه الصفحة وثائقسبيكة 904L (UNS N08904، W.Nr 1.4539)- الكيمياء، الخواص الميكانيكية، غلاف التآكل، ومعايير التصنيع التي تنطبق على الأنابيب والألواح 904L.
ما هو 904L، وأين يقع في عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ
سبيكة 904Lعبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي منخفض الكربون وعالي السبائك مع كيمياء تضعه في فئة "الأوستنيتي الفائق": حوالي 23-28% نيكل، و19-23% كروم، و4-5% موليبدينوم، و1-2% نحاس.
النحاس هو عنصر التوقيع. بالاشتراك مع الموليبدينوم، يمنح النحاس 904L مقاومته غير العادية لحمض الكبريتيك، لأن النحاس يمنع الذوبان النشط للفولاذ في تقليل الوسائط الحمضية.
إن المحتوى العالي من النيكل - أكثر من ضعف محتوى 316L - يمنح السبيكة مقاومة للتشقق الناتج عن إجهاد الكلوريد وهو ما لا يتمتع به 316L. والنتيجة هي درجة مقاومة للصدأ يمكنها التعامل مع غلاف عريض قابل للتآكل بدون سعر سبائك الموليبدينوم بنسبة 6% أو قيود التصنيع الخاصة بالدرجات المزدوجة.
التركيب الكيميائي لكل ASTM B677
تتبع حدود التحليل الحراري أدناه ASTM B677 للأنابيب غير الملحومة 904L (مواصفات ASTM B625 تغطي اللوحة، وASTM B673 تغطي الأنابيب الملحومة). النيكل 23.0-28.0%، والتوازن حديد.
| عنصر | حد التكوين، % |
| ني | 23.0 - 28.0 |
| كر | 19.0 - 23.0 |
| شهر | 4.0 - 5.0 |
| النحاس | 1.0 - 2.0 |
| C | 0.020 max |
| من | 2.0 max |
| سي | 1.0 max |
| P | 0.045 max |
| S | 0.035 max |
| N | 0.10 max |
ثلاثة صفوف تستحق الاهتمام. الحد الأقصى للكربون البالغ 0.020% يعني أن السبيكة يتم توريدها في حالة منخفضة الكربون، لذلك لا تتحسس أثناء اللحام وتحافظ المنطقة المتأثرة بالحرارة على مقاومتها للتآكل بدون محلول - تصلب بعد اللحام - وهي ميزة حاسمة في الأنابيب المصنعة ميدانيًا.
صف النحاس بنسبة 1.0-2.0% هو العنصر الذي يجعل 904L يتفوق في حمض الكبريتيك، لأن النحاس هو المخفض الكلاسيكي لمعدلات التآكل في البيئات الحمضية المخفضة. صف النيكل بنسبة 23.0-28.0% هو ما يدفع مقاومة كلوريد السبائك SCC إلى أعلى بكثير من عائلة 316: مع ارتفاع محتوى النيكل إلى ما يزيد عن 20% تقريبًا، تصبح المصفوفة الأوستنيتي محصنة بشكل متزايد ضد التشقق الناتج عن إجهاد الكلوريد.
الخصائص الميكانيكية
يتطلب ASTM B677 الحد الأدنى من خصائص الشد التالية للأنابيب غير الملحومة 904L في حالة التلدين بالمحلول، وهي حالة التسليم القياسية:
| ملكية | الحد الأدنى للقيمة (ASTM B677) |
| قوة الشد | 490 ميجا باسكال (71 كيلو باسكال) |
| قوة الخضوع، إزاحة 0.2% | 216 ميجاباسكال (31 كيلو باسكال) |
| استطالة | 35% |
904L عبارة عن سبيكة أوستنيتي، مما يعني أنها تشترك في فضائل الأوستنيتي: فهي غير مغناطيسية تمامًا، وتحتفظ بالليونة والمتانة حتى درجات الحرارة المبردة، وهي قابلة للحام والتشكيل باستخدام تقنيات الفولاذ الأوستنيتي العادية. قوة الخضوع الخاصة بها قابلة للمقارنة بـ 316L، لذلك لا يتم شراء السبيكة من أجل القوة - بل يتم شراؤها لمقاومة التآكل، ويتم تعيين جدار التصميم من خلال بدل التآكل ومقاومة التنقر بدلاً من حساب الضغط.
الخصائص الفيزيائية
كثافة 904L هي 8.0 جم/سم3، ونطاق الانصهار حوالي 1300-1390 درجة. تتمتع السبيكة بمعامل مرونة يقارب 185 جيجا باسكال في درجة حرارة الغرفة، وهو أعلى قليلاً من 316 لترًا بسبب زيادة محتوى النيكل والموليبدينوم.
إن موصليتها الحرارية أقل إلى حد ما من الأوستنيتيات القياسية - حوالي 12.4 واط/م · كلفن عند 100 درجة - وهو أمر مهم في تصميم المبادل الحراري حيث يساهم جدار الأنبوب في مقاومة نقل الحرارة.
غلاف التآكل: حيث يفوز 904L بالمهمة
تعتمد الحالة التجارية لـ 904L على ثلاث واجبات تآكل، وكل منها عبارة عن وضع فشل موثق لعائلة 316:
| واجب | سلوك 904L | لماذا |
| حامض الكبريتيك، مخفف لتركيز معتدل | ممتاز | النحاس + الموليبدينوم يثبط الذوبان النشط |
| حامض الفوسفوريك بالطريقة الرطبة | ممتاز | فئة المواد القياسية لواجبات مصنع الأسمدة |
| تأليب الكلوريد وتآكل الشقوق | جيد جداً (PREN ~ 34) | 4-5% Mo يرفع مقاومة التنقر فوق 316L |
| تكسير الإجهاد والتآكل بالكلوريد | مقاومة جيدة | 23-28% Ni يحرك السبيكة فوق عتبة SCC |
| مياه البحر، ودرجة الحرارة المحيطة إلى معتدلة | جيد مع المراقبة | أفضل من 316L؛ درجات 6Mo لا تزال متفوقة في مياه البحر الدافئة |
| حمض النيتريك ووسائط مؤكسدة قوية | معتدل | ليس الواجب الأساسي للسبائك |
بالنسبة للمشتري، الخط العملي هو كما يلي: عندما يفشل 316L أو يكون هامشيًا في خدمة حمض الكبريتيك أو الفوسفوريك، أو في واجب الكلوريد الدافئ، أو في البيئات الحساسة لـ SCC، فإن 904L هو خطوة فعالة من حيث التكلفة.
إنه يوفر معظم فوائد التآكل لسبائك الموليبدينوم بنسبة 6% بتكلفة إضافية أقل بكثير من السبائك، ويفعل ذلك في هيكل أوستنيتي بالكامل يلحم ويتشكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي. العلبة الحدودية عبارة عن مياه البحر الدافئة المستمرة: يعمل 904L ولكنه ليس الخيار الأفضل هناك، ويجب على مهندس التصميم الارتقاء إلى درجة 6Mo أو سبيكة النيكل للقيام بهذه المهمة.
معايير التصنيع ونماذج المنتجات
يتم توفير 904L وفقًا للمواصفات التالية، والتي تم تحديدها حسب نموذج المنتج:
- ASTM B677 / ASME SB-677 - أنابيب غير ملحومة
- ASTM B673 / ASME SB-673 - الأنابيب الملحومة
- ASTM B625 / ASME SB-625 - اللوحة والصفائح والشريط
- ASTM B649 / ASME SB-649 - القضبان والمطروقات
- EN 10216-5 / EN 10217-7 - معادلاته الأوروبية (1.4539)
نظرًا لأن 904L عبارة عن سبيكة أوستنيتي بالكامل، فإن مسار التصنيع يعكس 316L: يتم ثقب الأنبوب أو لفه على الساخن، ثم يتم تلدين المحلول وتبريده، مع درجة حرارة التلدين عادةً في نطاق 1090-1175 درجة.
يتم الحفاظ على المحتوى المنخفض من الكربون من خلال الصهر، ويتم توفير المنتج النهائي في الحالة الملدنة، والمخللة، والمخملة. يتوفر الأنبوب غير الملحوم ASTM B677 في مجموعة كاملة من الأبعاد القياسية والمخصصة، ويتم توفير اللوحة لكل B625 بسماكات تتراوح من الصفائح الرقيقة إلى الصفائح الثقيلة لبناء السفن.
تطبيقات نموذجية
سبيكة 904Lمحدد في الخدمات التالية:
- خطوط إنتاج ومناولة حمض الكبريتيك، بما في ذلك أنظمة التخفيف والتخزين
- مصانع حمض الفوسفوريك بالطريقة الرطبة - المبخرات، وخطوط النقل، والأجزاء الداخلية للمفاعل
- أنظمة التبريد بمياه البحر والمبادلات الحرارية حيث يكون 316 لتر هامشيًا
- تتعامل مصانع العمليات الكيميائية مع الكلوريدات المختلطة والأحماض المختزلة
- مصانع تبييض اللب والورق
- المعدات الصيدلانية والكيميائية الدقيقة حيث يؤدي نقاء المنتج إلى اختيار المواد
في كل خدمة، تكون المواصفات مدفوعة بفشل موثق بدرجة أقل، ويتم اختيار 904L لأنه يسد الفجوة دون عقوبات التصنيع الخاصة بالطباعة على الوجهين أو تكلفة 6Mo وسبائك النيكل. بالنسبة لبناء السفن والخزانات، تعد لوحة 904L بمثابة مواصفات قياسية لتخزين حمض الكبريتيك، وبالنسبة لأنابيب الأنابيب، فإن منتج B677 غير الملحوم هو الافتراضي لخطوط المعالجة.
اللحام والتصنيع
اللحامات 904L بنفس ممارسات الورش مثل 316L: GTAW وGMAW مع حشو مطابق، لا يتطلب التسخين المسبق، ولا يتطلب عادةً معالجة حرارية بعد اللحام لأن المحتوى المنخفض من الكربون يمنع التحسس.
يتم استخدام مطابقة معدن الحشو مع AWS A5.9 ERNiCrMo-3 (حشو من النوع 625) أو تصنيف الحشو 904L المحدد بشكل شائع لمطابقة مقاومة التآكل في معدن اللحام، وحيثما يتطلب التطبيق، يتم إجراء اللحام باستخدام حشو قائم على النيكل لضمان مقاومة النقر للمفصل.
السبيكة أوستنيتي بالكامل، لذلك فهي حساسة للتكسير الساخن إذا تم اللحام باستخدام مدخلات حرارية زائدة - تنطبق الممارسة الأوستنيتي القياسية للتحكم في درجة الحرارة البينية ومدخلات الحرارة المنخفضة. يكون التشكيل على البارد أمرًا مباشرًا باستخدام الأدوات القياسية المقاومة للصدأ، كما أن معدل تصلب السبائك معتدل.
ما يجب تحديده في الطلب
للحصول على تسليم نظيف لـ 904L، يجب أن يوضح الاستفسار ما يلي:
- المعيار والشكل: "الأنابيب غير الملحومة إلى ASTM B677"، "لوحة إلى ASTM B625"، UNS N08904 / 1.4539
- الحجم في النظام الصحيح: NPS + جدول الأنابيب، OD × الجدار أو السمك × العرض × الطول للوحة
- الحالة: محلول صلب، مخلل، خامل
- الشهادة: EN 10204 3.1، مع PMI والفحص المطلوب
التعليمات
س: هل 904L عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج؟
ج: لا. 904L هو أوستنيتي بالكامل مع بنية مكعبة مركزية الوجه، مثل 316L. إنها تحمل نسبة أعلى من النيكل والموليبدينوم مقارنة بـ 316L، ولكنها ليست درجة مزدوجة ولا تحتوي على هيكل ثنائي الطور 2205 أو 2507.
س: ما هو استخدام 904L؟
ج: في المقام الأول بالنسبة لحمض الكبريتيك، وحمض الفوسفوريك بالطريقة الرطبة، وخدمة الكلوريد الدافئ حيث يفشل 316L عن طريق التنقر، أو تآكل الشقوق، أو التكسير الناتج عن إجهاد الكلوريد. وهو شائع في مصانع الأسمدة، والتعامل مع الأحماض، وأنظمة تبريد مياه البحر.
س: ما هو PREN الخاص بـ 904L؟
ج: حوالي 34، محسوبة من 19-23% كروم، 4-5% مولبدنيوم، وتصل إلى 0.10% نيتروجين. هذا أعلى بكثير من 316L (حوالي 24) وأقل من درجات 6Mo (حوالي 41-44).
س: هل يقاوم 904L التكسير الناتج عن إجهاد الكلوريد؟
ج: نعم، أفضل بكثير من 316L. محتوى النيكل 23-28% يضع المصفوفة الأوستنيتي فوق عتبة حساسية SCC لمعظم بيئات الكلوريد، على الرغم من أنها ليست محصنة في أشد الظروف قسوة.
س: هل يمكن لحام 904L بدون المعالجة الحرارية بعد اللحام؟
ج: نعم. يمنع الحد الأقصى لمحتوى الكربون بنسبة 0.020% حساسية الكربيد في المنطقة المتأثرة بالحرارة، وبالتالي تحتفظ الوصلة الملحومة بمقاومتها للتآكل. يتم استخدام الحشو المطابق أو القائم على النيكل لمطابقة أداء معدن اللحام.
س: ما الفرق بين 904L و254SMO؟
ج: 254SMO عبارة عن درجة موليبدينوم بنسبة 6% (UNS S31254) مع مقاومة أعلى للتنقر وقوة أعلى، وهو مخصص لمياه البحر الدافئة والكلوريدات العدوانية . 904L (4-5% Mo) وهو أقل تكلفة ويتفوق في أداء حامض الكبريتيك والفوسفوريك. يتم الاختيار على الوسط: يصل الحمض إلى 904 لتر، ومياه البحر الدافئة إلى 6Mo.
