استنلس استیل 316

استنلس استیل (Stainless Steel) یا فولادهای زنگ نزن، رده‌ای از فولادها هستند که به دلیل مقاومت بالا به خوردگی، به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. استنلس استیل 316 یکی از مهم‌ترین گریدهای فولاد زنگ نزن است که در ادامه آن را به طور کامل معرفی می‌کنیم و ویژگی‌های برجسته آن را بازگو می‌کنیم.

استنلس استیل 316 چیست؟

استنلس استیل 316 یا SS 316، نوعی فولاد زنگ نزن دارای مولیبدن است. این فولاد زنگ نزن پس از استنلس استیل 304 مهمترین فولاد زنگ نزن آستنیتی است. وجود مولیبدن در استنلس استیل 316، به آن مقاومت خوردگی بالاتری نسبت به استنلس استیل 304 می‌دهد. همچنین مقاومت بالاتری در برابر خوردگی حفره‌ای (Pitting corrosion)¹ و شیاری (crevice corrosion)² در محیط‌های کلریدی دارد. خواص شکل‌دهی و جوشکاری مناسبی دارد. از این رو کاربردهای متنوعی در زمینه صنعتی، ساخت و ساز و حمل و نقل دارد. استنلس استیل 316 دارای ویژگی‌های جوشکاری برجسته‌ای است و در هنگام جوشکاری مقاطع نازک نیازی به آنیل کردن پس از جوشکاری نیست.

گریدهای استنلس استیل 316

• استنلس استیل 316L: این گرید نسخه کم کربن 316 است که رسوب کاربید در مرز دانه‌های آن اتفاق نمی‌افتد. بنابراین از استنلس استیل L 316 به طور گسترده در قطعات جوشکاری استیل شده با گیج‌های سنگین (بیش از 6 میلی متر) استفاده می‌شود.
• استنلس استیل 316H: این گرید به دلیل درصد کربن بیشتر، در دماهای بالا کاربرد دارد. این گرید رفتاری مانند Ti 316 دارد.
• وجود ساختار آستنیتی به این گریدها چقرمگی بالایی (حتی در دماهای برودتی) می‌دهد.

استنلس استیل 316 و 316L چه تفاوتی دارند؟

همانظور که گفته شد آلیاژ 316 در انواع متنوعی از میزان کربن ارائه می شود. بطور معمول گرید 316 حدود 0.07 درصد کربن دارد اما در نوع پرکربن آن که با نماد 316H شناخته می شود این میزان می تواند تا 1 درصد افزایش یابد. نوع کم کربن (low carbon) که با نام گرید 316L شناخته می شود 0.03 درصد کربن دارد. این ویژگی باعث می شود در هنگام جوشکاری رسوب کاربید در محل جوش شکل نگیرد. بنابراین اصلی ترین تمایزی که در کاربرد باید به آن توجه داشت این است که آیا در پروسه تولید عملیات جوشکاری روی استیل 316 صورت میگیرد یا خیر. در صورتیکه جوشکاری بخش مخمی از پروسه تولید را شامل می شود برای اطمینان از دوام و کیفیت محصول، و همچنین تسهیل پروسه تولید، گرید 316L ارجحیت دارد.

ویژگی های کلیدی استنلس استیل 316

همان گونه که گفته شد، استنلس استیل 316 مهمترین فولاد زنگ نزن پس از 304 است. دلیل این امر ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی زیر است.

ترکیب شیمیایی

در جدول زیر ترکیب شیمیایی در گرید 316 را مشاهده می فرمایید.

گرید فولاد	کربن (C)	منگنز (Mn)	سیلیسیم (Si)	فسفر (P)	گوگرد (S)	کروم (Cr)	مولیبدن (Mo)	نیکل (Ni)	نیتروژن (N)
316	0 – 0.07	2.0	0.75	0 – 0.045	0.03	16.0 – 18.0	2.0 – 3.0	10.0 – 14.0	0.10
316L	0 – 0.03	2.0	0.75	0.045	0.03	16.0 – 18.0	2.0 – 3.0	10.0 – 14.0	0.10
316H	0.04 – 0.1	2.0	0 – 0.75	0.045	0.03	16.0 – 18.0	2.0 – 3.0	10.0 – 14.0	0.10

خواص مکانیکی

خواص مکانیکی گرید 316 در جدول زیر آورده شده است:

گرید فولاد	استحکام کششی (MPa)	استحکام تسلیم (MPa)	درصد ازیاد طول	سختی (راکول بی HRB)	سختی (برینل HB)
316	515	205	40	95	217
316L	520	220	40	95	217
316H	515	205	40	95	217

خواص فیزیکی

خواص فیزیکی گرید 316 در جدول زیر قابل مشاهده است:

گرید فولاد	چگالی (Kg/m3)	مدول الاستیک (GPa)	مقاومت الکتریکی (nΩ.m)	ضریب انبساط حرارتی	هدایت حرارتی (W/m.K)	گرمای ویژه (J/kg.K)
316	8000	193	740	0 – 100 0C : 15.9 100 – 315 0C : 16.2 315 – 538 0C : 17.5	100 0C : 16.3 500 0C : 21.5	500

استانداردهای استنلس استیل 316

استنلس استیل 316 در استانداردهای گوناگون (انواع استانداردهای فولاد) با نام‌های مختلفی شناخته می‌شود که در جدول زیر آمده است.

گرید فولاد	شماره UNS	استاندارد بریتانیایی		استاندارد اروپایی (Euronorm)		استاندارد سوئدی (Swedish SS)	استاندارد ژاپنی (JIS)
		BS	EN	شماره	نام
316	S31600	316S31	58H, 58J	1.4401	X5CrNiMo17-12-2	2347	SUS 316
316L	S31603	316S11	–	1.4404	X2CrNiMo17-12-2	2348	SUS 316L
316H	S31609	316S51	–	–	–	–	–

جایگزین‌های استنلس استیل 316

در شرایط کاری گوناگون با فاکتورهای محیطی مختلف می توان از جایگزین‌های 316 نیز استفاده کرد.

گرید فولاد	دلیل جایگزینی با 316
316Ti	مقاومت بهتری در دماهای 600-900 درجه سانتی گراد دارد.
316N	استحکام بالاتری از 316 استاندارد دارد.
317L	در حضور کلریدها مقاومت بالاتری نسبت به L 316 دارد. اما مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی مشابه است.
904L	مقاومت بسیار بالاتر در برابر کلریدها در دماهای بالا با شکل پذیری خوب
2205	مقاومت بسیار بالاتر در برابر کلریدها در دماهای بالا و استحکام بالاتر از 316

خواص استنلس استیل 316

مقاومت در برابر خوردگی گرید 316

• گرید 316 در طیف وسیعی از محیط‌ها و به ویژه محیط‌های خورنده، مقاوم تر از گرید 304 است.
• این فولاد در مقابل خوردگی حفره‌ای و شیاری در محیط های گرم کلرید و در برابر خوردگی تنش ترک خوردگی در دماهای بالاتر از 60 درجه سانتی گراد مقاومت خوبی دارد.
• در تماس با آب آشامیدنی با غلظت کلرید حداکثر 1000 میلی گرم در لیتر، در دمای محیط مقاوم است. در دمای 60 درجه سانتی گراد در نیز تا غلظت 500 میلی گرم در لیتر مقاومت می کند.
• استنلس استیل 316 معمولا به عنوان “فولاد زنگ نزن گرید دریایی” در نظر گرفته می شود. اما در مقابل آب گرم دریا مقاوم نیست.
• در بسیاری از محیط‌های دریایی فولاد 316 دچار خوردگی سطحی می‌شود که با رنگ قهوه‌ای قابل مشاهده است. خوردگی در شکاف‌ها و سطوح ناهموار بیشتر دیده می‌شود.

مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون

• استنلس استیل 316 در برابر اکسیداسیون در شرایط دمایی متناوب تا دمای 870 درجه سانتی گراد و در شرایط دمایی یکنواخت تا دمای 925 درجه سانتی‌گراد مقاومت می‌کند.
• استفاده مداوم از فولاد 316 در محدوده دمایی 425-860 درجه سانتی‌گراد توصیه نمی‌شود ( به ویژه در شرایطی که مقاومت به خوردگی آبی مهم است).
• گرید 316L در برابر رسوب کاربید مقاومت بیشتری دارد و می توان از آن در محدوده دمایی فوق استفاده کرد.
• گرید 316H استحکام بالاتری در دماهای بالا دارد و گاهی اوقات برای کاربردهای ساختمانی و تحت فشار در دماهای بالاتر از 500 درجه سانتی گراد استفاده می شود.

عملیات حرارتی استنلس استیل 316

• برای آنیل کردن (بازپخت)، فولاد را تا دمای 1010-1120 درجه سانتی‌گراد گرم و به سرعت سرد کنید.
• این گرید از فولاد را نمی‌توان با عملیات حرارتی سخت کرد.
• برای جلوگیری از تاب برداشتن و اعوجاج قطعات بایستی به ضریب انبساط حرارتی در دماهای بالا توجه شود.

جوشکاری گرید 316

• استنلس استیل 316 در تمامی روش‌های جوشکاری، با فیلر و بدون آن جوش پذیری عالی دارد.
• قطعات سنگین جوشکاری شده برای رسیدن به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی نیاز به بازپخت پس از جوش دارند. البته گرید L 316 نیاز به آنیل ندارد.
• معمولا برای جوشکاری مقاطع سنگین از گرید 316Ti به جای گرید 316 استفاده می شود.

بیشتر بخوانید: تفاوت استنلس استیل 304 و 316

شکل دهی گرم

• اکثر تولیدکنندگان حداکثر دمای فورجینگ را بین 1150 تا 1260 درجه سانتی گراد توصیه می‌کنند.
• بهتر است در دمای زیر 1700 درجه فارنهایت (927 درجه سانتی‌گراد) فورجینگ نکنید.
• مقاومت در برابر خوردگی در صورتی به دست می‌آید که پس از فورج، آنیل نهایی شود.

شکل دهی سرد

• گریدهای 316/316L بسیار چقرمه و انعطاف پذیر هستند و می‌توانند به راحتی سرد‌کار شوند. فرایندهایی مانند نورد، سوئجینگ، هدینگ (کله زنی) سرد، کشش عمیق و خمکاری، بدون مشکل خاصی انجام می شود.
• برای حذف تنش از قطعاتی که کار سرد شده‌اند، باید عملیات حرارتی (آنیل) انجام شود.

قابلیت ماشینکاری گرید 316

• ماشینکاری گرید 316/316L به دلیل چقرمگی زیاد تا حدودی دشوارتر از گرید 304 است.
• ماشینکاری باید در سرعت های پایین انجام شود، زیرا 316/316L به سرعت کار سخت می‌شود.

بیشتر بخوانید: فولادهای ضدزنگ گرید L وH

کاربردهای استنلس استیل 316

کاربردهای استنلس استیل 316 در صنایع گوناگون عبارتند از:

• تجهیزات آماده سازی غذا به ویژه در محیط‌های کلریدی
• نیمکت و تجهیزات آزمایشگاهی
• سازه‌های ساحلی، نرده و تزئینات
• اتصالات قایق
• ظروف نگهداری مواد شیمیایی، به ویژه برای حمل و نقل
• تجهیزات صنایع کاغذ و پلاستیک سازی
• مبدل‌های حرارتی
• تجهیزات جوشکاری شده برای استخراج از معادن و تصفیه آب.
• بست‌های رزوه‌ای
• فنرها
• مخازن تلغیظ، تبخیر و تانک‌ها

سخن آخر

مجموعه استیل رخ با چتدین سال حضور تاثیر گذار در صنایع فولاد کشور، تامین کننده انواع ورق استیل، لوله استیل، پروفیل استیل و سایر مقاطع و اتصالات استیل مانند میلگرد استیل است. اگر قصد مشاوره یا خرید انواع مقاطع فولادی را دارید با ما تماس بگیرید. مهندسان و کارشناسان مجموعه آماده پاسخگویی به کلیه سوالات و ارائه مشاوره رایگان به شما مشتریان عزیز هستند.

برگرفته از: azom و stainless-uk

توضیح اصطلاحات:

1. خوردگی حفره‌ای (pitting corrosion): نوعی خوردگی موضعی است که باعث ایجاد سوراخ‌هایی در قطعات فلزی می‌شود.
2. خوردگی شیاری (crevice corrosion): نوع دیگری از خوردگی موضعی است که در یک شکاف فلز با فلز یا فلز با غیرفلز رخ می‌دهد. در داخل شکاف با کاهش pH، غلظت یون کلرید افزایش پیدا می‌کند و خوردگی با سرعت زیادی پیش می‌رود.