اطلاعات کلیدی استیل, مقالات, مقالات استنلس استیل
مقایسه استیل 316L و 904L
تیر
امروزه استنلس استیل از مواد حیاتی در صنایع مختلف به‌شمار می‌رود که به‌دلیل استحکام، دوام و مقاومت بالای آن در برابر خوردگی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. گریدهای مختلفی از استیل متناسب با ویژگی‌ها و قیمتشان در صنعت کاربرد دارند. در میان گریدهای پرکاربرد استنلس استیل، گریدهای 904L و 316L اغلب به‌دلیل ویژگی‌ها و کاربردهای تخصصی صنعتی‌شان با یکدیگر مقایسه می‌شوند. این دو آلیاژ هر دو مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند. در این مطلب قصد داریم تفاوت استیل 904L و 316L را بررسی کنیم و ویژگی‌های مختلفشان را، مانند خواص مکانیکی، خوردگی، فیزیکی و … با یکدیگر مقایسه کنیم و نگاهی تخصصی و صنعتی به مشخصات، کاربردها و عملکرد آن‌ها داشته باشیم.
معرفی گریدهای استیل 316L و 904L
گریدهای استیل 904L و 316L هر دو از آلیاژهای آستنیتی هستند که هرکدام با توجه به ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های خاص خود، مزایای متفاوتی ارائه می‌دهند. هر دو آلیاژ ترکیبی از ویژگی‌هایی مانند مقاومت به خوردگی و استحکام بالا هستند و به همین دلیل برای کاربردهایی می‌توانند جایگزین یکدیگر باشند. در ادامه به تفکیک ویژگی‌ها و خواص آن‌ها را مقایسه می‌کنیم.
ترکیب شیمیایی
تفاوت استیل 904L و 316L در ترکیب شیمیایی سبب می‌شود تا سایر خواص این دو آلیاژ متفاوت شود. در جدول زیر ترکیب شیمیایی این دو آلیاژ ذکر شده است.
| گرید | C | Cr | Ni | Mo | Mn | Si | Cu | N |
| 316L | 0-0.03 | 16-18 | 10-14 | 2-3 | 0-2 | 0-0.75 | – | 0-0.1 |
| 904L | 0-0.02 | 19-23 | 23-28 | 4-5 | 0-2 | 0-1 | 1-2 | – |
همانطور که مشخص است، میزان نیکل، کروم و مولیبدن، تفاوت بسیار زیادی در ترکیب این دو آلیاژ دارند. میزان کروم در مقاومت به خوردگی و میزان نیکل در قابلیت شکل پذیری بسیار اهمیت دارند. در ادامه تفاوت استیل 904L و 316L را به تفصیل بررسی می‌کنیم.
تفاوت بین 316L و 904L در مقاومت به خوردگی
تفاوت استیل 316L و 904L در مقاومت به خوردگی را می‌توان با توجه به ترکیب شیمیایی پیش بینی کرد. استنلس استیل 904L مقاومت بسیار بالاتری در برابر طیف گسترده‌ای از محیط‌های خورنده دارد و به همین دلیل گزینه‌ای ارجح برای کاربردهایی است که با مواد شیمیایی تهاجمی و ترکیبات کلریدی سروکار دارند. نکات کلیدی عبارت‌اند از:
استیل 904L: به دلیل محتوای بالای نیکل و مولیبدن، این گرید در برابر خوردگی موضعی مانند حفره‌ای (Pitting) و شیاری (Crevice Corrosion) مقاومت بسیار خوبی دارد، به‌ویژه در محیط‌های غنی از کلرید مانند آب دریا و واحدهای شیمیایی، این آلیاژ عملکرد بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. از استنلس استیل 904L معمولا در کاربردهایی مانند نمک‌زدایی از آب دریا، فرآیندهای شیمیایی، استخراج نفت و گاز و مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شود؛ جایی که مقاومت در برابر خوردگی اهمیتی حیاتی دارد.
استیل 316L: استیل 316L در برابر محیط‌های کلریدی مقاومت خوبی دارد و می‌تواند در محیط‌های ساحلی مورد استفاده قرار گیرد. به همین جهت برخی به آن استیل دریایی نیز می‌گویند. اما این گرید ممکن است در برابر محیط‌هایی با غلظت بالای کلرید دچار مشکل شود. در نتیجه برای محیط‌های بسیار خورنده نسبت به 904L مقاومت کمتری دارد.
خواص مکانیکی و مقاومت حرارتی
دیگر تفاوت استیل 904L و 316L با یکدیگر، تفاوت در خواص مکانیکی و مقاومت حرارتی است. این تفاوت می‌تواند بر کاربردهای این آلیاژها تاثیرگذار باشد. در ادامه این ویژگی‌ها را برای این دو آلیاژ بررسی می‌کنیم.
استیل 904L: این آلیاژ دارای استحکام کششی بالاتری نسبت به استیل 316L است و می‌تواند خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ کند. این ویژگی آن را برای کاربردهای دما بالا مانند نیروگاه‌های هسته‌ای و پالایش نفت مناسب می‌سازد.
استیل 316L: این گرید استحکام کششی خوبی دارد اما بیشتر برای کاربردهایی مناسب است که نیاز به مقاومت مکانیکی عمومی و تحمل دمای متوسط دارند. برای محیط‌های دریایی این آلیاژ بسیار مقرون به صرفه و مقاوم است.
| گرید | استحکام تسلیم (MPa) | استحکام کششی (MPa) | درصد ازدیاد طول (MPa) | سختی | |
| برینل (HB) | راکول بی (HRB) | ||||
| 904L | 220 | 490 | 36 | 150 | 70-90 |
| 316L | 170 | 485 | 40 | 217 | 95 |
قابلیت جوشکاری
گریدهای استیل 904L و 316L هر دو قابلیت جوشکاری خوبی دارند و به دلیل میزان کم کربن در هر دو آلیاژ احتمال رسوبات کاربیدی کاهش می‌یابد. اما تفاوت استیل 316L و 904L در ترکیب شیمیایی شرایط جوشکاری این دو آلیاژ را متفاوت کرده‌است. گرید 904L حساسیت بیشتری نسبت به ترک گرم دارد و به همین دلیل گرمای ورودی برای جوشکاری این آلیاژ باید کنترل شود.
مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای پس از انجام جوشکاری در استیل 904L یهتر است و فاز آستنیت در آن پایداری بیشتری دارد. علت پایداری فاز آستنیت وجود مقادیر بیشتری از نیکل در ساختار این آلیاژ است. همین عامل نیز سبب می‌شود تا پس از جوشکاری ریزساختار کاملا آستنیتی باشد. اما در استیل 316L ممکن است مقداری فریت نیز تشکیل شود.
دیگر تفاوت استیل 904L و 316L در جوشکاری، الکترود مناسب برای این فرآیند است. برای استیل 316L از الکترودهای ER316L یا ER316LSi و برای استیل 904L از الکترود ER385 و سیم جوش 904L استفاده می‌شود.
تفاوت استیل 904L و 316L در کاربردها و قیمت
تمامی مواردی که در تفاوت استیل 316L و 904L ذکر شد، همگی سبب می‌شوند تا این دو آلیاژ کاربردهای متفاوتی داشته باشند. در ادامه مهم‌ترین کاربردهای آن‌ها را معرفی می‌کنیم.
کاربردهای استیل 904L:
- صنایع شیمیایی و پتروشیمی: تجهیزات فرآیندی حاوی اسید سولفوریک، اسید فسفریک، نیتریک اسید و کلریدها از این آلیاژ برای ساخت تانک‌ها، مبدل‌های حرارتی، لوله‌ها و اتصالات در کارخانجات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- محیط‌های دریایی: در سیستم‌های شیرین‌سازی آب دریا به دلیل مقاومت در برابر کلریدها از این آلیاژ استفاده می‌شود.
- صنایع نفت و گاز: به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی تنشی در محیط‌هایی با گوگرد بالا استیل 904L بسیار مناسب است.
کاربردهای استیل 316L:
- صنایع غذایی: برای کاربردهای بهداشتی که به مقاومت متوسط در برابر خوردگی نیاز دارند، بسیار مناسب است. این آلیاژ در برابر مواد غذایی عملکرد بسیار خوبی دارد.
- تجهیزات دارویی: به دلیل قابلیت تمیزکاری آسان و مقاومت خوب در برابر مواد شیمیایی ملایم، به‌طور گسترده از این آلیاژ در صنایع پزشکی و دارویی استفاده می‌شود.
- کاربردهای دریایی: برای اجزای سازه‌ای که در معرض آب شور قرار دارند مناسب است، البته برای شرایط بسیار خورنده مناسب نیست.
استیل 904L به دلیل محتوای بالاتر نیکل و مولیبدن نسبت به 316L گران‌تر است. این تفاوت قیمت در شرایطی که دوام بلندمدت و مقاومت در برابر مواد شیمیایی خورنده مورد نیاز است، توجیه‌پذیر می‌باشد؛ چراکه با کاهش هزینه‌های نگهداری و تعویض قطعات در بلندمدت، صرفه‌جویی ایجاد می‌کند.
در مقابل، استیل 316L یک گزینه مقرون به صرفه‌تر برای کاربردهایی است که مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی لازم نیست؛ بنابراین برای مصارف عمومی در صنایعی مانند ساختمان‌سازی و صنایع غذایی بسیار مناسب است.
سخن آخر
در هر پروژه موارد متعددی هستند که با در نظر گرفتن آن‌ها در کنار هم می‌توان متریال مناسب را انتخاب کرد. با توجه به این موارد و خواص هر ماده، می‌توان بهترین انتخاب را داشت. تفاوت استیل 316L و 904L در موارد زیادی مشاهده می‌شود. برای انتخاب بین این دو آلیاژ مواردی مانند، مقاومت در برابر خوردگی، شرایط دمایی، شرایط تولید و قیمت اهمیت بسیار زیادی دارند. به طور کلی استیل 316L آلیاژی مقرون به صرفه با ویژگی‌های خوب است. اما استیل 904L آلیاژی با قیمت بالا اما خواصی فوق‌العاده برای شرایط سخت صنعتی است.
