Hợp kim 904L (UNS N08904): Super Austenitic 4,5% Molypden

Mọi kỹ sư nhà máy đều đã chứng kiến ​​một ống 316L bị hỏng khi thực hiện nhiệm vụ mà bảng dữ liệu cho biết là phải hoạt động. Rỗ bắt đầu ở một mối hàn, hoặc dưới một miếng đệm, hoặc ở một điểm clorua ứ đọng, và trong một mùa, đường dây sẽ bị rò rỉ. Phản ứng tiêu chuẩn là tăng lên một bậc - và đối với phần lớn các nhiệm vụ đó, bậc tiếp theo chính xác không phải là loại molypden 6% và nó không phải là song công.

Đó là Hợp kim 904L, loại không gỉ siêu austenit 4,5% molypden nằm giữa họ 316 và hợp kim 6Mo, đồng thời mang axit sulfuric, axit photphoric ướt và các tác dụng của nước biển ấm đánh bại các hợp kim austenit tiêu chuẩn.

Trang này tài liệuHợp kim 904L (UNS N08904, W.Nr 1.4539)- hóa học, tính chất cơ học, vỏ ăn mòn và các tiêu chuẩn sản xuất áp dụng cho ống và tấm 904L.

904L là gì và nó nằm ở đâu trong dòng sản phẩm không gỉ

Hợp kim 904Llà thép không gỉ austenit có hàm lượng carbon thấp, hợp kim cao với thành phần hóa học xếp nó vào loại "siêu austenit": khoảng 23-28% niken, 19-23% crom, 4-5% molypden và 1-2% đồng.

Đồng là yếu tố chữ ký. Khi kết hợp với molypden, đồng mang lại cho 904L khả năng kháng axit sulfuric khác thường, vì đồng ngăn chặn sự hòa tan tích cực của thép trong môi trường axit khử.

Hàm lượng niken cao - cao hơn gấp đôi so với 316L - mang lại khả năng chống lại sự ăn mòn do ứng suất clorua của hợp kim mà 316L đơn giản là không có. Kết quả là loại không gỉ có thể xử lý được phạm vi ăn mòn rộng mà không phải trả giá bằng hợp kim molypden 6% hoặc hạn chế chế tạo của loại song công.

Thành phần hóa học theo tiêu chuẩn ASTM B677

Các giới hạn phân tích nhiệt bên dưới tuân theo tiêu chuẩn ASTM B677 cho ống liền mạch 904L (thông số kỹ thuật ASTM B625 bao gồm tấm và ASTM B673 bao gồm ống hàn). Niken là 23,0-28,0%, còn lại là sắt.

Ba hàng xứng đáng được chú ý. Lượng carbon tối đa là 0,020% có nghĩa là hợp kim được cung cấp ở điều kiện có lượng carbon thấp, do đó nó không bị nhạy cảm trong quá trình hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt giữ được khả năng chống ăn mòn mà không cần ủ dung dịch sau khi hàn - một lợi thế quyết định trong đường ống chế tạo tại hiện trường.

Hàng đồng ở mức 1,0-2,0% là nguyên tố làm cho 904L vượt trội trong axit sulfuric, vì đồng là chất làm giảm tốc độ ăn mòn cổ điển trong môi trường axit khử. Hàng niken ở mức 23,0-28,0% là yếu tố đẩy khả năng chống clorua SCC của hợp kim vượt xa họ 316: khi hàm lượng niken tăng lên trên khoảng 20%, ma trận austenit ngày càng trở nên miễn nhiễm với hiện tượng nứt do ăn mòn do ứng suất clorua.

Tính chất cơ học

ASTM B677 yêu cầu các đặc tính kéo tối thiểu sau đây đối với ống liền mạch 904L trong điều kiện ủ dung dịch, đây là điều kiện phân phối tiêu chuẩn:

904L là một hợp kim austenit, có nghĩa là nó có các ưu điểm của austenit: nó hoàn toàn không có từ tính, nó vẫn giữ được độ dẻo và độ bền ở nhiệt độ đông lạnh, đồng thời có thể hàn và tạo hình được bằng các kỹ thuật không gỉ austenit thông thường. Độ bền chảy của nó tương đương với 316L, vì vậy hợp kim không được mua vì độ bền - nó được mua để chống ăn mòn và thành thiết kế được thiết lập theo mức cho phép ăn mòn và khả năng chống rỗ thay vì tính toán áp suất.

Tính chất vật lý

Mật độ của 904L là 8,0 g/cm³ và phạm vi nóng chảy khoảng 1300-1390 độ. Hợp kim có mô đun đàn hồi gần 185 GPa ở nhiệt độ phòng, cao hơn một chút so với 316L do hàm lượng niken và molypden tăng lên.

 

Độ dẫn nhiệt của nó thấp hơn một chút so với austenit tiêu chuẩn - khoảng 12,4 W/m·K ở 100 độ - điều này quan trọng trong thiết kế bộ trao đổi nhiệt trong đó thành ống góp phần vào khả năng cản truyền nhiệt.

Lớp vỏ ăn mòn: nơi 904L giành được công việc

Trường hợp thương mại của 904L dựa trên ba nhiệm vụ ăn mòn và mỗi nhiệm vụ là một dạng hư hỏng được ghi lại trong dòng 316:

Đối với người mua, dòng thực tế là thế này: khi 316L bị hỏng hoặc ở mức cận biên trong dịch vụ axit sunfuric hoặc photphoric, trong nhiệm vụ clorua ấm hoặc trong môi trường nhạy cảm với SCC, 904L là bước nâng cao hiệu quả về mặt chi phí.

Nó mang lại hầu hết lợi ích chống ăn mòn của hợp kim molypden 6% với phụ phí hợp kim thấp hơn đáng kể và nó làm được điều đó trong một cấu trúc austenit hoàn toàn hàn và tạo thành giống như thép không gỉ tiêu chuẩn. Trường hợp ranh giới là nước biển ấm liên tục: 904L hoạt động nhưng không phải là lựa chọn tốt nhất ở đó và kỹ sư thiết kế nên nâng cấp lên loại 6Mo hoặc hợp kim niken cho nhiệm vụ đó.

Tiêu chuẩn sản xuất và hình thức sản phẩm

904L được cung cấp theo các thông số kỹ thuật sau, được chọn theo dạng sản phẩm:

• ASTM B677 / ASME SB-677 - ống liền mạch
• ASTM B673 / ASME SB-673 - ống hàn
• ASTM B625 / ASME SB-625 - tấm, tờ và dải
• ASTM B649 / ASME SB-649 - thanh và vật rèn
• EN 10216-5 / EN 10217-7 - tương đương Châu Âu (1.4539)

Bởi vì 904L là hợp kim austenit hoàn toàn nên quy trình sản xuất giống như 316L: ống được xuyên qua hoặc cán nóng, sau đó được ủ và làm nguội bằng dung dịch, với nhiệt độ ủ thường nằm trong khoảng 1090-1175 độ.

Hàm lượng carbon thấp được duy trì trong suốt quá trình nấu chảy và thành phẩm được cung cấp ở trạng thái ủ, ngâm và thụ động. Ống liền mạch ASTM B677 có sẵn với đầy đủ các kích thước tiêu chuẩn và tùy chỉnh, đồng thời tấm B625 được cung cấp ở các độ dày từ tấm mỏng đến tấm nặng để đóng tàu.

Ứng dụng điển hình

Hợp kim 904Lđược quy định trong các dịch vụ sau:

• Dây chuyền sản xuất và xử lý axit sunfuric, bao gồm hệ thống pha loãng và lưu trữ
• Nhà máy axit photphoric xử lý ướt - thiết bị bay hơi, đường truyền và bộ phận bên trong lò phản ứng
• Hệ thống làm mát bằng nước biển và bộ trao đổi nhiệt trong đó 316L là cận biên
• Nhà máy xử lý hóa học xử lý hỗn hợp clorua và axit khử
• Nhà máy tẩy bột giấy và giấy
• Thiết bị dược phẩm và hóa chất nơi độ tinh khiết của sản phẩm thúc đẩy việc lựa chọn nguyên liệu

Trong mỗi dịch vụ, thông số kỹ thuật được thúc đẩy bởi lỗi được ghi nhận ở cấp độ thấp hơn và 904L được chọn vì nó thu hẹp khoảng cách mà không bị phạt khi chế tạo song công hoặc chi phí của hợp kim 6Mo và niken. Đối với kết cấu tàu và bể chứa, tấm 904L là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn để lưu trữ axit sulfuric và đối với đường ống, sản phẩm B677 liền mạch là mặc định cho dây chuyền xử lý.

Hàn và chế tạo

Các mối hàn 904L có cùng quy trình thực hành tại xưởng như 316L: GTAW và GMAW với chất độn phù hợp, không cần làm nóng trước và thường không cần xử lý nhiệt sau hàn vì hàm lượng carbon thấp ngăn ngừa sự nhạy cảm.

Việc kết hợp kim loại phụ với AWS A5.9 ERNiCrMo-3 (chất độn loại 625) hoặc phân loại chất độn 904L cụ thể thường được sử dụng để phù hợp với khả năng chống ăn mòn của kim loại mối hàn và khi ứng dụng yêu cầu, mối hàn được chế tạo bằng chất độn gốc niken để đảm bảo khả năng chống rỗ của mối nối.

Hợp kim hoàn toàn là austenit, do đó rất nhạy cảm với hiện tượng nứt nóng nếu mối hàn được chế tạo với lượng nhiệt đầu vào quá cao - áp dụng phương pháp austenit tiêu chuẩn về nhiệt độ giữa các lớp được kiểm soát và lượng nhiệt đầu vào thấp. Tạo hình nguội rất đơn giản với dụng cụ không gỉ tiêu chuẩn và tốc độ đông cứng của hợp kim ở mức vừa phải.

Những gì cần chỉ định trên đơn đặt hàng

Để có được một lô hàng 904L sạch sẽ, yêu cầu phải nêu rõ những điều sau:

• Tiêu chuẩn và mẫu: "ống liền mạch theo tiêu chuẩn ASTM B677", "tấm theo tiêu chuẩn ASTM B625", UNS N08904 / 1.4539
• Kích thước trong hệ thống chính xác: NPS + lịch trình cho đường ống, OD x tường hoặc độ dày x chiều rộng x chiều dài cho tấm
• Điều kiện: dung dịch ủ, ngâm, thụ động
• Chứng chỉ: EN 10204 3.1, có PMI và bài kiểm tra bắt buộc

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: 904L có phải là thép không gỉ song công không?
Đáp: Không. 904L hoàn toàn là austenit với cấu trúc lập phương tâm mặt, giống như 316L. Nó mang niken và molypden cao hơn 316L, nhưng nó không phải là loại song công và không có cấu trúc hai pha 2205 hoặc 2507.

Hỏi: 904L dùng để làm gì?
Trả lời: Chủ yếu dành cho axit sulfuric, axit photphoric quy trình ướt và dịch vụ clorua ấm trong đó 316L bị hỏng do rỗ, ăn mòn kẽ hở hoặc nứt do ăn mòn ứng suất clorua. Nó phổ biến trong các nhà máy phân bón, xử lý axit và hệ thống làm mát bằng nước biển.

Hỏi: PREN của 904L là gì?
A: Khoảng 34, được tính từ 19-23% crom, 4-5% molypden và tối đa 0,10% nitơ. Con số này cao hơn nhiều so với mức 316L (khoảng 24) và thấp hơn mức 6Mo (khoảng 41-44).

Hỏi: 904L có chống lại hiện tượng nứt do ăn mòn ứng suất clorua không?
A: Vâng, tốt hơn nhiều so với 316L. Hàm lượng niken 23-28% đặt ma trận austenit lên trên ngưỡng nhạy cảm với SCC đối với hầu hết các môi trường clorua, mặc dù nó không miễn dịch trong những điều kiện khắc nghiệt nhất.

Hỏi: 904L có thể hàn mà không cần xử lý nhiệt sau hàn không?
Đ: Vâng. Hàm lượng carbon tối đa 0,020% ngăn chặn sự nhạy cảm của cacbua trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt, do đó mối hàn vẫn giữ được khả năng chống ăn mòn. Chất độn phù hợp hoặc gốc niken được sử dụng để phù hợp với hiệu suất của kim loại mối hàn.

Hỏi: Sự khác biệt giữa 904L và 254SMO là gì?
Trả lời: 254SMO là loại molypden 6% (UNS S31254) có khả năng chống rỗ cao hơn và độ bền cao hơn, dành cho nước biển ấm và clorua mạnh. 904L (4-5% Mo) ít tốn kém hơn và vượt trội trong nhiệm vụ axit sulfuric và photphoric. Sự lựa chọn được thực hiện trên môi trường: điểm axit là 904L, điểm nước biển ấm là 6Mo.

Liên hệ ngay