Металл материалдарының кең саласында тот баспайтын болат өзінің тамаша коррозияға төзімділігі мен эстетикасы үшін өте қолайлы. Тот баспайтын болаттың көптеген түрлерінің ішінде 304 және 316 баспайтын болат құрылыста, медицинада, тамақ өнеркәсібінде, химия өнеркәсібінде және тиісті сипаттамалары бар басқа салаларда маңызды рөл атқарады. Өндірушілер, сатып алушылар және түпкілікті пайдаланушылар үшін осы екі материалдың қайсысы ұзаққа созылатынын терең түсіну өнімнің сапасына, қызмет ету мерзіміне және -тиімділігіне тікелей байланысты.
Мазмұны
1. Химиялық құрамдағы айырмашылықтар төзімділіктің негізін қалайды
(I) 304 тот баспайтын болаттың химиялық құрамы
(II) 316 тот баспайтын болаттан жасалған химиялық құрамы
2. Коррозияға төзімділікті салыстыру: төзімділікті анықтайтын негізгі факторлар
(I) Жалпы ортадағы коррозияға төзімділік
(II) Арнайы ортадағы коррозияға төзімділік
3. Физикалық өнімділікті салыстыру: төзімділікке әсер ететін маңызды аспектілер
(I) Беріктік пен қаттылық
(II) Жоғары температура өнімділігі
(III) Төмен температура өнімділігі
4. Өңдеу және техникалық қызмет көрсетудің төзімділікке әсері
(I) Өңдеу өнімділігіндегі айырмашылықтар
(II) Техникалық қызмет көрсетудің негізгі нүктелері
5. Құны мен ұзақ мерзімділігінің-саудасы: неғұрлым қолайлы материалды қалай таңдауға болады
(I) Материалдық шығындардағы айырмашылықтар
(II) Толық шығындарды қарастыру
Химиялық құрамдағы айырмашылықтар төзімділіктің негізін қалайды
(I) 304 баспайтын болаттан жасалған химиялық құрамы
304 баспайтын болат, 18-8 баспайтын болат деп те аталады, оның құрамында шамамен 18% хром (Cr) және 8% никель (Ni) болғандықтан аталған. Тот баспайтын болатта хром маңызды рөл атқарады. Ол тот баспайтын болаттың бетінде тығыз хром оксиді қорғаныс қабықшасын қалыптастыру үшін ауадағы оттегімен әрекеттесе алады. Бұл қорғаныш пленкасы металл матрицасын сыртқы коррозиялық ортадан тиімді оқшаулайтын қалқан сияқты, осылайша металдың коррозия жылдамдығын айтарлықтай бәсеңдетеді. Никель 304 баспайтын болатқа жақсы беріктік пен өңдеу қасиеттерін береді, бұл әртүрлі өңдеу процестері кезінде оның жарылып кету ықтималдығын азайтады және сонымен бірге бөлме температурасында тот баспайтын болаттың беріктігін жақсартады. Сонымен қатар, 304 баспайтын болаттан аз мөлшерде көміртегі (C), марганец (Mn), кремний (Si) және басқа элементтер бар, олар тот баспайтын болаттың беріктігіне, қаттылығына және өңдеу қасиеттеріне белгілі бір дәрежеде әсер етеді, бірақ оның коррозияға төзімділігіне салыстырмалы түрде аз әсер етеді.
(II) 316 тот баспайтын болаттан жасалған химиялық құрамы
316 баспайтын болат 304 тот баспайтын болаттың оңтайландырылған және жаңартылған нұсқасы болып табылады. 16%{12}}18% хром және 10%-14% никельден басқа оның құрамында 2%-3% молибден (Mo) элементі де бар. Молибден элементінің қосылуы 316 тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігін айтарлықтай жақсартатын соңғы жанасу болып табылады. Молибден тот баспайтын болаттан жасалған пассивациялық пленканың тұрақтылығын күшейте алады, әсіресе хлорид иондары (Cl-) сияқты коррозиялық ортамен бетпе-бет келгенде. Молибден хлорид иондарымен химиялық әрекеттесіп, неғұрлым тұрақты қосылыс түзе алады, осылайша хлорид иондарының тот баспайтын болат бетіндегі пассивациялық пленканы бұзуына тиімді жол бермейді, қатал ортада тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігін айтарлықтай жақсартады. Сонымен қатар, 316 тот баспайтын болаттағы никель мөлшері 304 тот баспайтын болаттан жоғары, бұл оның коррозияға төзімділігін және жоғары температура өнімділігін одан әрі арттырады.
Химиялық құрамын талдау арқылы 316 тот баспайтын болаттың беріктігі жағынан 304 баспайтын болаттан асып түсуіне берік негіз қалаған молибден қосылғандықтан химиялық құрамы бойынша 304 баспайтын болаттан күшті коррозияға төзімділік потенциалы бар екенін байқау қиын емес.
Коррозияға төзімділікті салыстыру: төзімділікті анықтайтын негізгі факторлар
(I) Жалпы ортадағы коррозияға төзімділік
Жалпы атмосфералық ортада 304 тот баспайтын болат жақсы коррозияға төзімділік көрсете отырып, оның беткі хром оксиді қорғаныс пленкасы бар ауадағы оттегінің, су буының және жалпы ластаушы заттардың эрозиясына тиімді қарсы тұра алады. Мысалы, қалалық ғимараттардың және ішкі жиһаздардың сыртқы қабырғаларын безендіру сияқты қолданбалы сценарийлерде 304 баспайтын болат ұзақ уақыт бойы жарқын және жаңа болып қала алады және тот басуға оңай емес. Кәдімгі тұщы су ортасында 304 баспайтын болат айқын коррозиясыз тұрақты жұмыс істей алады, сондықтан ол сумен жабдықтау және дренаждық құбыр жүйелерінде кеңінен қолданылады.
Дегенмен, қоршаған ортада кейбір арнайы орталар болған кезде, 304 баспайтын болаттың коррозияға төзімділігі сынға түседі. Мысалы, ауада сульфидтер мен азот оксидтері сияқты қышқыл газдардың жоғары концентрациясы болған кезде, бұл газдар ауадағы су буымен қосылып, қышқылдық ерітінді түзеді, ол 304 баспайтын болаттың бетіне жабысып, оның хром оксидінің қорғаныс қабығын біртіндеп бұзады, осылайша коррозияға әкеледі. Бұл жағдай әсіресе өнеркәсіптік ластануы күшті аймақтарда жиі кездеседі
(II) Арнайы ортадағы коррозияға төзімділік
Теңіз ортасы: Теңіз ортасы металл материалдары үшін өте коррозиялық болып табылатын хлорид иондарының көп мөлшерін қамтиды. Бұл ортада 316 баспайтын болаттан жасалған артықшылықтар көрсетілген. Молибденнің болуына байланысты 316 баспайтын болат хлорид иондарының коррозиясына тиімді қарсы тұра отырып, бетінде неғұрлым тұрақты және тығыз пассивациялық пленканы құра алады. Мысалы, теңіз кемелерін өндіруде корпустың көптеген құрылымдық бөліктері, теңіз суы құбырлары және теңіз мұнай платформаларындағы жабдықтар ұзақ мерзімді теңіз суына батыру және теңіз самалы эрозиясында жабдықтың әлі де қауіпсіз және сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін 316 баспайтын болатты пайдаланады. Керісінше, 304 тот баспайтын болат теңіз ортасында коррозияға төзімділігі төмен және коррозияға, жарықтар коррозиясына және басқа құбылыстарға бейім, бұл материалдың қызмет ету мерзімін айтарлықтай қысқартады. .
Химиялық орта: Химия өнеркәсібінде жиі әртүрлі күшті қышқылдар, күшті сілтілер және тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігіне өте жоғары талаптар қоятын күшті тотықтырғыш қасиеттері бар химиялық орталар қатысады. Тамаша химиялық құрамының арқасында 316 баспайтын болат әртүрлі күрделі химиялық орталарда коррозияға жақсы төзімділікті сақтай алады. Мысалы, күкірт қышқылы, тұз қышқылы және фосфор қышқылы сияқты қышқылдық орталарда 316 баспайтын болат белгілі бір концентрацияда және температурада коррозияға төтеп бере алады, ал 304 баспайтын болат осы қышқылдық ортада салыстырмалы түрде әлсіз коррозияға төзімділікке ие. Хлор сілті өнеркәсібі сияқты құрамында хлорид иондары бар химиялық ерітінділермен жұмыс істеу қажет болатын кейбір жағдайларда 316 баспайтын болат ең жақсы таңдау болып табылады. .
Әртүрлі орталарда 304 және 316 тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігін интуитивті түрде салыстыру үшін біз келесі тәжірибелік деректерді мысалға келтіреміз:
| Қоршаған ортаның түрі | Эксперименттік кезең | 304 тот баспайтын болаттан жасалған коррозия жылдамдығы (мм/жыл) | 316 тот баспайтын болаттан жасалған коррозия жылдамдығы (мм/жыл) |
| Жалпы атмосфералық орта | 1 жыл | 0.001 - 0.005 | 0.001 - 0.003 |
| Хлорид ионының концентрациясы 500 ppm болатын теңіз суының имитацияланған ортасы | 1 жыл | 0.1 - 0.5 | 0.01 - 0.1 |
| 10% күкірт қышқылы ерітіндісі, температурасы 50 градус | 1 жыл | 0.5 - 1.5 | 0.1 - 0.5 |
Кесте деректерінен жалпы атмосфералық ортада 304 және 316 тот баспайтын болаттың коррозия жылдамдығы төмен екенін анық көруге болады, бірақ 316 баспайтын болаттың коррозия жылдамдығы 304 баспайтын болаттан сәл төмен; теңіз суының имитацияланған ортасы және күкірт қышқылы ерітіндісінің ортасы сияқты арнайы ортада 316 баспайтын болаттың коррозия жылдамдығы 304 баспайтын болаттан айтарлықтай төмен және оның коррозияға төзімділігінің артықшылығы өте маңызды. .
Қорытындылай келе, материалдардың беріктігін анықтайтын негізгі фактор болып табылатын коррозияға төзімділік тұрғысынан 316 баспайтын болат жалпы ортада 304 баспайтын болатқа ұқсас жұмыс істейді, бірақ арнайы ортада 316 баспайтын болат өзінің бірегей химиялық құрамымен коррозияға төзімділігін 304 тот баспайтын болаттан әлдеқайда жоғары көрсетеді, бұл сонымен қатар бұл ерекше қызмет ету ортасына ие болатынын білдіреді316. төзімдірек.
Физикалық өнімділікті салыстыру: төзімділікке әсер ететін маңызды аспектілер
(I) Беріктік пен қаттылық
Беріктігі мен қаттылығы бойынша 316 баспайтын болат 304 тот баспайтын болаттан. 316 сәл жақсырақ, тот баспайтын болаттан жоғарырақ никель мен молибден элементтері бар, ал оның кристалдық құрылымы ықшам және атомдар арасындағы байланыс күші күштірек, бұл оны жоғары беріктік пен қаттылыққа ие етеді. Арнайы деректер 304 тот баспайтын болаттың созылу күші әдетте 515-795МПа, ал аққыштық шегі шамамен 205МПа болатынын көрсетеді; ал 316 тот баспайтын болаттың созылу күші 585-895МПа жетуі мүмкін, ал аққыштық күші шамамен 240МПа. Бұл бірдей сыртқы күштің әсерінен 316 баспайтын болаттың деформациялану және сыну ықтималдығы аз екенін білдіреді. Мысалы, жоғары қысымды құбырлар, қысымды ыдыстар және т.б. сияқты үлкен қысымға және салмаққа төтеп беруді қажет ететін кейбір өнеркәсіптік жабдықтарда 316 баспайтын болатты пайдалану жабдықтың қауіпсіздігі мен тұрақтылығын жақсырақ қамтамасыз ете алады, материалдың жеткіліксіздігінен туындаған істен шығу қаупін азайтады және осылайша жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзартады.
(II) Жоғары температура өнімділігі
Жоғары температура орталарына келетін болсақ, 316 баспайтын болат 304 баспайтын болаттан да жақсы өнімділікті көрсетеді. 304 тот баспайтын болаттың жоғары температураға төзімділігі шектеулі. Әдетте, оның максималды жұмыс температурасы шамамен 870 градус. Бұл температурадан жоғары 304 баспайтын болаттың механикалық қасиеттері біртіндеп төмендейді, қаттылығы төмендейді, беріктігі әлсірейді, тіпті тотығу және деформация болуы мүмкін. Дегенмен, құрамында молибден болғандықтан, 316 тот баспайтын болат жоғары температура тұрақтылығына ие. 316 тот баспайтын болат жоғары температурада жақсы беріктік пен қаттылықты сақтай алады және оның максималды жұмыс температурасы 1200-1300 градусқа жетуі мүмкін. Мұнай-химия өндірісіндегі крекинг пештері және электр станцияларындағы қазандық құбырлары сияқты кейбір жоғары{16}}температуралық өнеркәсіптік өрістерде бұл жабдық жұмыс кезінде жоғары температура мен жоғары қысымның қатал жағдайларына төтеп беруі керек. 316 тот баспайтын болат жоғары температураның тамаша өнімділігімен ұзақ мерзімді жоғары температуралық ортада жабдықтың тұрақты жұмысын қамтамасыз ете алады, материал өнімділігінің төмендеуіне байланысты жабдықты жиі ауыстыру қажеттілігін азайтады және жабдықтың ұзақ мерзімділігі мен өндіріс тиімділігін айтарлықтай жақсартады.
(III) Төмен температура өнімділігі
Төмен температуралы орталарда материалдардың өнімділігі де тексеріледі. 316 тот баспайтын болаттан көп никель бар, бұл төмен температуралы орталарда оның беріктігін арттырады. 304 тот баспайтын болатпен салыстырғанда, 316 тот баспайтын болат өте төмен температураларда, мысалы, сұйық азотты орталарда (-196 градус) жақсы икемділік пен қаттылықты сақтай алады және сынғыш крекингке бейім емес. Бұл мүмкіндік сұйытылған табиғи газды (СТГ) сақтау және тасымалдау жабдықтары сияқты төмен температуралы орталарда жұмыс істеуді қажет ететін кейбір жабдықта кеңінен қолданылатын 316 баспайтын болатты жасайды. Бұл жабдықта материал өте төмен температура сынақтарына төтеп беруі керек. 316 тот баспайтын болаттан жасалған тамаша төмен температура өнімділігі төмен температурада ұзақ мерзімді жұмыс кезінде жабдықтың қауіпсіздігі мен сенімділігін қамтамасыз ете алады және төмен температурада материалдың сынғыштығынан туындаған ағып кету сияқты қауіпсіздік апаттарын болдырмайды, осылайша оның төмен температуралы орталарда төзімділік артықшылығын көрсетеді. .
Күш пен қаттылық, жоғары температура өнімділігі және төмен температура көрсеткіштері сияқты физикалық қасиеттерді салыстыру арқылы 316 баспайтын болаттың көптеген аспектілерде 304 баспайтын болаттан жоғары екенін көруге болады. Бұл тамаша физикалық қасиеттер 316 тот баспайтын болаттан әртүрлі күрделі жұмыс жағдайларына тап болған кезде материалдың тұтастығын және өнімділік тұрақтылығын жақсырақ сақтауға мүмкіндік береді, осылайша оны төзімділік жағынан жоғары етеді.
Өңдеу мен техникалық қызмет көрсетудің төзімділікке әсері
(I) Өңдеу өнімділігіндегі айырмашылықтар
Өңдеу процесінде 304 тот баспайтын болат және 316 тот баспайтын болат әртүрлі өңдеу өнімділігін көрсетеді. 304 баспайтын болат жақсы өңдеу өнімділігіне ие, оның қаттылығы салыстырмалы түрде төмен және кесу, майыстыру, штамптау және дәнекерлеу сияқты әртүрлі өңдеу операцияларын орындау оңай. Өңдеу кезінде 304 баспайтын болаттан жасалған жұмысты қатайту құбылысы салыстырмалы түрде әлсіз, бұл өңдеу процесін тегіс етеді және өңдеу құны салыстырмалы түрде төмен болады. Мысалы, ғимараттарды безендіру индустриясында 304 баспайтын болаттан әртүрлі әдемі қоршаулар, тұтқалар және басқа да бұйымдар жиі өңделеді. Оның жақсы өңдеу өнімділігі бұл өнімдерді дизайнердің шығармашылығын жүзеге асыруды жеңілдетеді.
Керісінше, 316 баспайтын болат салыстырмалы түрде жоғары қаттылыққа ие және оның құрамында легирленген элементтердің, әсіресе молибденнің көп болуына байланысты өңдеу қиын. Кесу және дәнекерлеу процесінде 316 баспайтын болат жоғары энергия шығынын қажет етеді және құрал салыстырмалы түрде тез тозады, сондықтан өңдеу құны артады. 316 тот баспайтын болатты дәнекерлеу кезінде жарықтар мен кеуектер сияқты дәнекерлеу ақауларының алдын алу үшін дәнекерлеу процесінің параметрлерін қатаң бақылау қажет. Бұл ақаулар материалдың коррозияға төзімділігіне және механикалық қасиеттеріне әсер етуі мүмкін, осылайша өнімнің беріктігін төмендетеді. Дегенмен, озық лазерлік кесу технологиясын және арнайы дәнекерлеу материалдарын пайдалану сияқты өңдеу технологиясының үздіксіз дамуымен 316 баспайтын болатты өңдеу қиындықтары белгілі бір дәрежеде жеңілдетілді. .
(II) Техникалық қызмет көрсету нүктелері
Ол 304 тот баспайтын болат немесе 316 баспайтын болат болсын, дұрыс техникалық қызмет көрсету оның қызмет ету мерзімін ұзартады және беріктігін арттырады. Күнделікті пайдалану кезінде тот баспайтын болаттан жасалған беті оның бетіндегі пассивациялық пленкаға зақым келтірмеу және коррозияға жол бермеу үшін өткір заттармен сызатпау керек. 304 тот баспайтын болат үшін кейбір арнайы орталарда салыстырмалы түрде әлсіз коррозияға төзімділігіне байланысты күшті қышқылдар мен күшті сілтілер сияқты коррозиялық ортамен жанасудан мүмкіндігінше аулақ болу керек. Кездейсоқ тиіп кетсе, оны уақытында таза сумен шайып, бетіндегі ылғалды құрғатып сүрту керек. 304 тот баспайтын болатты тазалаған кезде оны сүрту үшін жұмсақ жуғыш зат пен жұмсақ шүберекті пайдалануға болады және құрамында хлор иондары бар жуғыш заттарды пайдаланбаңыз, себебі хлорид иондары оның бетінде коррозияға әкелуі мүмкін. .
316 тот баспайтын болат үшін, оның коррозияға төзімділігі күшті болса да, ұзақ уақыт пайдалану-кезінде де тұрақты күтімді қажет етеді. Әсіресе теңізде немесе химиялық ортада қолданылатын 316 баспайтын болаттан жасалған жабдық үшін оның беті коррозия белгілеріне үнемі тексеріліп тұруы керек. Аздап коррозия пайда болса, оны жылтырату, пассивациялау және т.б. арқылы жөндеуге болады. Сонымен қатар, коррозиялық ортаның жабдыққа енуін және материалдың одан әрі коррозиясын тудырмау үшін жабдықтың жақсы тығыздалу қабілетін қамтамасыз ету қажет. Техникалық қызмет көрсету кезінде 316 тот баспайтын болатқа зиян келтіретін тазалағыш заттар мен құралдарды пайдаланбау керек.
Құны мен ұзақ мерзімділігі бойынша сауда-жеңілдік: неғұрлым қолайлы материалды қалай таңдауға болады
(I) Материалдық шығындардың айырмашылығы
316 тот баспайтын болаттың құрамында бағалы молибден және салыстырмалы түрде жоғары никель бар болғандықтан, оның өндірістік құны 304 баспайтын болаттан айтарлықтай жоғары. Нарық деректері қазіргі металл материалдар нарығында 304 баспайтын болат бағасы шамамен 15 000-20 000 юань/тонна, ал 316 тот баспайтын болат бағасы 20 000-30 000 юань/тонна екенін көрсетеді. Нақты баға нарықтағы сұраныс пен ұсынысқа, шикізат бағасының ауытқуына және басқа факторларға байланысты өзгереді. Бұл материалды үлкен көлемде сатып алғанда, 316 баспайтын болатты пайдалану компанияның материалдық шығындарын арттырады дегенді білдіреді. Құнды қатаң бақылайтын кейбір жобалар үшін 316 баспайтын болатты пайдалану бюджеттен асып кетуі мүмкін.
(II) Толық шығындарды қарастыру
304 және 316 тот баспайтын болатты таңдағанда, біз тек материалдың құнына назар аударып қана қоймай, қызмет ету мерзімін, техникалық қызмет көрсету құнын және ақаулық жоғалуын ескеруіміз керек. Теңіз ортасында 304 баспайтын болат коррозияға төзімділігі төмен және жиі жөндеуді және ауыстыруды қажет етеді, бұл тоқтау уақытының жоғалуына байланысты қымбатқа түседі. 316 тот баспайтын болат бірлігінің бағасы жоғары болғанымен, оның коррозияға төзімділігі жоғары және ұзақ мерзімді пайдалану үшін техникалық қызмет көрсету құны төмен- және жалпы құны жақсырақ. Тамақ өңдеу өнеркәсібінде 304 тот баспайтын болат коррозияға төзімділігі жеткіліксіз болғандықтан коррозияға ұшыраса, азық-түлік қауіпсіздігінің апаттарын тудыру және компанияның экономикасы мен беделіне нұқсан келтіру оңай. 316 тот баспайтын болат коррозияға төзімділігі жоғары жабдықтың тұрақты жұмысын және гигиенаны қамтамасыз ете алады, бұл ұзақ мерзімді перспективада жақсы таңдау болып табылады. Сондықтан, қарапайым орталарда, шектеулі бюджеттерде және коррозияға төзімділіктің төмен талаптарында 304 баспайтын болат қажеттіліктерді қанағаттандыра алады; мұхиттар мен химиялық заттар сияқты қатал орталарда, төзімділік пен қауіпсіздік талаптары қатаң, 316 баспайтын болат қымбатырақ болса да, ол жан-жақты шығындар мен ұзақ мерзімді пайда үшін бірінші таңдау болып табылады. Екі материалдың да өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Практикалық қолданбаларда пайдалану ортасы мен бюджетті біріктіріп, артықшылықтар мен кемшіліктерді өлшегеннен кейін шешім қабылдау қажет.
