Какие различия в коррозионной стойкости между сварными трубами из нержавеющей стали 316L и 304?

Разница в коррозионной стойкости между сварными трубами из нержавеющей стали 316L и сварными трубами из нержавеющей стали 304 главным образом обусловлена различиями в составе, особенно добавлением молибдена (Mo) и контролем содержания углерода. Конкретное сравнение представлено ниже:

1. Различия в основных компонентах

Рисунок 1

II. Сравнение коррозионной стойкости

1. Стойкость к коррозии в присутствии хлорид-ионов (среда Cl⁻)

316L: Молибден образует MoO₄²⁻, который в сочетании с Cr₂O₃ образует плотную пассивационную пленку, препятствующую проникновению Cl⁻. В морской воде, соленой воде или химических средах, содержащих Cl⁻, скорость коррозии составляет только 1/3 - 1/5 скорости коррозии 304. Например, в 3,5%-ном растворе NaCl критическая температура щелевой коррозии (CCT) 316L достигает 60 - 80℃, в то время как у 304 она составляет только 40 - 50℃.

304: Без молибдена пассивационная пленка легко разрушается Cl⁻, и при длительном воздействии высокосолевых сред (например, морской воды) возникает риск пиковидной и местной коррозии.

2. Сопротивление окислению и коррозии при высоких температурах

316L: Молибден и Cr образуют композитную оксидную пленку Cr₂O₃ - MoO₃, которая остается стабильной при 600 - 700℃ и препятствует испарению CrCl₃, уменьшая потерю массы при окислении (годовая потеря массы 10 - 15г/м² при 700℃, в то время как у 304 она достигает 30 - 40г/м²).

304: При высоких температурах (>800℃) Cr₂O₃ легко испаряется, и скорость окисления увеличивается, а также нет молибдена, который бы подавлял "активное окисление", вызываемое Cl⁻.

3. Сопротивление язвенной и щелевой коррозии

316L: Эквивалентное значение сопротивления язвенной коррозии (PREN = 32 - 38) значительно выше, чем у 304 (PREN = 20 - 24), период зарождения язвенной коррозии удлиняется в 3 - 5 раз, а скорость роста глубины коррозии составляет только 1/4 - 1/3 от скорости у 304.

304: В слабокислой среде, содержащей Cl⁻ (например, при pH 3 - 5), на поверхностных дефектах легко возникает язвенная коррозия, которая быстро распространяется.

4. Сопротивление межкристаллитной коррозии

316L: Конструкция с низким содержанием углерода (C ≤ 0,03%) уменьшает выпадение карбида хрома при сварке, избавляя от истощения хрома на границах кристаллов, и имеет лучшее сопротивление межкристаллитной коррозии, чем 304.

304: В зоне термического влияния при сварке имеет место склонность к выделению карбида хрома, что приводит к повышенной чувствительности к межкристаллитной коррозии, и требуется отжиг для ее облегчения. 

III. Представление типичных сценариев коррозии

Изображение 2 

IV. Советы по выбору

 316L: Подходит для сценариев, связанных с морской водой, высокой солевой туманной атмосферой, химическими средами, содержащими Cl⁻, высокотемпературными кислыми средами или для случаев, где требуется частая сварка (например, в морском строительстве, фармацевтическом оборудовании).

Рассмотрите 304: Применимо для сухой атмосферы, пресной воды, слабокислых и слабощелочных сред (например, в обычной отделке зданий, несущественно корродируемых участках пищевой промышленности). 

V. Баланс между стоимостью и сроком службы

Стоимость: Стоимость 316L выше, чем у 304, из-за более высокого содержания молибдена и никеля, с повышением цены на 30% - 50%.

Срок службы: В среде с ионами Cl⁻ срок службы 316L может достигать в 3 - 5 раз больше, чем у 304. Долгосрочное использование приводит к более низкой общей стоимости.

В заключение, 316L с элементом молибдена и низкоуглеродным дизайном демонстрирует значительно лучшую коррозионную стойкость в средах, содержащих хлор, при высоких температурах и в сложных коррозионных условиях по сравнению с 304. В то время как 304 подходит для обычных некоррозионных сценариев из-за своей экономичности.