Какие различия существуют в применении труб из нержавеющей стали 316L и нержавеющей стали 304?

И трубы из нержавеющей стали 316L, и трубы из нержавеющей стали 304 относятся к аустенитным нержавеющим сталям. Однако, из - за различий в составе сплава (316L содержит 2 - 3% Mo, в то время как 304 этого не содержит), существуют значительные различия в сценариях их применения в газопроводах, коррозионной стойкости и условиях применения. Основное различие заключается в их антикоррозионной способности и приспособляемости к окружающей среде. Конкретные детали следующие: 

I. Различия в основных компонентах: основа характеристик

Изображение 1 

II. Различия в коррозионной стойкости: основное различие в пригодных средах

Риски коррозии газопроводов в основном приходят от H₂S, CO₂, влаги, Cl⁻ и т.д. Различие в коррозионной стойкости между 316L и 304 напрямую определяет их сценарии применения:

1. Способность противостоять сернистой коррозии (среда H₂S)

304: Без Mo пассивирующая пленка легко разрушается кислым средой, образованной H₂S и водой. В влажной среде с концентрацией H₂S > 50ppm могут возникнуть язвенная коррозия или коррозионно - трещиностойкость (SCC) в течение 1 - 3 лет, и она только подходит для природного газа с H₂S ≤ 50ppm и в сухом состоянии (например, городской газ после глубокой десульфуризации).

316L: Мо может ингибировать коррозию пассивирующей пленки сульфидами и выдерживать влажную среду с концентрацией H₂S ниже 1000 ppm (например, в трубопроводах сбора сланцевого газа и кислых газовых месторождений). В экстремальных случаях (в сочетании с антикоррозионными мерами) он может временно выдерживать более высокие концентрации (например, 2000 ppm).

2. Сопротивление язвенной коррозии / коррозии в пазах (содержание Cl⁻ или высокая влажность)

304: В средах с концентрацией Cl⁻ > 50 ppm (например, в прибрежных грунтах, дождевой воде) или влажностью > 70% происходит язвенная коррозия (особенно в зазорах швов, фланцев и т. д.), и он подходит только для сухих сценариев с низким содержанием Cl⁻ (например, для надземных трубопроводов в засушливых внутренних районах).

316L: Мо может повысить стабильность пассивирующей пленки и выдерживать влажную среду с концентрацией Cl⁻ ниже 500 ppm (например, прибрежные заправленные трубопроводы, влажные участки в дождливых районах). Риск коррозии в пазах значительно ниже, чем у 304.

3. Сопротивление межкристаллитной коррозии (после сварки)

304 (не L-тип): Тепло-воздействованная зона при сварке (ТВЗ) может привести к истощению Cr из-за выпадения карбидов, что вызывает межкристаллитную коррозию; требуется строгое управление сварочными процессами (например, быстрый охлаждение).

316L: Конструкция с низким содержанием углерода (C ≤ 0,03%) + синергетический эффект Mo, риск межкристаллитной коррозии после сварки крайне низкий, и он более подходит для сварных трубопроводов (например, соединений по окружности притяжных трубопроводов). 

III. Различия в сценариях применения: от "Базовых сценариев" до "Сложных сценариев"

Из-за различий в коррозионной стойкости и механических свойствах сценарии применения обоих в газопроводах четко разделены:

Рисунок 2 

IV. Различия в механических свойствах и стоимости: балансирование экономичности и производительности

Механические свойства: Оба являются аустенитными нержавеющими сталями. Их механические свойства при комнатной температуре схожи (для прочности на разрыв 515-690 МПа, удлинение ≥ 30%), но 316L имеет лучшую низкотемпературную вязкость (-196℃ энергия удара ≥ 40Дж, немного выше, чем 34Дж у 304), что делает его более подходящим для низкотемпературных сценариев, таких как СПГ.

Стоимость: 316L содержит молибден и более высокое содержание никеля, в результате чего стоимость на 30%-50% выше, чем у 304 (например, для бесшовной трубы DN200 стоимость 304 составляет примерно 200 юаней/м, в то время как стоимость 316L составляет примерно 280 юаней/м). Поэтому в сценариях, где коррозионная стойкость не является проблемой, предпочтительнее использовать 304 для контроля стоимости; однако, в сценариях с высоким риском коррозии "стоимость жизни" (снижение замены и ремонта) 316L является лучше. 

V. Сравнение типичных примеров применения

Нержавеющая стальная труба 304: Ответвленная трубопровод от городской газовой распределительной станции до жилого района (расчетное давление 4 МПа, H₂S = 20 ppm, сухая обработка, накладное укладка), используя бесшовную трубу 304L, в сочетании с эпоксидным покрытием, с ожидаемым сроком службы 20 лет.

Нержавеющая стальная труба 316L: Сборный трубопровод для сланцевых газовых месторождений (расчетное давление 10 МПа, H₂S = 800 ppm, содержит свободную воду, уложен в влажной почве), используя бесшовную трубу 316L, сваренную аргонодуговой сваркой, с ожидаемым сроком службы 30 лет и без необходимости частой замены. 

Обзор

Различия в применении труб из нержавеющей стали 316L и 304 в газопроводах определяются в основном их "коррозионной стойкостью" с точки зрения приспособленности к различным сценариям:

304: Подходит для "чистых" (с низким содержанием серы, сухих, с низкой концентрацией Cl⁻) и низконапорных сценариев, где основополагающим фактором является экономичность;

316L: Подходит для "сложных" (содержащих серу, влажных, с высокой концентрацией Cl⁻) и средне- и высоконапорных жестких сценариев, где основополагающими факторами являются коррозионная стойкость и безопасность.

При выборе необходимо строго руководствоваться составом газового медиума (содержание серы, влажность), условиями окружающей среды (концентрация Cl⁻) и напорным классом, избегая коррозионных утечек из-за "выбора 304 для снижения стоимости" или излишних затрат из-за "выбора 316L из-за избыточного проектирования".