「304 で 316 を使用する」の実際の意味
グレード 304 (UNS S30400、EN 1.4301) とグレード 316 (UNS S31600、EN 1.4401) は、プロセス配管、飲料水システム、食品グレードの機器で最も広く使用されている 2 つのオーステナイト系ステンレス鋼です。{6}}実際のプロジェクトでは、これらは 304 ライン上の 316 ボールバルブ、304 フランジ上の 316 ボルト、または 304 ヘッダーに溶接された 316 スプールなど、1 つのシステムに組み合わされることがよくあります。したがって、「304 で 316 を使用できますか」という質問には、機械的締結と溶接という 2 つの別々のケースが含まれており、以下に説明する制限内でどちらも許容されます。
どちらのグレードも面心立方構造を有するオーステナイト系であり、焼きなまし状態では非磁性です。両方とも ASTM A240、ASTM A312/A358、EN 10088-2 および EN 10216-5 で指定されています。-それらの電気化学ポテンシャルは非常に近いため、それらを組み合わせても有意なガルバニック対は形成されません。実際の限界は、異種金属の腐食ではなく、合金の含有量によって決まります。
化学組成と機械的性質
| 要素またはプロパティ | 304 (S30400) | 316 (S31600) |
|---|---|---|
| 炭素、最大% | 0.07 | 0.08 |
| マンガン、最大% | 2.00 | 2.00 |
| シリコン、最大% | 0.75 | 0.75 |
| クロム、% | 18.0-20.0 | 16.0-18.0 |
| ニッケル、% | 8.0-10.5 | 10.0-14.0 |
| モリブデン、% | 指定されていない | 2.00-3.00 |
| 引張強さ、最小 | 515MPa | 515MPa |
| 0.2 % での降伏強度、最小 | 205MPa | 205MPa |
上記の範囲は、これらの UNS 番号について ASTM A240 で指定されている標準組成限界と室温最小値です。{0}}モリブデンは 2 つのグレードの決定的な違いです。モリブデンは、塩化物を含む水中での孔食や隙間腐食に対する耐性を著しく向上させます。そのため、316 が沿岸、海洋、化学用途で好まれるのです。{3}}
304 と 316 の混合システムの腐食挙動
混合システムにおける制御要因は、電気腐食ではなく、合金化が最も少ないコンポーネントの挙動です。 316 バルブは周囲の 304 パイプを保護しません。また、間違ったフィラーを使用して 304 と 316 を溶接すると、希釈により耐食性が 304 に近づく可能性があります。
塩化物孔食: 304 側はアセンブリの孔食抵抗を設定するため、実際に攻撃的な環境がある場合は 316 コンポーネントを使用する必要があります。
隙間腐食とかじり: 316 ファスナーとトリムは、オーステナイトねじ山がかじりやすいボルト接合部の攻撃と冷間溶接を軽減します。
ガルバニック効果: ほとんどの水道水では 2 つのグレード間の電圧差が数十ミリボルト以内にあるため、無視できます。
高温サービス: どちらのグレードも、炭素レベルと冷却速度が制御されていない場合、450-850 度の範囲で増感を受ける可能性があります。代わりに、低炭素または安定化されたバリアントが使用されます。
溶接と締結の実習
フィラーメタル: 304-～- ジョイントの場合は ER308L、304-to-316 および 316-to-316 ジョイントの場合は ER316L。高合金側に合わせるのが通常であり、炭素鋼または低合金鋼への移行には ER309L が使用されます。
温度制御: 予熱は必要ありません。パス間温度を約 150 ℃ 以下に保ち、入熱を低くし、過度の織りを避けて歪みや敏感性を制限します。
シールドとパージ: 内部の清浄度と耐食性が重要となるボアをアルゴンでパージし、ASTM A380 および ASTM A967 に従って酸洗と不動態化で仕上げます。
機械的固定: 304 フランジ上の 316 ボルトは標準的なエンジニアリング手法です。ニッケル-ベースの焼き付き防止剤を塗布してかじりを制限し、制御されたトルク値を使用してください。-
検査: 接合部の染料浸透検査または X 線検査に加え、仕様で要求されている場合はオーステナイト溶接部のフェライト検査も行います。
セレクションガイド
| 使用条件 | 推奨される選択肢 |
|---|---|
| 屋内の飲料水、食品との接触、一般公共事業 | 全体で304 |
| 海岸大気、微量レベル以上の塩化物、氷結防止塩- | 316 接液部およびファスナー用 |
| 304には混合ラインが構築済み | バルブ、トリム、ファスナーについては 316 を保持します。 ER316Lで溶接 |
| 希有機酸、低塩化物熱水 | 316 モリブデンにより有効マージンが追加される |
| コスト重視、非積極的な義務- | 304、塩化物レベルが低いことが確認された場合 |
つまり、316 コンポーネントを 304 上で、または 304 とともに使用することは技術的には適切であり、正しい選択は、必要な場所に合金を集中させ、溶接部に合金を保持する溶加材を選択することです。
よくある質問
Q: 304 ステンレス鋼に 316 ステンレス鋼を使用できますか?
はい。どちらも同様の電気化学的挙動を示すオーステナイト系グレードであるため、316 ファスナー、バルブ、継手は 304 パイプで使用でき、316 対 304 の溶接は日常的です。アセンブリの腐食性能は 304 側によって決まります。
Q：316と304の溶接はできますか？
はい。 ER316L 溶加材を使用して溶接部にモリブデンを保持し、パス間温度を約 150 ℃ 以下に保ち、清浄度が重要な場合はボアをパージし、完成した接合部を酸洗して不動態化します。
Q: 316 が 304 に接触するとガルバニック腐食が問題になりますか?
通常の水道水中の 2 つのオーステナイト系ステンレス鋼の間には、腐食電位がほぼ同じであるため、意味のあるガルバニック電流は流れません。現実的なリスクは、隙間攻撃、塩化物、溶接部の希釈です。
Q: 304 フランジの留め具にはどのグレードを使用する必要がありますか?
316 ファスナーが標準的な選択です。これは、モリブデンが露出したボルト締結における塩化物孔食に対する耐性を向上させ、焼き付き防止剤を塗布すると硬いオーステナイトねじが摩耗しにくくなるためです。-
Q: グレードを混合すると圧力定格は変わりますか?
いいえ。圧力設計は、該当するコードに基づく各コンポーネントの壁の厚さと許容応力に従っており、どちらのグレードも室温で同じ 205 MPa の最小降伏強度を持っています。
Q: 最も安価な一般的なステンレス鋼グレードは何ですか?
フェライトグレード 430 はニッケルを含まないため、通常最も安価な一般グレードですが、耐食性と成形性は 304 または 316 よりも低くなります。
