เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม: อะไรคือความแตกต่างระหว่างระบบท่อ?

หัวหน้างานซ่อมบำรุงที่โรงงานเคมีแห่งหนึ่งคอยเฝ้าดูท่อน้ำหล่อเย็นเส้นเดิมชำรุดทุกๆ สองปี ท่อและข้อต่อเป็นเหล็กกล้าคาร์บอน และน้ำที่ใช้คลอรีนจะไหลผ่านผนังอยู่เสมอ คำแนะนำทางวิศวกรรมคือการเปลี่ยนไปใช้สแตนเลส สถานการณ์ดังกล่าวอธิบายว่าในทางปฏิบัติแล้วความแตกต่างระหว่างสเตนเลสกับเหล็กกล้าคาร์บอนมีความหมายอย่างไร: วัสดุชนิดหนึ่งต้องอาศัยการเคลือบป้องกันเพื่อความอยู่รอด ในขณะที่อีกวัสดุหนึ่งทนทานต่อการกัดกร่อนผ่านคุณสมบัติทางเคมีของตัวมันเอง

คำตอบโดยตรงคือ: สแตนเลสมีโครเมียมอย่างน้อย 10.5% ซึ่งจะสร้างชั้นออกไซด์ที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ซึ่งป้องกันการกัดกร่อน เหล็กกล้าคาร์บอนไม่มีโครเมียมในระดับนั้น ดังนั้นจึงเกิดสนิมในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือรุนแรง แต่มีราคาถูกกว่าและให้ความแข็งแกร่งที่เชื่อถือได้ การเปรียบเทียบอื่นๆ ระหว่างสองตระกูลนี้ตามมาจากความแตกต่างทางเคมีเพียงข้อเดียว

ความแตกต่างที่กำหนดคือเคมี

เหล็กทั้งหมดส่วนใหญ่เป็นเหล็กซึ่งมีปริมาณคาร์บอนและองค์ประกอบโลหะผสมต่างๆ ที่ควบคุมได้ เส้นแบ่งระหว่างเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมคือปริมาณโครเมียม

เหล็กกล้าคาร์บอนมักประกอบด้วยคาร์บอนประมาณ 2% และมีโครเมียมน้อยมาก ตามคำจำกัดความ เหล็กกล้าไร้สนิมจะต้องมีโครเมียมอย่างน้อย 10.5% และเกรดที่ใช้กันทั่วไปในท่อมีโครเมียมมากกว่านั้นมาก: 18% ใน 304 และ 16-18% ใน 316L โครเมียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์ที่บางและเสถียรบนพื้นผิว ฟิล์มนั้นคือสิ่งที่ทำให้สแตนเลสเป็นสแตนเลส เมื่อพื้นผิวมีรอยขีดข่วน ฟิล์มจะก่อตัวใหม่ตราบเท่าที่มีออกซิเจนอยู่ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ความเสียหายเฉพาะจุดไม่ทำให้เกิดสนิมอย่างกว้างขวาง เหล็กกล้าคาร์บอนไม่มีอุปสรรคในการซ่อมแซมตัวเอง ดังนั้นความชื้นและออกซิเจนจึงโจมตีเหล็กโดยตรง

โดยทั่วไปเหล็กกล้าคาร์บอนจะถูกแบ่งตามปริมาณคาร์บอนออกเป็นกลุ่มคาร์บอนต่ำ คาร์บอนปานกลาง และคาร์บอนสูง ข้อต่อท่อมักทำจากเกรดคาร์บอนต่ำซึ่งมีการผสมผสานระหว่างความสามารถในการเชื่อมและความเหนียวได้ดีที่สุด ในทางกลับกัน เหล็กกล้าไร้สนิมจะถูกจัดกลุ่มตามโครงสร้างจุลภาคเป็นตระกูลออสเทนนิติก เฟอร์ริติก มาร์เทนซิติก และดูเพล็กซ์ เกรดออสเทนนิติก เช่น 304 และ 316L มีอิทธิพลเหนือข้อต่อท่อเนื่องจากเชื่อมได้ ทนทานที่อุณหภูมิต่ำ และมีจำหน่ายในขนาดต่างๆ

ความแตกต่างทางเคมีทำให้เกิดผลลัพธ์ในทางปฏิบัติสี่ประการ ได้แก่ ความต้านทานการกัดกร่อน พฤติกรรมทางกล ต้นทุน และข้อกำหนดด้านการผลิต

เหล็กกล้าคาร์บอน: ความแข็งแกร่งและความประหยัดในการบริการที่เหมาะสม

เหล็กกล้าคาร์บอนชนะด้วยต้นทุนล่วงหน้า มีค่าใช้จ่ายต่อกิโลกรัมน้อยกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก และสำหรับท่อยาวหรือการสั่งซื้อข้อต่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ จะช่วยประหยัดได้มาก เกรดเหล็กกล้าคาร์บอนหลายเกรดยังมีความแข็งแรงสูง โดยเฉพาะหลังการอบชุบ ซึ่งเหมาะกับท่อไอน้ำแรงดันสูงและบริการส่งน้ำมันและก๊าซ

ในข้อต่อท่อ ข้อกำหนดเหล็กกล้าคาร์บอนที่พบมากที่สุดคือ ASTM A234 ดับบลิวพีบี ใช้สำหรับข้อศอกเชื่อมชน ที ตัวลด และหมวก สำหรับหน้าแปลนและอุปกรณ์หลอม ASTM A105 เป็นวัสดุตามปกติ ทั้งสองเกรดทำงานได้ดีในก๊าซแห้ง ไฮโดรคาร์บอน ไอน้ำ และบริการที่ไม่กัดกร่อนอื่นๆ A234 WPB ครอบคลุมช่วงการทำงานที่เหมาะสมประมาณตั้งแต่ -29°C ถึง 425°C ซึ่งเป็นไปตามสายอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ที่ไม่ใช้ความเย็นจัดและไม่ได้อยู่ในบริการที่มีการคืบคลานหนัก ข้อต่อเหล็กคาร์บอนเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ยังเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับท่อหลักและระบบส่งน้ำ ซึ่งจะเห็นความแตกต่างด้านต้นทุนเมื่อเปรียบเทียบกับสเตนเลสอย่างเห็นได้ชัด

จุดอ่อนคือการกัดกร่อน เมื่อสัมผัสกับความชื้น คลอไรด์ หรือกรด สนิมเหล็กคาร์บอน และการโจมตีจะเร่งขึ้นในสภาพแวดล้อมทางทะเลและทางเคมี นั่นคือเหตุผลที่ท่อเหล็กคาร์บอนในการให้บริการเชิงรุกขึ้นอยู่กับการเคลือบ การบุผิว ค่าเผื่อการกัดกร่อน หรือการป้องกันแคโทด เมื่อวิศวกรระบุ ข้องอ 90 องศาเชื่อมชนเหล็กคาร์บอน สภาพแวดล้อมการบริการและกลยุทธ์การป้องกันจะต้องได้รับการยืนยันก่อนที่จะสรุปเกรด

ผู้ผลิตข้อศอกเชื่อมชน 90 องศาโรงงาน Gaoxin เป็นผู้ผลิตข้อศอก 90 องศาขายส่งก้นเชื่อมโรงงานข้อศอกขนาดใหญ่ข้อเสนอ (PED, AD2000, EAC, ใบรับรอง ABS ... ดูผลิตภัณฑ์ →

สแตนเลส: ความต้านทานการกัดกร่อนที่คืนทุนเมื่อเวลาผ่านไป

คุณค่าของเหล็กกล้าไร้สนิมคือความทนทานในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ชั้นโครเมียมออกไซด์ต้านทานสนิม และการเติมนิกเกิลและโมลิบดีนัมจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อคลอไรด์และกรด เกรด 304 ที่มีโครเมียม 18% และนิกเกิล 8% เป็นวัสดุที่ใช้งานทั่วไป เกรด 316L เติมโมลิบดีนัมประมาณ 2-3% ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนในตัวกลางที่มีคลอไรด์ เช่น น้ำทะเล น้ำเกลือ และกระแสสารเคมีอย่างเห็นได้ชัด

การแลกเปลี่ยนคือราคา โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมมีราคาสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนสองถึงสี่เท่าเมื่อพิจารณาจากน้ำหนัก และความหนาแน่นของมันจะสูงขึ้นเล็กน้อยที่ประมาณ 8,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร เทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนประมาณ 7,850 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร แต่ในการใช้งานทางเคมี อาหารและเครื่องดื่ม ยา ทางทะเล และน้ำทะเล เหล็กกล้าคาร์บอนจะเสียหายอย่างรวดเร็วและจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง ตลอดอายุการออกแบบของโรงงาน ตัวเลือกสเตนเลสมักจะจบลงด้วยต้นทุนรวมที่ต่ำกว่า

อุปกรณ์ท่อสแตนเลสผลิตขึ้นตามมาตรฐาน ASTM A403 โดยมีเกรด WP304 และ WP316L ที่ใช้กันมากที่สุด ในการให้บริการทางทะเลและเคมี ข้อต่อท่อสแตนเลสทนการกัดกร่อน 316L มักถูกระบุเนื่องจากรักษาทั้งความสมบูรณ์ทางกลและความสะอาดของพื้นผิว ข้อต่อสแตนเลสมีให้เลือกทั้งแบบดอง อบอ่อน หรือขัดเงาด้วยไฟฟ้า ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการทำความสะอาด และลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายเฉพาะที่

การประดิษฐ์สมควรได้รับความสนใจ สแตนเลสนำความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน และหากความร้อนจากการเชื่อมสูงเกินไป วัสดุจะไวต่อความรู้สึกและสูญเสียความต้านทานการกัดกร่อนในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ขั้นตอนการเชื่อมควรควบคุมอุณหภูมิระหว่างการเชื่อม และต้องเลือกโลหะตัวเติมเพื่อรักษาโครงสร้างที่ทนต่อการกัดกร่อนของข้อต่อ เมื่อต้องเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนและสเตนเลสเข้าด้วยกัน จะใช้ตัวเติมทรานซิชัน เช่น ER309L หรือ ERNiCr-3 เพื่อรองรับความแตกต่างขององค์ประกอบและป้องกันการแตกร้าว

ความแตกต่างที่สำคัญโดยสรุป

วิธีการเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับข้อต่อท่อ

ควรเลือกอุปกรณ์ฟิตติ้งจากกลุ่มวัสดุเดียวกันกับท่อที่เชื่อมต่อ การผสมเหล็กกล้าคาร์บอนและสเตนเลสในระบบเปียกจะทำให้เกิดกัลวานิกคัปเปิลที่ช่วยเร่งการกัดกร่อนบนวัสดุที่มีเกียรติน้อยกว่า ดังนั้น จึงควรตัดสินใจสำหรับทั้งสายการผลิต ไม่ใช่สำหรับส่วนประกอบเดียว

เริ่มต้นด้วยสภาพแวดล้อมการบริการ

ประเมินองค์ประกอบของของไหล อุณหภูมิ ความดัน และสภาพของสถานที่ หากมีข้อกำหนดคลอไรด์ กรด น้ำทะเล หรือความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ สแตนเลสถือเป็นเส้นทางที่ปลอดภัยกว่า หากตัวกลางเป็นก๊าซแห้ง ไฮโดรคาร์บอน หรือไอน้ำสะอาด และสามารถป้องกันภายนอกได้ เหล็กกล้าคาร์บอนจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ

เปรียบเทียบต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ไม่ใช่แค่ราคาซื้อ

เหล็กกล้าคาร์บอนมีต้นทุนการซื้อน้อยกว่า แต่อาจต้องมีการเคลือบ การบุผิว ค่าเผื่อการกัดกร่อนของความหนาของผนัง และการตรวจสอบและเปลี่ยนบ่อยครั้งมากขึ้น สแตนเลสมีราคาสูงกว่าในช่วงแรกและมักจะกลายเป็นโซลูชั่นที่มีต้นทุนต่ำกว่าตลอดอายุโรงงาน 20-30 ปี รวมการติดตั้ง การบำรุงรักษา และการหยุดทำงานไว้ในการคำนวณ

ใช้มาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่ถูกต้อง

ข้อกำหนดด้านมิติสำหรับอุปกรณ์เชื่อมชนเป็นไปตาม ASME B16.9 หรือ JIS B2311 หน้าแปลนตาม ASME B16.5 ข้อมูลจำเพาะของวัสดุแยกจากกัน: ASTM A234 สำหรับข้อต่อเหล็กกล้าคาร์บอน และ ASTM A403 สำหรับสเตนเลส ทั้งมาตรฐานและเกรดควรปรากฏในใบสั่งซื้อ เพราะ อุปกรณ์เชื่อมชนสแตนเลสเกรดอุตสาหกรรม 304 มีมิติเดียวกันกับข้อต่อเหล็กคาร์บอน การสลับวัสดุไม่บังคับให้เปลี่ยนเค้าโครงท่อ

ยืนยันเกรดข้อต่อสำหรับอุณหภูมิการทำงาน

เกรดข้อต่อเหล็กคาร์บอนครอบคลุมหน้าต่างที่มีอุณหภูมิต่างกัน A234 WPB เหมาะกับอุณหภูมิอุตสาหกรรมปกติ ในขณะที่ WPL6 ได้รับการกำหนดให้ใช้งานที่อุณหภูมิต่ำจนถึงประมาณ -46°C ในด้านสเตนเลส 304 และ 316L ครอบคลุมอุณหภูมิกระบวนการส่วนใหญ่ แต่การใช้งานที่อุณหภูมิสูงอาจต้องใช้เกรดที่มีความเสถียร เช่น 321H หรือ 347H เพื่อป้องกันการตกตะกอนของคาร์ไบด์ ก หน้าแปลนคอเชื่อมผลิตจากวัสดุท่อที่เข้ากัน ช่วยให้ข้อต่อมีความแข็งแรงและพฤติกรรมการกัดกร่อนสม่ำเสมอ

ซัพพลายเออร์หน้าแปลนคอเชื่อม บริษัทสั่งทำ Gaoxin Pipe Fittings คือซัพพลายเออร์หน้าแปลนคอเชื่อมสแตนเลสของจีน, บริษัท หน้าแปลนเชื่อมคอคาร์บอน / โลหะผสมเหล็กแบบกำหนดเอง, เส้นผ่านศูนย์กลาง ... ดูผลิตภัณฑ์ →

ตรวจสอบผู้ผลิต

ก่อนสั่งซื้อ ให้ยืนยันว่าผู้ผลิตสามารถผลิตทั้งข้อต่อเหล็กคาร์บอนและสเตนเลสตามข้อกำหนดที่กำหนดและโปรแกรมการตรวจสอบครอบคลุมการวิเคราะห์ทางเคมี การทดสอบทางกล และการตรวจสอบแบบไม่ทำลายตามความจำเป็น อุปกรณ์ติดตั้งสำหรับระบบแรงดันควรมาพร้อมกับใบรับรองการทดสอบวัสดุที่ระบุหมายเลขความร้อน องค์ประกอบทางเคมี และคุณสมบัติทางกล อุปกรณ์เหล็กคาร์บอนสำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิต่ำควรมีเครื่องหมายอุณหภูมิทดสอบการกระแทก และอุปกรณ์สแตนเลสควรได้รับการตรวจสอบกับเกรด ASTM A403 ที่ถูกต้อง รวมถึงการกำหนดคาร์บอนต่ำตามที่จำเป็น ซัพพลายเออร์ที่เก็บเกรดทั่วไปของทั้งวัสดุไว้ในสต๊อกและการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุในเอกสารจะช่วยลดความเสี่ยงที่เกรดที่ไม่ถูกต้องจะมาถึงไซต์งาน

คำตัดสินสุดท้าย

เหล็กกล้าคาร์บอนและสเตนเลสไม่สามารถใช้แทนกันได้ในการให้บริการตามกระบวนการ เหล็กกล้าคาร์บอนช่วยให้คุณมีต้นทุนที่ต่ำกว่า ความแข็งแรงที่ดี และประสิทธิภาพที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในสภาพแวดล้อมที่แห้งหรือมีการป้องกัน เหล็กกล้าไร้สนิมให้ความต้านทานการกัดกร่อน พื้นผิวที่สะอาด และอายุการใช้งานที่ยาวนานในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในราคาเริ่มต้นที่สูงกว่า

เลือกโดยคำนึงถึงของเหลวและสภาพแวดล้อม จากนั้นตรวจสอบข้อกำหนดของโค้ดและงบประมาณตลอดอายุการใช้งาน ในระบบท่อ ทั้งสองตระกูลมีมาตรฐานมิติเดียวกัน ดังนั้นการเลือกจึงเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมและเศรษฐศาสตร์มากกว่าการตัดสินใจทางเรขาคณิต เนื่องจากผู้ผลิตข้อต่อท่อผลิต ชนเชื่อมเท่ากับที และส่วนประกอบอื่นๆ ในเกรดเหล็กกล้าคาร์บอน สเตนเลส และอัลลอยด์ที่มีขนาดเท่ากัน ผู้ใช้มีอิสระในการกำหนดมาตรฐานของวัสดุที่ตรงกับเงื่อนไขการบริการจริงมากที่สุด

Butt Weld Equal Tee ซัพพลายเออร์ บริษัท ที่กำหนดเอง Gaoxin Pipe Fittings คือจีนสแตนเลสชนเชื่อมซัพพลายเออร์ทีเท่ากับ, กำหนดเองคาร์บอน / โลหะผสมเหล็กชนเชื่อม บริษัท ทีเท่ากับ, S ... ดูผลิตภัณฑ์ →