Gids voor het selecteren van ASTM A312 roestvrijstalen buizen

Stel je een leidingsysteem voor in extreme hitte of corrosieve omstandigheden als het vaatstelsel van een menselijk lichaam. Net zoals fragiele bloedvaten tot catastrofale gevolgen kunnen leiden, kan het selecteren van het verkeerde materiaal voor kritieke pijptoepassingen leiden tot systeemfouten. De ASTM A312 roestvrijstalen pijp kan wel eens de oplossing zijn die u zoekt.

ASTM A312 is een standaardspecificatie ontwikkeld door de American Society for Testing and Materials (ASTM) die naadloze, recht-naad gelaste en zwaar koudbewerkte gelaste austenitische roestvrijstalen buizen omvat. Deze specificatie is speciaal ontworpen voor hoge temperaturen en algemene corrosieve omgevingen en omvat enkele van de meest gebruikte kwaliteiten zoals 304/304L en 316/316L roestvrij staal. Dit artikel geeft een gedetailleerde analyse van de ASTM A312-standaard, waarbij de chemische samenstelling en mechanische eigenschappen worden onderzocht om uw materiaalselectieproces te begeleiden.

Roestvrijstalen buizen spelen een cruciale rol in toepassingen bij hoge temperaturen vanwege hun uitzonderlijke corrosiebestendigheid. Omdat de industrieën steeds meer materialen eisen die bestand zijn tegen zware bedrijfsomstandigheden, is roestvrij staal geëvolueerd ten opzichte van standaard koolstofstaal. Door legeringselementen zoals nikkel en chroom aan het basisijzer toe te voegen, verbetert roestvrij staal aanzienlijk de weerstand tegen corrosieve omgevingen.

Voordat we verschillende soorten roestvrij staal gaan bekijken, is het belangrijk om de gangbare typen die op de markt verkrijgbaar zijn en hun classificaties te begrijpen.

Over het algemeen kan elke staallegering met een chroomgehalte van ten minste 10,5% worden beschouwd als "roestvrij staal". Afhankelijk van de specifieke combinatie van legeringselementen (zoals nikkel, chroom, molybdeen, titanium, koper, stikstof, enz.) zijn er echter tal van verschillende kwaliteiten beschikbaar, elk met verschillende structurele, chemische en mechanische eigenschappen.

De meest opmerkelijke eigenschap van roestvrij staal is de uitstekende corrosiebestendigheid, die wordt toegeschreven aan de beschermende chroomoxide-laag die zich op het oppervlak vormt. Deze oxidelaag reageert met zuurstof om een microscopische barrière te creëren die corrosie effectief voorkomt. Bovendien vertonen roestvrijstalen legeringen in vergelijking met koolstofstaal een betere taaiheid bij lage temperaturen, een hogere sterkte en hardheid, een superieure ductiliteit en lagere onderhoudskosten.

Roestvrij staalsoorten kunnen grofweg worden onderverdeeld in de volgende series op basis van hun metallurgische structuur:

Dit is het meest voorkomende type roestvrij staal. De toevoeging van elementen zoals nikkel, mangaan en stikstof geeft austenitisch roestvrij staal een uitstekende lasbaarheid en vervormbaarheid. Door het gehalte aan chroom, molybdeen en stikstof te verhogen, kan de corrosiebestendigheid verder worden verbeterd. Basisaustenitische staalsoorten zijn echter gevoelig voor spanningscorrosiescheuren (een hoger nikkelgehalte is vereist om de weerstand tegen spanningscorrosiescheuren te verbeteren). Austenitische roestvrijstalen kunnen niet worden gehard door warmtebehandeling, maar kunnen koud worden bewerkt tot zeer hoge sterkteniveaus met behoud van aanzienlijke taaiheid en ductiliteit.

Hoewel austenitische staalsoorten over het algemeen niet-magnetisch zijn, kunnen ze een zekere mate van magnetisme vertonen, afhankelijk van de werkelijke legeringssamenstelling en de mate van koudbewerking die tijdens de productie is toegepast. Austenitische roestvrijstalen worden onderverdeeld in de 200-serie (chroom-mangaan-nikkellegeringen) en de 300-serie (chroom-nikkellegeringen, zoals 304, 309, 316, 321, 347, enz.). Kwaliteit 304 roestvrij staal is het meest voorkomende austenitische roestvrij staal, geschikt voor de meeste corrosieve omgevingen. Elke andere kwaliteit in de 300-serie kan de basiseigenschappen van SS304 verbeteren.

Martensitische roestvrijstalen lijken op ferritische staalsoorten doordat ze beide een aanzienlijk chroomgehalte hebben, maar martensitische staalsoorten hebben een hoger koolstofgehalte, tot 1%. Het hoge koolstofgehalte maakt het mogelijk om martensitische staalsoorten te harden en te temperen zoals standaard koolstof- en chroomlegeringstaalsoorten (hoewel ze doorgaans een lagere lasbaarheid en ductiliteit vertonen). Dit type roestvrij staal is geschikt voor toepassingen die een hoge sterkte en matige corrosiebestendigheid vereisen. In tegenstelling tot standaard austenitische roestvrijstalen zijn martensitische staalsoorten magnetisch. Veelvoorkomende martensitische staalsoorten zijn 410, 420 en 440C.

Ferritische roestvrijstalen hebben een aanzienlijk chroomgehalte, maar een laag koolstofgehalte (meestal minder dan 0,1%). De naam van dit roestvrij staal is afgeleid van de metallurgische structuur, die sterk lijkt op die van koolstof- en laaggelegeerde staalsoorten. Deze staalsoorten hebben een breed scala aan toepassingen, maar zijn niet geschikt voor dunne oppervlakken vanwege hun slechte weerstand tegen lassen en beperkte vervormbaarheid (ferritische staalsoorten vertonen een lagere vervormbaarheid en ductiliteit). Ferritische roestvrijstalen kunnen niet worden gehard door warmtebehandeling. Door molybdeen aan ferritisch staal toe te voegen, kan het materiaal worden gebruikt in zeer corrosieve toepassingen zoals ontziltingsinstallaties en zeewateromgevingen. Deze staalsoorten vertonen ook een uitstekende weerstand tegen spanningscorrosiescheuren. Net als martensitische staalsoorten zijn ferritische roestvrijstalen magnetisch. De meest voorkomende ferritische staalsoorten zijn 430 (17% chroom) en 409 (11% chroom), die veel worden gebruikt in de auto-industrie.

Precipitation hardening (PH) staalsoorten bereiken een uitzonderlijke sterkte door de toevoeging van elementen zoals koper, niobium en aluminium. Deze staalsoorten kunnen in zeer specifieke vormen met hoge toleranties worden verwerkt voordat ze een definitieve verouderingsharding ondergaan. Dit verschilt van het traditionele harden en temperen van martensitische staalsoorten, die gevoelig zijn voor vervorming tijdens de verwerking. De corrosiebestendigheid van precipitation hardening staalsoorten is vergelijkbaar met die van standaard austenitische staalsoorten zoals SS304. De meest voorkomende precipitation hardening roestvrij staalsoort is 17-4PH, die 17% chroom en 4% nikkel bevat.

De afmetingen van standaard roestvrijstalen buizen worden vastgelegd door de ANSI ASME B36.19 specificatie. Naadloze roestvrijstalen buizen zijn verkrijgbaar in maten variërend van 1/8" tot 24", terwijl gelaste roestvrijstalen buizen worden vervaardigd in maten van 2" tot 36" (ASTM A312 buizen, dit zijn elektrisch-fusie-gelaste austenitische chroom-nikkel roestvrijstalen buizen, of gewalste buizen).