Нержавеющая сталь 317L: свойства и ключевые применения

Сталь 317L с низким содержанием углерода относится к аустенитным нержавеющим сталям, что улучшает ее коррозионную стойкость и свариваемость. Этот класс в основном легирован хромом (Cr), никелем (Ni) и молибденом (Mo), с добавлением азота (N) в некоторых случаях. Присутствие этих элементов значительно влияет на механические свойства, коррозионную стойкость и общую производительность в различных условиях.

Всеобъемлющий обзор

Нержавеющая сталь 317L известна своим отличным сопротивлением к питтингу и коррозии в щелях, особенно в хлоридных средах, что делает ее подходящей для применения в химической обработке, морских условиях и пищевой промышленности. Низкое содержание углерода (≤ 0,03%) минимизирует риск выпадения карбидов во время сварки, что может привести к межкристаллической коррозии.

Преимущества:
- Коррозионная стойкость: Превосходное сопротивление хлоридам и кислотам по сравнению со стандартными нержавеющими сталями 304 и 316.
- Свариваемость: Низкое содержание углерода позволяет легко свариваемым без необходимости в термообработке после сварки.
- Прочность: Сохраняет прочность при повышенных температурах, что делает ее подходящей для высокотемпературных приложений.

Ограничения:
- Стоимость: Обычно дороже, чем стали 304 и 316 из-за более высокого содержания легирующих элементов.
- Уплотнение при работе: Может быть более сложным в обработке из-за своих характеристик упрочнения при работе.
- Доступность: Менее распространена в наличии, чем 304 и 316, что может сказаться на сроках поставки.

Исторически сталь 317L получила популярность в отраслях, требующих высокой коррозионной стойкости, таких как фармацевтика, пищевая обработка и нефтехимия, где ее уникальные свойства обеспечивают значительные преимущества по сравнению с другими классами нержавеющей стали.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Заметки/Комментарии
UNS	S31703	США	Низкоуглеродная версия 317
AISI/SAE	317L	США	Похожа на 316L, но с более высоким содержанием Mo
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для нержавеющих стальных пластин
EN	1.4438	Европа	Эквивалент 317L с незначительными составными различиями
JIS	SUS317L	Япония	Ближайший эквивалент с аналогичными свойствами
ISO	1.4438	Международный	Стандартное обозначение для аустенитной нержавеющей стали

Различия между эквивалентными классами часто заключаются в их конкретных легирующих элементах и механических свойствах. Например, хотя 316L и 317L оба предлагают отличную коррозионную стойкость, 317L обычно имеет более высокое содержание молибдена, что улучшает его производительность в более агрессивных средах.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Процентный диапазон (%)
Cr (Хром)	18.0 - 20.0
Ni (Никель)	11.0 - 15.0
Mo (Молибден)	2.0 - 3.0
C (Углерод)	≤ 0.03
N (Азот)	≤ 0.10
Fe (Железо)	Остальное

Основные легирующие элементы в нержавеющей стали 317L играют ключевые роли:
- Хром: Увеличивает коррозионную стойкость и способствует образованию защитного оксидного слоя.
- Никель: Улучшает прочность и пластичность, делая сталь более обрабатываемой.
- Молибден: Увеличивает устойчивость к питтингу и коррозии в щелях, особенно в хлоридных средах.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Типичное значение/Диапазон (метрическое)	Типичное значение/Диапазон (имперское)	Ссылка на стандарт для метода испытаний
Усилие на разрыв	Отожженная	520 - 720 МПа	75 - 104 ksi	ASTM E8
Удельное усилие (0,2% смещение)	Отожженная	205 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Твердость (по Роквеллу B)	Отожженная	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
Ударная прочность (по Шарпи)	-20°C	40 Дж	29.5 фут-фунт	ASTM E23

Механические свойства нержавеющей стали 317L делают ее подходящей для приложений, требующих высокой прочности и пластичности. Хорошее удлинение и ударная прочность обеспечивают возможность выдерживания динамических нагрузок и напряжений без разрушения.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрическое)	Значение (имперское)
Плотность	-	8.0 г/см³	0.289 фунт/дюйм³
Температура плавления/Диапазон	-	1375 - 1400 °C	2507 - 2552 °F
Теплопроводность	20°C	16.2 Вт/м·К	112 BTU·дюйм/ч·фут²·°F
Удельная теплоемкость	20°C	500 Дж/кг·К	0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20°C	0.72 мкΩ·м	0.72 мкΩ·дюйм
Коэффициент теплового расширения	20 - 100 °C	16.0 x 10⁻⁶/К	8.89 x 10⁻⁶/°F

Ключевые физические свойства, такие как теплопроводность и плотность, критически важны для приложений, связанных с теплообменниками и другими системами теплового управления. Относительно высокая температура плавления указывает на хорошую производительность в высокотемпературных условиях.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Степень стойкости	Заметки
Хлориды	3-10	20-60 / 68-140	Отличная	Риск питтинга
Серная кислота	10-30	20-40 / 68-104	Хорошая	Ограниченная стойкость
Соляная кислота	5-10	20-40 / 68-104	Умеренная	Подвержена усталостной коррозии (SCC)
Уксусная кислота	10-50	20-60 / 68-140	Хорошая	Умеренная стойкость
Морская вода	-	20-60 / 68-140	Отличная	Устойчивость к коррозии в щелях

Нержавеющая сталь 317L демонстрирует отличную стойкость к различным коррозионным агентам, особенно в хлоридных средах, что делает ее предпочтительным выбором для морских приложений. Однако она подвержена усталостной коррозии (SCC) в средах с высоким содержанием хлоридов, особенно при воздействии повышенных температур.

По сравнению с 316L, 317L обеспечивает лучшее сопротивление питтингу и коррозии в щелях благодаря более высокому содержанию молибдена. Однако 316L может быть более экономичным для менее агрессивных сред.

Теплостойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Замечания
Максимальная температура непрерывной работы	400	752	Подходит для высокотемпературных приложений
Максимальная температура прерывистой работы	870	1600	Только кратковременное воздействие
Температура укрытия	800	1472	Риск окисления при более высоких температурах
Учет прочности на течении начинается примерно с	600	1112	Производительность может ухудшиться при повышенных температурах

Нержавеющая сталь 317L сохраняет свою прочность и коррозионную стойкость при повышенных температурах, что делает ее подходящей для применения в теплообменниках и химических реакторах. Однако длительное воздействие температур выше 400°C может привести к окислению и образованию конкреции, что может угрожать ее целостности.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый filler metal (AWS классификация)	Типичное защитное газ/флюс	Заметки
TIG	ER317L	Аргон	Отличные результаты с минимальными искажениями
MIG	ER317L	Аргон/CO2	Хорошо для более толстых секций
SMAW	E317L	Низко-водородный флюс	Требует подогрева для толстых секций

Нержавеющая сталь 317L легко сваривается, с минимальным риском трещинообразования или искажений. Рекомендуется предварительный подогрев для толстых секций, чтобы избежать термического напряжения. Постсварочная термообработка обычно не требуется, что упрощает процессы изготовления.

Обрабатываемость

Параметр обработки	[317L]	AISI 1212	Заметки/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	40%	100%	Требует более медленных скоростей резки
Типичная скорость резки (торцевание)	20 м/мин	60 м/мин	Используйте карбидные инструменты для лучших результатов

Нержавеющая сталь 317L имеет более низкий индекс обрабатываемости по сравнению с углеродными сталями, что требует более медленных скоростей резки и специализированных инструментов для достижения оптимальных результатов.

Формуемость

317L проявляет хорошую формуемость, позволяя проводить холодные и горячие процессы обработки. Однако ее характеристики упрочнения при работе могут затруднять формирование сложных форм без соответствующих техник.

Термообработка

Процесс термообработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Растворное отжиг	1010 - 1120 / 1850 - 2050	30 минут	Воздух или вода	Растворяет карбиды, улучшает коррозионную стойкость
Снятие напряжений	400 - 600 / 752 - 1112	1 час	Воздух	Снижает остаточные напряжения

Процессы термообработки, такие как растворное отжиг, имеют важное значение для оптимизации микроструктуры нержавеющей стали 317L, повышая ее коррозионную стойкость и механические свойства.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора
Химическая обработка	Реакторы и теплообменники	Высокая коррозионная стойкость, прочность	Подходит для агрессивных сред
Морская	Строительство судов и сооружений на шельфе	Отличная стойкость к питтингу	Долговечность в соленой среде
Пищевая обработка	Оборудование и резервуары для хранения	Коррозионная стойкость, легкость очистки	Соответствие гигиеническим стандартам
Фармацевтическая	Биореакторы и контейнеры для хранения	Неактивные, высокая чистота	Критически важно для целостности продукта

Другие применения включают:
* - Нефтяные и газовые трубопроводы
* - Оборудование для генерации энергии
* - Оборудование для производства фармацевтики

Выбор нержавеющей стали 317L в этих применениях в основном обусловлен ее превосходной коррозионной стойкостью и механическими свойствами, которые необходимы для поддержания целостности и производительности в сложных условиях.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие замечания

Особенность/Свойство	Нержавеющая сталь 317L	Нержавеющая сталь 316L	Нержавеющая сталь 304	Краткая заметка о плюсах/минусах или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая прочность на разрыв	Хорошая прочность на разрыв	Умеренная прочность на разрыв	317L предлагает более высокую прочность и коррозионную стойкость
Ключевой аспект коррозии	Отлично в хлоридах	Хорошо в хлоридах	Умеренно в хлоридах	317L превосходит в агрессивных средах
Свариваемость	Отлично	Отлично	Хорошо	317L не требует постсварочной обработки
Обрабатываемость	Умеренная	Умеренная	Высокая	317L сложнее обрабатывать
Формуемость	Хорошая	Хорошая	Отличная	317L может потребовать больше усилий при формировании
Приблизительная относительная стоимость	Выше	Умеренная	Ниже	Стоимость может повлиять на выбор
Типичная доступность	Умеренная	Высокая	Очень высокая	Доступность может повлиять на сроки проектов

При выборе нержавеющей стали 317L важны такие факторы, как стоимость, доступность и требования конкретного применения. Ее уникальные свойства делают ее отличным выбором для требовательных условий, но более высокая стоимость и более низкая обрабатываемость по сравнению с другими классами могут повлиять на решения.

В заключение, нержавеющая сталь 317L является универсальным материалом, который превосходно показывает себя в коррозионной стойкости и механической прочности, что делает ее подходящей для широкого спектра применений в отраслях, где долговечность и надежность имеют первостепенное значение.