316 ステンレス鋼 vs 304: 違い、耐食性、コスト、選び方

仕様以前の要点

最近、メンテナンス エンジニアから、化学薬品投与ラインの交換用フランジとして 304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼のどちらを購入すべきか尋ねられました。 316相場は約30％高だった。私の最初の質問は価格についてではなく、液体についてでした。ラインには 60 °C の希次亜塩素酸ナトリウムが送られていました。この 1 つの詳細で議論は解決します。316 を指定します。

直接的な結論は次のとおりです。 塩化物と温度が同時に存在する場合は 316 を選択してください ;環境が乾燥している、屋内、または軽度の腐食性しかない場合は、304 を選択してください。その理由はモリブデンです。 316には含まれています 2～3% モリブデン 、塩化物の攻撃に対して保護酸化膜を安定させます。 304にはモリブデンが含まれていません。強度や溶接性など、他のすべてはその違いよりも重要です。

316 と 304 の違い: 構成と機構

化学組成: 重要な 2 つの数字

公開されている AISI グレード表では、304 には 18 ～ 20% のクロムと 8 ～ 10.5% のニッケルが含まれています。 316 には 16 ～ 18% のクロム、10 ～ 14% のニッケル、さらに 2 ～ 3% のモリブデンが含まれています。一部の購入者は 316 のクロムがわずかに少ないことに混乱していますが、モリブデンが決定的な添加物です。それは塩化物に対する材料の反応を変えるものです。

機械的特性: 強度は同様、硬度はわずかに異なる

鍛造部品の図面には引張強度と降伏強度が記載されていますが、この 2 つのグレードはほぼ双子のようなものです。焼きなまし状態では、304 と 316 は両方とも約 515MPa の最小引張強度と約 205MPa の降伏強度を示します。 316 は若干硬く動作しますが、これは構造上の利点ではなく、工具の摩耗が少し多くなることで現れます。大型の鍛造リングやバルブボディの場合、実際の機械的結果はグレード名だけではなく、鍛造圧下と熱処理によって決まります。

モリブデンが 316 をスペシャリストにする理由

孔食抵抗当量数 (プレン) の公式 PREN = %Cr 3.3 x %Mo 16 x %N を使用すると、304 はおよそ 18 ～ 19 と計算され、316 はおよそ 24 ～ 25 と計算されます。ギャップはほぼ完全にモリブデンによって駆動されます。 PREN が高いほど、塩化物含有媒体における孔食や隙間腐食に対する耐性が優れていることを意味します。これは、腐食技術者が 304 と 316 の実際的な違いを説明する標準的な方法です。

耐食性: 本当の物差し

塩化物がステンレス鋼を攻撃する仕組み

どちらのグレードも酸化クロム皮膜を形成しますが、塩化物イオンがその皮膜を攻撃します。小さな局所的な欠陥がピットになります。停滞した高塩化物条件では、ピットは隙間腐食に発展します。最も危険な故障モードは塩化物応力腐食割れで、約 60 °C を超えると発生する可能性が高くなります。 304 は、塩化物が存在する場合、その範囲で影響を受けやすくなります。 316 は、より高い塩化物レベルと温度を処理します。リスクを排除するものではありませんが、閾値は大幅に変化します。

304 が依然として賢い選択であるところ

• 食品サービスのカウンターや厨房機器。表面は塩素に浸さずに洗浄されています。
• 屋内建築金物、手すり、フレーム。
• 淡水配管、タンク、醸造設備。
• 塩害にさらされない自動車トリムとファスナー。

海洋および化学物質への曝露: 316 の支払い時期

沿岸の大気では、塩飛沫が表面に沈降します。塩化物を多く含む堆積物の下では、304 には数か月以内に錆びの縞模様が現れることがあります。 316 はこれにずっと長く抵抗します。海水への直接浸漬では、多くのフランジ、継手、バルブ本体の最低グレードは 316 です。次亜塩素酸ナトリウムを使用する化学プロセス、または室温以上で塩化物を運ぶ液体を使用すると、2 つのグレードがすぐに分離されます。部品に海水または塩素ベースのプロセス水がかかる場合は、316 を選択してください。

コスト、製造、および実際的なトレードオフ

素材のプレミアムだけがすべてではない

多くの地域における現在の販売業者の価格設定では、316 の価格は 304 より 1 トンあたり 25 ～ 35% 高くなっています。しかし、鍛造部品の場合、材料費はコストの一部にすぎません。加熱、金型の摩耗、機械加工、熱処理はどちらのグレードでも同様です。 30% の材料プレミアムは、完成したコンポーネントの 10 ～ 15% の増加になる可能性があります。両方のグレードの見積もりを鍛造業者に依頼することが、本当の違いを確認する唯一の方法です。

機械加工と溶接の習慣

機械工は、316 の加工硬化が 304 よりもわずかに速いことによく気づきます。切削速度は 5 ～ 10% 下げる必要がある場合があります。どちらのグレードでも溶接は簡単ですが、厚い部分の場合は、低炭素バージョンの 304L および 316L がより安全な選択です。鍛造部品の図面をお送りいただく際には、納品後に溶接を行うかどうかを明記してください。この詳細によってカーボンのグレードが決まり、最終価格に影響します。

リードタイムと可用性

304 は、ほとんどの工場のデフォルトの在庫グレードです。 316 は、特定のメルトとしてより頻繁にスケジュールされます。標準バーの場合、リードタイムの​​差はわずかです。大型のカスタム鍛造品、直径 6 m を超えるリング、または 18 t を超えるコンポーネントの場合、ビレットの在庫がない場合、316 には数週間かかる場合があります。で 江陰にある当社の工場 製造ウィンドウは材料価格と同じくらい重要であることが多いため、すべての大型リングおよびバルブ鍛造品について両方のグレードを検討します。

鍛造メーカーは 304 と 316 をどう見ているか

江陰にある当社の鍛造施設では、316 をより優れたステンレスとして扱っていません。私たちはこれを塩化物環境におけるより良い解決策として扱います。私たちが引用する図面には、バルブ本体、石油およびガスの継手、鉱山機械のコンポーネントという 3 つの共通の形状が共有されています。通常、グレードの選択は各グレードでどのように行われるかを次に示します。

バルブ鍛造品および流量制御コンポーネント

淡水ラインの標準的なゲート バルブの場合、304 が選択されることがよくあります。化学バルブ、船舶バルブ、またはプロセス塩化物にさらされるトリムを備えた高圧ボールバルブの場合、仕様は通常 316 に跳ね上がります。316 が提供する腐食代は不都合ではありません。それは、10 年持続するバルブと、1 回のメンテナンス サイクル後に穴あきが始まるバルブの違いです。

鍛造ボディの品質はグレードと同じくらい重要です。健全な鍛造により、腐食の開始点となる可能性のある微細偏析や内部の折り目が回避されます。に関するメモを参照してください バルブ鍛造の品質管理 .

プロジェクト固有の見積もりについては、 鍛造バルブ部品 304 と 316 の両方で、小さなトリムピースから完全に機械加工されたボディまでのジオメトリが用意されています。

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石油、ガス、石油化学装置

石油およびガス施設には塩化物が豊富に含まれています。生産水、完成液、海洋プラットフォームの空気はすべて、オーステナイト系ステンレス鋼を攻撃します。この分野では、フランジ、リング、および計器マニホールドのデフォルトとして 316 がよく使用されます。 304 は主に、塩化物が存在しない上部構造部品および乾式ガス処理に発生します。

これらのコンポーネントの多くは鍛造されてから配管システムに溶接されるため、低炭素 316L バージョンが指定されることがよくあります。私たちの 石油およびガスの石油化学鍛造品 これらのグレード範囲のシームレスリング、クローズドダイバルブボディ、オープンダイフランジをカバーします。

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鉱山機械および研磨加工領域

鉱山では、摩耗が摩耗を支配する傾向があり、304 も 316 も摩耗グレードの鋼ではありません。しかし、酸性または塩化物の豊富な水を使用するシュート、洗浄装置、浮選セル、浸出回路では依然として腐食が発生します。これらの領域では、316 は 304 よりも目に見えて寿命が長くなります。コンベア カバーや構造サポートなどの埃が多く乾燥したコンポーネントの場合、304 は依然としてコスト効率の高い選択肢です。

私たちの 鉱山機械の鍛造品 両方のオーステナイトグレードのシャフト、ギア、リング、カスタム形状が含まれます。

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見積もり前に適切なグレードを確認する方法

グレードノートのない図面が到着した場合、流体の組成、塩化物レベル、動作温度、納品後に部品が溶接されているかどうかの 4 つの項目を尋ねます。通常、答えは 304 または 316 を選択するのに十分です。同じ規律により、偽造価格が管理されます。私たちの 鍛造と機械加工の能力 グレードを変更せずにプロセスを調整できます。

事例: 同じ鍛造フランジ、2 つのステンレスグレード

沿岸処理工場向けの 12 インチ クラス 150 フランジを考えてみましょう。これはパイプラック内に置かれ、海洋空気にさらされ、時折、500 ppm の塩化物を含む 40 °C のプロセス水で洗浄されます。グレードノートのない図面は、304 または 316 のいずれかで作成できます。2 つのオプションを比較すると次のようになります。

重要なのは、316 が常に優れているということではありません。ポイントは、 同じ寸法、同じ鍛造プロセスのフランジ 同じ場所でもまったく異なる耐用年数を実現できます。 304 フランジは購入価格が安く、ドライなインテリア ラインには依然として適している可能性があります。塩化物と接触する可能性がある場合は、316 フランジの方が安全です。

304 または 316 を選択するための実用的なチェックリスト

注文書を発行する前にこれを使用します。

1. 塩素源を特定します。 海水、漂白剤、道路用塩、冷却水、プロセス化学薬品はすべて重要です。存在する場合は、316 がデフォルトです。
2. 動作温度を確認してください。 約 60 °C を超えると、304 の塩化物応力腐食割れのリスクが急激に高まります。 316 は安全範囲を広げます。
3. 部品の総コストから材料費を分離します。 多くの場合、30% の材料プレミアムは、鍛造部品では 10 ～ 15% の増加にすぎません。決定する前に両方のグレードを見積もってください。
4. 溶接計画を確認してください。 後から鍛造溶接する場合は304Lまたは316Lをご依頼ください。
5. ビレットのトレーサビリティと熱処理についてお問い合わせください。 鍛造部品の信頼性は、その原材料と同等です。
6. アプリケーションが限界に達している場合は、テストします。 304 クーポンと 316 クーポンを実際のサービス媒体に 1 か月間ドロップします。それは推測に勝ります。

よくある質問

316 ステンレス鋼は 304 よりも強いですか?

焼きなまし状態では、どちらのグレードも同じ最小引張強さ約 515 MPa と降伏強さ約 205 MPa を持ちます。鍛造部品の場合、強度はグレードよりも鍛造圧下と熱処理に大きく依存します。強度を高めるために 304 も 316 も選択しません。

304 ステンレス鋼は錆びますか?

はい、不動態酸化皮膜が塩化物に侵されると発生します。沿岸環境や化学環境では、304 の表面に錆や孔食が発生する可能性があります。ステンレスという言葉は耐腐食性を意味するものではありません。

316 ステンレス鋼の方が高価なのはなぜですか?

2 ～ 3% のモリブデンと 304 よりわずかに多いニッケルが含まれています。両方の元素により溶融物のコストが増加します。これらと同じ添加物がまさに耐塩化物性を向上させます。

304 ステンレス鋼は食品に安全ですか?

はい、304 は一般的な食品接触グレードです。 316 は、孔食に対する耐性が優れているため、強力な洗剤や塩分の多い食品の下で使用することが推奨されます。

316は磁性を持っていますか?

304 と 316 は両方とも、通常、完全な焼きなまし後は非磁性になります。激しい冷間加工や鍛造により、どちらのグレードもわずかに磁性を帯びる可能性があります。磁気はグレードを識別する信頼できる方法ではありません。

海洋ドック用途には 316 を選択する必要がありますか?

はい、316 は海水にさらす場合の実用的な最小値です。海水が 304 と直接接触すると、通常、短期間で孔食や錆びが発生します。