สกรูสแตนเลสความแข็งแรงสูง | แรงดึง การกัดกร่อน

ความต้านแรงดึง – ระดับของคุณสมบัติ เกรด และประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริง

ความต้านทานแรงดึงของสกรูสแตนเลสถูกกำหนดตามระดับคุณสมบัติ (คล้ายกับเกรดเหล็กกล้าคาร์บอน 8.8, 10.9, 12.9) แต่มีหมายเลขต่างกัน ด้านล่างนี้คือการเปรียบเทียบความต้านทานแรงดึงของเกรดสแตนเลสอย่างครอบคลุมตามมาตรฐาน ISO 3506-1 (คุณสมบัติทางกลของตัวยึดสแตนเลสที่ทนต่อการกัดกร่อน)

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับคลาสคุณสมบัติของสกรูสเตนเลส สกรูสแตนเลสต่างจากสกรูเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีเครื่องหมาย 8.8, 10.9 (โดยที่ตัวเลขแรกคือ 1/100 ของความต้านทานแรงดึงในหน่วย MPa) สกรูสแตนเลสใช้ระดับคุณสมบัติหลักเดียวหรือสองหลัก: คลาส 50 (แรงดึงขั้นต่ำ 500 MPa), คลาส 70 (700 MPa), คลาส 80 (800 MPa) คลาส 100 (1,000 MPa) มีให้สำหรับเกรดชุบแข็งด้วยการตกตะกอน ระดับคุณสมบัติจะประทับบนหัวสกรู (เช่น A2-70 สำหรับสเตนเลส 304, คลาส 70; A4-80 สำหรับสเตนเลส 316, คลาส 80) สำหรับการใช้งานที่มีความแข็งแรงสูง ให้ระบุ A4-80 (316, 800 MPa) หรือสูงกว่า อย่าถือว่าสกรูสแตนเลสทั้งหมดมีความแข็งแรงสูง - มาตรฐาน A2-50 (304, 500 MPa) มีความแข็งแรงเพียง 60-70 เปอร์เซ็นต์ของสกรูเหล็กกล้าคาร์บอนเกรด 8.8 (800 MPa)

การทำงานเย็นจะเพิ่มความแข็งแรงโดยไม่ต้องใช้ความร้อน เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก (304, 316) ไม่สามารถผ่านความร้อนเพื่อเสริมกำลังได้ อย่างไรก็ตาม การทำงานเย็น (การรีดเกลียว การขึ้นรูปหัว และการวาดลวด) จะเพิ่มความต้านทานแรงดึง สกรูที่ทำจากลวดเย็นสามารถมีคลาส 80 (800 MPa) เทียบกับคลาส 50-70 สำหรับงานที่ไม่เย็น สำหรับการใช้งานที่ต้องการมากกว่า 800 MPa จำเป็นต้องใช้เกรดมาร์เทนซิติกหรือการชุบแข็งแบบตกตะกอน อย่างไรก็ตาม เกรดเหล่านี้มีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า (ดูส่วนที่ 2)

ข้อกำหนดด้านแรงดึงตามการใช้งานจริง:

• งานเบา (เฟอร์นิเจอร์ อิเล็กทรอนิกส์ ผนังเบา): 400-500 MPa – A2-50 (304, คลาส 50) เพียงพอ
• การก่อสร้างทั่วไป (ราวจับ, ฉากยึดโครงสร้าง, พื้นภายนอกอาคาร): 600-800 MPa - แนะนำ A2-70 หรือ A4-70 (700 MPa)
• ฮาร์ดแวร์ทางทะเล หน้าแปลนโรงงานเคมี การสั่นสะเทือนสูง: 800-1,000 MPa – A4-80 (316, 800 MPa) หรือ 410/431 martensitic (900-1,000 MPa) พร้อมการเคลือบเพื่อการกัดกร่อน
• การบินและอวกาศ เครื่องจักรกลหนัก นิวเคลียร์: 1,000-1,200 MPa – 17-4 PH (630) หรือดูเพล็กซ์ 2205

ตัวอย่างกรณี: โครงการก่อสร้างท่าเรือชายฝั่งใช้สกรู A2-70 (304, 700 MPa) สำหรับการเชื่อมต่อราวบันได หลังจากผ่านไป 18 เดือน ร้อยละ 30 แสดงการกัดกร่อนของรอยแยกที่โคนด้าย (ดูส่วนที่ 2) ซึ่งจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ การเปลี่ยนทดแทนใช้สกรู A4-80 (316, 800 MPa) พร้อมการเคลือบ PTFE หลังจากผ่านไป 4 ปี การกัดกร่อนเป็นศูนย์และไม่มีการลดทอนความแข็งแรง แม้จะมีระดับแรงดึงเท่ากัน แต่ความต้านทานการเกิดรูพรุนที่เหนือกว่าของโลหะผสม 316 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางทะเล

ความต้านทานการกัดกร่อน – เปรียบเทียบเกรดออสเทนนิติก มาร์เทนซิติก และดูเพล็กซ์

ความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสมาจากชั้นโครเมียมออกไซด์แบบพาสซีฟ อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบโลหะผสมที่แตกต่างกัน (โครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม ไนโตรเจน) มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานต่อการเกิดรูพรุน การกัดกร่อนตามรอยแยก และการแตกร้าวจากการกัดกร่อนโดยความเค้น ด้านล่างนี้คือการเปรียบเทียบโดยละเอียดโดยอิงตามการทดสอบมาตรฐานและประสิทธิภาพภาคสนาม

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) เป็นตัวชี้วัดหลัก เพรน = %Cr 3.3 x %Mo 16 x %N ค่า PREN ที่สูงขึ้นหมายถึงความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ได้ดีขึ้น 304 (PREN 18-20) เหมาะสำหรับการใช้งานในร่มและกลางแจ้งในชนบท 316 (PREN 24-26) เติมโมลิบดีนัม 2-3 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดรูพรุนได้อย่างมาก สำหรับบริเวณที่มีน้ำกระเซ็นในทะเลหรือสระว่ายน้ำ (คลอรีนสูง) แนะนำให้ใช้ PREN ที่สูงกว่า 32 - ดูเพล็กซ์ 2205 หรือเกรดออสเทนนิติกขั้นสูง (904L, 254SMO) สำหรับการใช้งานทางทะเลที่จมอยู่ใต้น้ำ ต้องใช้ PREN สูงกว่า 40 (เกรดพิเศษที่ไม่มีในผลิตภัณฑ์สกรูมาตรฐานทั่วไป)

เกรดมาร์เทนซิติก (410, 420, 431) มีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า เนื่องจากเกรดเหล่านี้มีโครเมียมต่ำกว่า (12-14 เปอร์เซ็นต์เทียบกับ 18 เปอร์เซ็นต์สำหรับ 304) และมีนิกเกิลหรือโมลิบดีนัมเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย PREN ของพวกมันจึงอยู่ที่ 14-18 ซึ่งคล้ายกับสเตนเลส 430 พวกเขาจะขึ้นสนิมในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง โดยเฉพาะใกล้ชายฝั่งหรือในบรรยากาศอุตสาหกรรม หากต้องการความแข็งแรงสูง (1,000-1,200 MPa) สำหรับการใช้งานกลางแจ้ง จะต้องเคลือบสกรูมาร์เทนซิติก (ชุบสังกะสี Dacromet หรือ PTFE) สกรู 410 ที่ไม่เคลือบผิวจะแสดงสนิมสีแดงภายใน 50-150 ชั่วโมงในการทดสอบสเปรย์เกลือ - เทียบเท่ากับการสัมผัสชายฝั่ง 2-6 สัปดาห์ สำหรับการใช้งานทางทะเล ห้ามเลือกมาร์เทนซิติกโดยไม่มีการเคลือบ

ความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษสำหรับตัวยึด: สกรูมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนตามรอยแยกและการกัดกร่อนของกัลวานิกเป็นพิเศษ การกัดกร่อนตามรอยแยกเกิดขึ้นในหุบเขาเกลียวซึ่งมีระดับออกซิเจนต่ำ 316 มีความทนทานมากกว่า 304 มาก แต่แม้แต่ 316 ก็ต้องเผชิญกับการกัดกร่อนตามรอยแยกหากรวมตัวกันในน้ำทะเลนิ่งเป็นเวลาหลายเดือน การกัดกร่อนแบบกัลวานิกเกิดขึ้นเมื่อเหล็กสแตนเลสสัมผัสกับโลหะมีตระกูลน้อยกว่า (อะลูมิเนียม เหล็กคาร์บอน) ในอิเล็กโทรไลต์ (น้ำเกลือ) สแตนเลสทำหน้าที่เป็นแคโทด เร่งการกัดกร่อนของโลหะอื่นๆ วิธีแก้ไข: แยกด้วยแหวนรองไนลอน ใช้วัสดุที่เข้ากันได้ หรือใช้น้ำยาซีลเพื่อป้องกันอิเล็กโทรไลต์เข้าไป

ความต้านทานการกัดกร่อนตามสภาพแวดล้อม:

• ภายในอาคาร แห้ง (สำนักงาน บ้าน HVAC): งานเกรดสแตนเลสทุกชนิด (ขั้นต่ำ 304) การกัดกร่อนไม่ใช่เรื่องน่ากังวล
• กลางแจ้ง ภายในประเทศ (ไม่ใช่ชายฝั่ง มลพิษต่ำ): 304 ยอมรับได้ 10-20 ปี 316 แนะนำสำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นหรือโครงสร้างที่สำคัญ
• กลางแจ้ง, ชายฝั่งทะเล (ภายใน 5 กม. จากมหาสมุทร): ขั้นต่ำ 316 304 จะแสดงสนิมภายใน 2-5 ปี ดูเพล็กซ์แนะนำสำหรับการพ่นเกลือโดยตรง
• ทางทะเล (เรือ ท่าเรือ จมอยู่ใต้น้ำ): ดูเพล็กซ์ 2205 หรือ 316 พร้อมการเคลือบหนา 316 เพียงอย่างเดียวจะเกิดการกัดกร่อนที่รอยแยกที่เกลียวภายใน 3-7 ปีของการแช่อย่างต่อเนื่อง
• โรงงานเคมี สระว่ายน้ำ น้ำเสีย: 316 หรือสูงกว่า 304 ทำงานล้มเหลวอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่มีคลอรีน (เกิดหลุมภายในไม่กี่เดือน)
• การแปรรูปอาหาร การแพทย์: 316 (สำหรับความต้านทานการกัดกร่อนต่อสารทำความสะอาดและกรด) หรือ 304 (สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงน้อยกว่า)

สำหรับ สกรูสแตนเลสความแข็งแรงสูง ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการ ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดจะรักษาสมดุลระหว่างความต้านทานแรงดึงและความต้านทานการกัดกร่อน สำหรับความแข็งแรงสูง (800 MPa) และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ตัวเลือกมีจำกัด: A4-80 (316, งานเย็นถึง 800 MPa) เป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุด สำหรับ 1,000 MPa ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเท่ากับ 316 จำเป็นต้องใช้ duplex 2205 หรือ 17-4 PH (630) แต่ทั้งสองมีราคาสูงกว่ามากและมีความพร้อมใช้งานต่ำกว่า สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ที่ต้องการทั้งความแข็งแรงสูงและความต้านทานการกัดกร่อน A4-80 (316, คลาส 80) ให้ความคุ้มค่าที่ดีที่สุด โดยให้ความต้านทานแรงดึง 800 MPa และความต้านทานการเกิดรูพรุนที่ดีเยี่ยม (PREN 24-26)

ตารางการเลือกใช้งานจริง – การจับคู่สกรูให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน

จากข้อมูลข้างต้น ให้ใช้กรอบงานนี้เพื่อเลือกสิ่งที่เหมาะสม สกรูสแตนเลสความแข็งแรงสูง สำหรับความต้องการเฉพาะของคุณ

ที่ สกรูสแตนเลสความแข็งแรงสูง ตลาดจำเป็นต้องเลือกโลหะผสมอย่างระมัดระวัง - ความต้านทานแรงดึงและความต้านทานการกัดกร่อนมักจะต้องแลกมาด้วย เกรดออสเทนนิติก (304, 316) มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีที่สุด แต่มีความแข็งแรงต่ำกว่า (สูงสุด 800 MPa) เกรด Martensitic และ PH มีความแข็งแรงสูงกว่า (1,000-1,200 MPa) แต่มีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า โดยต้องใช้การเคลือบสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงที่สุด (การก่อสร้างชายฝั่ง โรงงานเคมี การแปรรูปอาหาร) A4-80 (316, คลาส 80) ให้ความสมดุลที่เหมาะสม: ความต้านทานแรงดึง 800 MPa และความต้านทานการกัดกร่อน PREN 24-26 For extreme environments (continuous seawater immersion, high-chloride chemicals), upgrade to duplex stainless (PREN 32-38) despite the 2-3x cost premium. ขอรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) สำหรับการใช้งานที่สำคัญเสมอ – ตรวจสอบทั้งผลการทดสอบแรงดึง (ISO 3506-1) และความต้านทานการเกิดรูพรุน (ASTM G48 สำหรับการทดสอบเฟอร์ริกคลอไรด์) ด้วยการเลือกเกรดและข้อกำหนดการเคลือบที่เหมาะสม สกรูสแตนเลสความแข็งแรงสูงจึงให้บริการโดยไม่ต้องบำรุงรักษานาน 20-50 ปี