Труби з нержавіючої сталі 316 Vs. 316L: напівпровідникові проекти

Якщо ви купуєте труби з нержавіючої сталі 316L для напівпровідникових заводів-незалежно від того, для газу UHP, надчистої води (UPW), доставки хімікатів чи трубопроводів обладнання-ціна та товщина стінки — це не єдині фактори, які слід враховувати. Напівпровідникові проекти приділяють більшу увагу чистоті матеріалу, шорсткості внутрішньої поверхні, якості електрополірування (EP), зварюваності, контролю частинок, чистій упаковці та відстежуванню теплового числа.

 

Єдина фундаментальна відмінність між 316 і 316L полягає у вмісті вуглецю (менше або дорівнює 0,08% проти менше або дорівнює 0,03%), але це безпосередньо визначає ризик міжкристалітної корозії після зварювання. Клас 316 може пройти сенсибілізацію всього за 50 секунд при 650 градусах, тоді як 316L вимагає 8 годин; ця тисячо{11}}різниця є основною причиною, чому 316L вибрано для систем напівпровідникових трубопроводів.

 

316 проти . 316L:Хімічний склад

елемент	316 (мас.%)	316 л (мас.%)
Карбон (C)	Менше або дорівнює 0,08	Менше або дорівнює 0,03
Хром (Cr)	16.00–18.00	16.00–18.00
Нікель (Ni)	10.00–14.00	10.00–14.00
Молібден (Mo)	2.00–3.00	2.00–3.00
Марганець (Mn)	Менше або дорівнює 2,00	Менше або дорівнює 2,00
Кремній (Si)	Менше або дорівнює 0,75	Менше або дорівнює 0,75
Фосфор (P)	Менше або дорівнює 0,045	Менше або дорівнює 0,045
Сірка (S)	Менше або дорівнює 0,030	Менше або дорівнює 0,030
Азот (N)	Менше або дорівнює 0,10	Менше або дорівнює 0,10

 

Примітка:Хоча різниця у вмісті вуглецю невелика (0,05 відсоткових пунктів), вона має серйозний вплив на мікроструктуру після-зварювання. Вуглець поєднується з хромом, утворюючи карбіди Cr₂₃C₆ (у яких вміст хрому може досягати до 70 мас.%), що призводить до виснаження хрому біля меж зерен. Через низький загальний вміст вуглецю 316L утворює обмежену кількість карбідів, що призводить до значно нижчого ступеня виснаження хромом на межі зерен, ніж у 316.

 

 

316 проти . 316L (відпалений, ASTM A269):Механічна властивість

Власність	TP316	TP316L
Міцність на розрив (мін.)	515 МПа	485 МПа
Межа текучості, 0,2% (мін.)	205 МПа	170 МПа
Подовження	Більше або дорівнює 40%	Більше або дорівнює 40%
Твердість (HB макс.)	217	217
PREN	25–28	25–28

 

 

316 проти . 316L: Сенсибілізація та міжкристалічна корозія

Коли аустенітну нержавіючу сталь піддають температурному діапазону 425–850 градусів -діапазон, який неминуче перетинає зона термічного-впливу (HAZ) під час термічних циклів зварювання-вуглець реагує з хромом з утворенням карбідів хрому (M₂₃C₆, головним чином Cr₂₃C₆). Ці карбіди виділяються вздовж меж зерен, причому вміст хрому досягає 70 мас.%. Цей осад виснажує хром у областях, прилеглих до меж зерен, утворюючи «збіднену-хромом зону». У цій зоні вміст хрому падає нижче 12,5% порогу, необхідного для пасивації, що призводить до значного зниження корозійної стійкості та призводить до міжкристалічної корозії (IGC).

Оцінка	Вміст вуглецю	Час сенсибілізації при 650 градусах	Відносна різниця
316	Менше або дорівнює 0,08%	~50 секунд	1×
316L	Менше або дорівнює 0,03%	~8 годин	~1,000×

 

316 проти . 316L: відмінності в продуктивності зварювання

У системах напівпровідникових трубопроводів використовується автоматичний орбітальний GTAW, що вимагає великої кількості високо-якісних повторюваних зварних швів. Продуктивність зварювання є вирішальним фактором у виборі між матеріалами 316 і 316L.

Продуктивність зварювання	316	316L
Ризик сенсибілізації після-зварювання	Високий (~50 секунд при 650 градусах)	Дуже низька (~8 годин при 650 градусах)
Міжкристалічна корозія після-зварювання	Існує ризик (руйнування зварного шва)	Висока стійкість
Сенсибілізація HAZ (DOS)	Може перевищувати 1%	<1%
Випадання карбіду в зоні зварювання	Значний (видно SEM)	Слідові кількості (важко виявити SEM)
Назад-Продувка Захист аргоном	Потрібна, з подовженим охолодженням	Обов'язково (стандартна процедура)
Стійкість до-корозії після зварювання	Зменшено через виснаження хрому на межах зерен	Загалом доглянутий
Рекомендоване застосування	Вимоги до -зварювальних застосувань або високотемпературної міцності	Кращий вибір для зварних систем трубопроводів

 

316 проти . 316L: відмінності в обробці поверхні

Можуть пройти як 316, так і 316Lяскравий відпал (BA)іелектрополірування (ЕП). Однак через низький вміст вуглецю 316L загалом забезпечує -якіснішу пасивну плівку після електрополірування, що призводить до кращої стійкості до корозії.

Метод лікування	316	316L	Відмінність / Пояснення
Яскравий відпал (BA)	в наявності	в наявності	316L зазвичай забезпечує більш однорідну поверхню
Електрополірування (EP)	в наявності	Бажано	316L утворює більш щільну пасивну плівку після EP
Ra After EP (стандарт)	Менше або дорівнює 0,25 мкм	Менше або дорівнює 0,25 мкм	Обидва можуть досягти однакової шорсткості поверхні
Ra After EP (преміум)	Менше або дорівнює 0,13 мкм	Менше або дорівнює 0,13 мкм	316L може легше досягати цього рівня постійно

 

Чому напівпровідникова промисловість майже виключно використовує 316L замість 316?

Системи напівпровідникових трубопроводів вимагають інтенсивного орбітального зварювання, яке часто включає тисячі зварних з’єднань. З маркою 316 зона термічного -впливу (ЗТВ) дуже чутлива до сенсибілізації під час зварювання-, де карбіди хрому осідають уздовж меж зерен, що призводить до виснаження хрому-, що призводить до значного зниження стійкості до міжкристалітної корозії. Навпаки, завдяки надзвичайно низькому вмісту вуглецю, 316L демонструє ступінь сенсибілізації (DOS) менше 1% після зварювання, тобто його стійкість до корозії залишається практично незмінною. Крім того, стандарти промисловості напівпровідників, такі як SEMI F20 і ASTM A270, чітко вказують на використання 316L.

 

Стандарти промисловості напівпровідників для 316 і 316L

Стандарти напівпровідникової промисловості однозначно сприяють316L, а не 316для високо{0}}чистих трубопроводів:

Стандартний	Зазначений сорт	316 Застосовується	316L Застосовується
ПІВ F20	316L	немає	так
ASTM A270	316L	Ні (потрібно 316 л)	так
ASTM A312	TP316 / TP316L	Так (трубопровод-загального призначення)	Так (трубопровод-загального призначення)
ASME BPE	316L	немає	так

ПІВ F20визначає 316L для напівпровідникових трубопроводів загального-призначення, високої-чистоти та над-високої-чистоти, тоді як 316 не входить до його сфери застосування.ASTM A270сантехнічні трубки також вказують 316L для цих застосувань.ASTM A312це основна -специфікація трубопроводів загального призначення, яка охоплює як TP316, так і TP316L; однак напівпровідникові проекти зазвичай визначаютьTP316Lчерез низький вміст вуглецю, покращену стійкість до сенсибілізації зварювання та придатність для високо-чистого виробництва.

 

 

316 проти . 316L: Порівняння даних про корозію

У стані основного -металу (без зварювання) 316 і 316L мають дуже схожу стійкість до корозії, зі значеннями PREN зазвичай у діапазоні 25–28. Однак після зварювання швидкість їх корозії може суттєво відрізнятися в певних напівпровідникових-середовищах.

Середній / стан	316	316L
Вода високої-чистоти / DI вода (після зварювання)	0,10 мм/рік	0,03 мм/рік
10% H₂SO₄, 60 градусів	-	0,02 мм/рік
Занурення NaCl	-	0,4260 mpy
H₂SO₄ Занурення	-	2,5141 mpy
Середовище-, що містить фтор, 50 ppm F⁻, 60 градусів	-	~0,08 мм/рік
Середовище-, що містить фтор, F⁻ > 2000 ppm	-	>2 мм/рік

 

Постачальники труб з нержавіючої сталі 316L

Gnee постачає труби з нержавіючої сталі 316L для напівпровідникових проектів, охоплюючи високо{1}}технологічні трубопроводи, розподіл газу та системи водопостачання UPW/DI. Доступні варіанти включають трубки, що відповідають ASTM A270, ASTM A312 і ASME BPE-, з поверхнями BA/EP і контрольованим Ra менше або дорівнює 0,25 мкм або менше або дорівнює 0,13 мкм. Кожна партія може постачатися з EN 10204 3.1 MTC, PMI, перевіркою розмірів, перевіркою шорсткості поверхні, гідростатичними/вихровими-струмовими випробуваннями та відстеженням-теплового{11}}числа, підтримуючи високу-чистоту виробництва та вимоги щодо якості проекту.

Категорія товару	Оздоблення поверхні	Стандарти специфікації	Діапазон розмірів (OD)
Трубка BA (яскравий відпалений)	Ra Менше або дорівнює 0,4 мкм	ASTM A269 / A632	1/8" - 2"
EP трубка (електро-полірована)	Ra Менше або дорівнює 0,25 мкм	ASTM A269 / SEMI F19	1/8" - 2"
Безшовна труба	Холодно витягнуті/відпалені	ASTM A269	6 мм - 114.3 мм
Газопровід високої чистоти	Пасивований/ультра-чистий	ASTM A632 / SEMI F20	Індивідуальний
Колтюбінг	Яскравий відпалений	ASTM A269	1/4" - 1/2"

Якщо ви плануєте або реалізуєте відповідний проект, повідомте мене:
• Ви відповідаєте за спеціальні газові системи, системи надчистої води чи вакуумні/хімічні трубопроводи?
• Який приблизний технологічний вузол фабрики для пластин (наприклад, зрілий технологічний процес або вдосконалені вузли нижче 3 нм)?
Тоді я зможу надати вам більш конкретні рекомендації щодо вибору або встановлення стандартного обладнання.

Зв'язатися зараз

 

FAQ

З: Наскільки дорожчий 316L порівняно з 316?
A: Надбавка до ціни для 316L порівняно з 316 становить приблизно 15%, головним чином через довший час зневуглецювання, необхідний під час рафінування AOD. Враховуючи, що швидкість корозії після зварювання 316L становить одну-третину від 316 (0,03 проти . 0.10 мм/рік у надчистій воді) і що це усуває ризик переробки та простою виробництва, спричиненого сенсибілізацією зварного шва, ця премія в 15% є високо-рентабельною страховою інвестицією для напівпровідникових проектів.

 

З: Яка різниця між 316Ti і 316L?
A: 316Ti — це-стабілізована титаном версія 316; титан додається для переважного з’єднання з вуглецем, тим самим запобігаючи випаданню карбіду хрому, що робить його придатним для зварювання. Однак 316Ti на 15–30% дорожчий за 316L [18], і додавання титану може негативно вплинути на результати електрополірування (ЕП). Напівпровідникова промисловість переважно обирає 316L, а не 316Ti, оскільки низький-вуглецевий підхід 316L є більш економічним і забезпечує чудову обробку EP.

 

З: Що таке "подвійна сертифікація" 316/316L?
A: Деякі металургійні заводи маркують партії з вмістом вуглецю менше або рівним 0,03% як "подвійний сертифікат" 316/316L. Це означає, що партія відповідає як вимогам міцності 316 (хоча фактична міцність трохи нижча), так і вимогам щодо вмісту вуглецю 316L. Щоб уникнути плутанини, рекомендується вказувати 316L безпосередньо під час закупівлі.

 

Q: What are the disadvantages of 316L at high temperatures (>600 градусів)?
A: Межа текучості 316L швидше знижується при високих температурах (через низький вміст вуглецю, що призводить до слабшого зміцнення твердого-розчину). Для труб вихлопних газів або відпрацьованих газів, що працюють при температурі вище 600 градусів, 316 або 316H (з високим -вуглецем 316) є більш підходящим вибором. Однак, оскільки температура технологічного газопроводу на напівпровідникових фабриках зазвичай нижче 200 градусів, ця різниця не впливає.

 

З: Яка різниця між 316L VIM-VAR і стандартним 316L?
A: Стандартний 316L виготовляється за допомогою плавлення AOD (аргон-киснева декарбюрізація), тоді як VIM-VAR використовує подвійний-метод-вакуумно-індукційного плавлення (VIM) з подальшим вакуумно-дуговим переплавленням (VAR)-для зниження вмісту кисню до 15 частин на мільйон або менше та обмеження розміри включень до < 10 мкм. Напівпровідникові труби UHP (для прекурсорів ALD/CVD) вимагають матеріалів класу VIM-VAR, які мають надбавку до ціни на 30–50%.