Rúry z nehrdzavejúcej ocele 316 Vs. 316L: polovodičové projekty

Ak získavate rúrky z nehrdzavejúcej ocele 316L pre polovodičové továrne-či už pre plyn UHP, ultračistú vodu (UPW), dodávku chemikálií alebo potrubia zariadení-samotná cena a hrúbka steny nie sú jedinými faktormi, ktoré treba zvážiť. Polovodičové projekty kladú väčší dôraz na čistotu materiálu, drsnosť vnútorného povrchu, kvalitu elektrolytického leštenia (EP), zvárateľnosť, kontrolu častíc, čisté balenie a sledovateľnosť tepelného čísla.

 

Jediný zásadný rozdiel medzi 316 a 316L spočíva v ich obsahu uhlíka (menej než alebo rovný 0,08 % vs. menší alebo rovný 0,03 %), čo však priamo určuje riziko medzikryštalickej korózie po zváraní. Stupeň 316 môže podstúpiť senzibilizáciu len za 50 sekúnd pri 650 stupňoch, zatiaľ čo 316L vyžaduje 8 hodín; tento tisíc{11}}násobný rozdiel je hlavným dôvodom, prečo je 316L vybraný pre polovodičové potrubné systémy.

 

316 vs. 316L:Chemické zloženie

Prvok	316 (hmotn. %)	316 l (hmotn. %)
uhlík (C)	Menšie alebo rovné 0,08	Menšie alebo rovné 0,03
chróm (Cr)	16.00–18.00	16.00–18.00
nikel (Ni)	10.00–14.00	10.00–14.00
molybdén (Mo)	2.00–3.00	2.00–3.00
mangán (Mn)	Menšie alebo rovné 2,00	Menšie alebo rovné 2,00
kremík (Si)	Menšie alebo rovné 0,75	Menšie alebo rovné 0,75
fosfor (P)	Menšie alebo rovné 0,045	Menšie alebo rovné 0,045
síra (S)	Menšie alebo rovné 0,030	Menšie alebo rovné 0,030
dusík (N)	Menšie alebo rovné 0,10	Menšie alebo rovné 0,10

 

Poznámka:Aj keď je rozdiel v obsahu uhlíka malý (0,05 percentuálneho bodu), má zásadný vplyv na mikroštruktúru po zváraní-. Uhlík sa spája s chrómom a vytvára karbidy Cr23C6 (v ktorých môže obsah chrómu dosiahnuť až 70 % hmotn.), čo vedie k vyčerpaniu chrómu v blízkosti hraníc zŕn. Vďaka nízkemu celkovému obsahu uhlíka tvorí 316L obmedzené množstvo karbidov, čo vedie k úbytku chrómu na hraniciach zŕn, ktorý je oveľa nižší ako pri 316.

 

 

316 vs. 316L (žíhané, ASTM A269):Mechanická vlastnosť

Nehnuteľnosť	TP316	TP316L
Pevnosť v ťahu (min.)	515 MPa	485 MPa
Medza klzu, 0,2 % (min.)	205 MPa	170 MPa
Predĺženie	Väčšie alebo rovné 40 %	Väčšie alebo rovné 40 %
Tvrdosť (HB max.)	217	217
PREN	25–28	25–28

 

 

316 vs{1}}L: Senzibilizácia a medzikryštalická korózia

Keď je austenitická nehrdzavejúca oceľ vystavená teplotnému rozsahu 425 – 850 stupňov -rozsah, ktorým nevyhnutne prechádza tepelne-ovplyvnená zóna (HAZ) počas tepelných cyklov zvárania-uhlík reaguje s chrómom za vzniku karbidov chrómu (M₂₃C₂, predovšetkým Cr₂). Tieto karbidy sa zrážajú pozdĺž hraníc zŕn, pričom obsah chrómu dosahuje až 70 % hmotn. Toto zrážanie vyčerpáva chróm z oblastí susediacich s hranicami zŕn a vytvára „zónu ochudobnenú o chróm-“. V tejto zóne obsah chrómu klesne pod 12,5% prah potrebný na pasiváciu, čo vedie k výraznému zníženiu odolnosti proti korózii a výsledkom je medzikryštalická korózia (IGC).

stupeň	Obsah uhlíka	Čas senzibilizácie pri 650 stupňoch	Relatívny rozdiel
316	Menšie alebo rovné 0,08 %	~50 sekúnd	1×
316L	Menšie alebo rovné 0,03 %	~8 hodín	~1,000×

 

316 vs. 316L: Rozdiely vo výkone zvárania

Polovodičové potrubné systémy využívajú automatické orbitálne GTAW, čo si vyžaduje veľký počet-kvalitných a opakovateľných zvarov. Výkon zvárania je rozhodujúcim faktorom pri výbere medzi materiálmi 316 a 316L.

Výkon zvárania	316	316L
Riziko senzibilizácie zvaru-	Vysoká (~ 50 sekúnd pri 650 stupňoch)	Veľmi nízka (~ 8 hodín pri 650 stupňoch)
Medzikryštalická korózia po zvaru	Existuje riziko (rozpad zvaru)	Vysoká odolnosť
Senzibilizácia HAZ (DOS)	Môže prekročiť 1 %	<1%
Zrážanie karbidov v zóne zvaru	Významné (viditeľné pomocou SEM)	Stopové množstvá (ťažko zistiteľné pomocou SEM)
Späť-Vyčistiť ochranu argónu	Vyžaduje sa, s predĺženým chladením	Vyžaduje sa (štandardný postup)
Odolnosť proti korózii zvaru-	Znížené v dôsledku vyčerpania chrómu na hraniciach zŕn	Všeobecne udržiavané
Odporúčaná aplikácia	Ne-zvárané aplikácie alebo požiadavky na pevnosť pri vysokých{1}}teplotách	Preferovaná voľba pre zvárané potrubné systémy

 

316 vs. 316L: Rozdiely v povrchovej úprave

316 aj 316L môžu podstúpiťsvetlé žíhanie (BA)aelektrolytické leštenie (EP). Vďaka nižšiemu obsahu uhlíka však 316L vo všeobecnosti poskytuje po elektrolytickom leštení kvalitnejší-pasívny film, čo vedie k lepšej odolnosti voči korózii.

Spôsob liečby	316	316L	Rozdiel / Vysvetlenie
Svetlé žíhanie (BA)	K dispozícii	K dispozícii	316L vo všeobecnosti poskytuje rovnomernejší povrch
Elektroleštenie (EP)	K dispozícii	Preferované	316L tvorí po EP hustejší pasívny film
Ra po EP (štandard)	Menšie alebo rovné 0,25 μm	Menšie alebo rovné 0,25 μm	Obe môžu dosiahnuť rovnakú drsnosť povrchu
Ra po EP (Premium)	Menšie alebo rovné 0,13 μm	Menšie alebo rovné 0,13 μm	316L môže ľahšie dosiahnuť túto úroveň konzistentne

 

Prečo polovodičový priemysel takmer výlučne používa 316L namiesto 316?

Polovodičové potrubné systémy vyžadujú rozsiahle orbitálne zváranie, ktoré často zahŕňa tisíce zvarových spojov. Pri triede 316 je tepelne-zóna ovplyvnená teplom (HAZ) vysoko citlivá na senzibilizáciu počas zvárania,-kde sa karbidy chrómu zrážajú pozdĺž hraníc zŕn, čo vedie k vyčerpaniu chrómu-, čo vedie k výraznému zníženiu odolnosti voči medzikryštalickej korózii. Na rozdiel od toho, vďaka extrémne nízkemu obsahu uhlíka, 316L vykazuje po zváraní stupeň senzibilizácie (DOS) menší ako 1 %, čo znamená, že jeho odolnosť proti korózii zostáva v podstate nezmenená. Okrem toho štandardy polovodičového priemyslu ako SEMI F20 a ASTM A270 výslovne špecifikujú použitie 316L.

 

Polovodičové priemyselné štandardy pre 316 a 316L

Normy polovodičového priemyslu jednoznačne uprednostňujú316L namiesto 316pre aplikácie potrubia s vysokou{0}}čistotou:

Štandardné	Určený stupeň	316 Uplatniteľné	316L použiteľné
SEMI F20	316L	Nie	áno
ASTM A270	316L	Nie (vyžaduje sa 316 l)	áno
ASTM A312	TP316 / TP316L	Áno (všeobecné-potrubie)	Áno (všeobecné-potrubie)
ASME BPE	316L	Nie	áno

SEMI F20špecifikuje 316L pre všeobecné-účelové, vysoko{2}}čisté a ultra{3}}vysoko{4}}čisté polovodičové potrubné aplikácie, zatiaľ čo 316 nespadá do jeho materiálového rozsahu.ASTM A270sanitárne potrubie tiež špecifikuje 316L pre tieto aplikácie.ASTM A312je hlavná špecifikácia potrubia na všeobecné použitie-, ktorá pokrýva TP316 aj TP316L; projekty polovodičov však zvyčajne špecifikujúTP316Lkvôli nižšiemu obsahu uhlíka, zlepšenej odolnosti voči senzibilizácii zvaru a vhodnosti na výrobu s vysokou-čistotou.

 

 

316 vs. 316L:Porovnanie údajov o korózii

V základnom{0}}kove (bez zvárania) majú 316 a 316L veľmi podobnú odolnosť proti korózii s hodnotami PREN zvyčajne v rozsahu 25–28. Po zváraní sa však ich rýchlosť korózie môže v určitých prostrediach-súvisiacich s polovodičmi výrazne líšiť.

Stredná / Stav	316	316L
Vysoká{0}}čistota vody / deionizovaná voda (po zváraní)	0,10 mm/rok	0,03 mm/rok
10 % H2SO4, 60 stupňov	-	0,02 mm/rok
Ponorenie NaCl	-	0,4260 mpy
H₂SO₄ Ponorenie	-	2,5141 mpy
Médium s obsahom fluoridu-, 50 ppm F⁻, 60 stupňov	-	~0,08 mm/rok
Fluorid-obsahujúce médium, F⁻ > 2 000 ppm	-	>2 mm/rok

 

Dodávatelia rúr z nehrdzavejúcej ocele 316L

Gnee dodáva rúrky z nehrdzavejúcej ocele 316L pre polovodičové projekty, pokrývajúce vysoko-čisté procesné potrubia, rozvody plynu a UPW/DI vodné systémy. Dostupné možnosti zahŕňajú hadičky vyhovujúce ASTM A270, ASTM A312 a ASME BPE-s povrchom BA/EP a kontrolovaným Ra menším alebo rovným 0,25 μm alebo menším alebo rovným 0,13 μm. Každá dávka môže byť dodaná s EN 10204 3.1 MTC, PMI, rozmerovou kontrolou, drsnosťou povrchu, hydrostatickým/vírovým{10}}testovaním{10}}prúdu a tepelným{11}číslom sledovateľnosti, čo podporuje výrobu s vysokou-čistotou a požiadavky na kontrolu kvality projektu.

Kategória produktu	Povrchová úprava	Normy špecifikácií	Rozsah veľkostí (OD)
BA trubica (svetlo žíhaná)	Ra Menšie alebo rovné 0,4 μm	ASTM A269 / A632	1/8" - 2"
EP elektrónka (elektro{0}}leštená)	Ra Menšie alebo rovné 0,25 μm	ASTM A269 / SEMI F19	1/8" - 2"
Bezšvová trubica	Ťahané za studena / žíhané	ASTM A269	6 mm - 114.3 mm
Vedenie plynu s vysokou čistotou	Pasivované / Ultra{0}}čisté	ASTM A632 / SEMI F20	Prispôsobené
Vinuté hadičky	Svetlo žíhané	ASTM A269	1/4" - 1/2"

Ak plánujete alebo realizujete relevantný projekt, dajte mi vedieť:
• Ste zodpovedný za špeciálne plynové systémy, systémy ultračistej vody alebo vákuové/chemické potrubia?
• Aký je približný procesný uzol wafer fab (napr. zrelý proces alebo pokročilé uzly pod 3nm)?
Potom vám môžem poskytnúť konkrétnejšie odporúčania týkajúce sa výberu štandardného vybavenia alebo inštalácie.

Kontaktujte teraz

 

FAQ

Otázka: O koľko drahšie je 316L v porovnaní s 316?
Odpoveď: Cenová prirážka za 316L oproti 316 je približne 15%, predovšetkým kvôli dlhšej dobe oduhličenia, ktorá je potrebná počas rafinácie AOD. Ak vezmeme do úvahy, že miera korózie po zváraní 316 l je jedna-tretinová v porovnaní s 316 (0,03 vs

 

Otázka: Aký je rozdiel medzi 316Ti a 316L?
Odpoveď: 316Ti je titánom-stabilizovaná verzia 316; titán sa pridáva, aby sa prednostne spojil s uhlíkom, čím sa zabráni vyzrážaniu karbidu chrómu, vďaka čomu je vhodný na zváranie. 316Ti je však o 15–30 % drahší ako 316L [18] a pridanie titánu môže negatívne ovplyvniť výsledky elektrolytického leštenia (EP). Polovodičový priemysel si prevažne vyberá 316L pred 316Ti, pretože nízko{12}}uhlíkový prístup 316L je ekonomickejší a poskytuje vynikajúce povrchové úpravy EP.

 

Otázka: Čo je "Dual Certified" 316/316L?
Odpoveď: Niektoré oceliarne označujú šarže s obsahom uhlíka menším alebo rovným 0,03 % ako „Dual Certified“ 316/316L. To znamená, že šarža spĺňa požiadavky na pevnosť 316 (hoci skutočná pevnosť je o niečo nižšia) aj požiadavky na obsah uhlíka 316L. Aby sa predišlo nejasnostiam, odporúča sa špecifikovať 316L priamo počas obstarávania.

 

Q: What are the disadvantages of 316L at high temperatures (>600 stupňov)?
Odpoveď: Medza klzu 316L klesá rýchlejšie pri vysokých teplotách (v dôsledku nižšieho obsahu uhlíka, čo vedie k slabšiemu spevneniu tuhého-roztoku). Pre výfukové alebo odpadové potrubie pracujúce nad 600 stupňov je vhodnejšou voľbou 316 alebo 316H (vysoko{6}}uhlíkové 316). Keďže však teploty v potrubí procesného plynu v polovodičových továrňach sú zvyčajne nižšie ako 200 stupňov, tento rozdiel nemá žiadny vplyv.

 

Otázka: Aký je rozdiel medzi 316L VIM-VAR a štandardným 316L?
Odpoveď: Štandardná 316L sa vyrába pomocou tavenia AOD (argónová-dekarbonizácia kyslíkom), zatiaľ čo VIM-VAR využíva duálnu{3}}metódu procesu-vakuové indukčné tavenie (VIM), po ktorom nasleduje pretavenie vákuovým oblúkom (VAR)-na zníženie obsahu kyslíka na ppm <15 a menej ako 10 % μm. Polovodičové UHP potrubie (pre prekurzory ALD/CVD) vyžaduje materiál triedy VIM-VAR, ktorý si vyžaduje cenovú prirážku 30 – 50 %.