PN-71/H-86020 – stal odporna na korozję, nierdzewna i kwasoodporna – gatunki

PN-71/H-86020 „Stal odporna na korozję (nierdzewna i kwasoodporna) – Gatunki” była polską normą określającą gatunki stali odpornych na korozję stosowanych między innymi w przemyśle chemicznym, spożywczym, energetycznym, maszynowym, stoczniowym i medycznym.

Norma została opublikowana w 1971 roku i zastąpiła wcześniejszą PN-66/H-86020. Po wprowadzeniu europejskiego systemu normalizacyjnego została wycofana, a klasyfikację stali odpornych na korozję przejęły normy serii PN-EN 10088.
Aktualnym wydaniem normy zawierającej wykaz gatunków stali odpornych na korozję jest PN-EN 10088-1:2024-06 – Stale odporne na korozję – Część 1: Wykaz stali odpornych na korozję. Norma ta wprowadza EN 10088-1:2023 i obejmuje skład chemiczny stali odpornych na korozję, podzielonych według ich głównych właściwości na stale nierdzewne, stale żaroodporne i stale żarowytrzymałe.

Pomimo wycofania PN-71/H-86020 jej oznaczenia nadal występują w starszych rysunkach technicznych, dokumentacji urządzeń, specyfikacjach materiałowych, dokumentacji remontowej oraz świadectwach materiałowych. Do najbardziej znanych oznaczeń należą 0H13, 1H13, 2H13, H17, 0H18N9, 1H18N9, 1H18N9T, H17N13M2T, 00H17N14M2 i 0H22N24M4TCu.

Zakres normy PN-71/H-86020

PN-71/H-86020 obejmowała stale odporne na korozję o zróżnicowanym składzie chemicznym i strukturze. W normie występowały stale chromowe, chromowo-niklowe, chromowo-niklowo-molibdenowe oraz bardziej złożone gatunki stopowe zawierające między innymi tytan, niob, mangan lub miedź.
Pod względem struktury grupa obejmowała przede wszystkim stale ferrytyczne, martenzytyczne i austenityczne. Poszczególne gatunki różniły się odpornością korozyjną, właściwościami mechanicznymi, możliwością hartowania, spawalnością oraz przeznaczeniem.

PN-71/H-86020 nie należy utożsamiać z normą stali żaroodpornych. Stale żaroodporne i żarowytrzymałe klasyfikowano między innymi według PN-71/H-86022. Odporność na korozję oraz odporność na utlenianie i zachowanie właściwości w wysokiej temperaturze są różnymi cechami materiału.

Jak czytać oznaczenia stali według PN-71/H-86020?

Dawny polski system oznaczania stali stopowych pozwalał na częściowe odczytanie składu chemicznego bezpośrednio z symbolu gatunku. Litery oznaczały najważniejsze pierwiastki stopowe, a występujące po nich liczby wskazywały w przybliżeniu ich zawartość.

• H – chrom,
• N – nikiel,
• M – molibden,
• G – mangan,
• T – tytan,
• Nb – niob,
• Cu – miedź.

Przykładowo oznaczenie 00H17N14M2 opisuje niskowęglową stal chromowo-niklowo-molibdenową zawierającą w przybliżeniu 17% chromu, 14% niklu i 2% molibdenu.

Oznaczenia rozpoczynające się od „0” i „00” stosowano dla stali o małej i bardzo małej zawartości węgla. Obniżenie zawartości węgla miało szczególne znaczenie dla odporności na korozję międzykrystaliczną stali austenitycznych.

Podział stali objętych PN-71/H-86020

Stale chromowe ferrytyczne

Do tej grupy należały między innymi 0H13, 0H13J, 0H17T i H17. Stale ferrytyczne zawierają znaczną ilość chromu, natomiast zawartość niklu jest niewielka lub nikiel nie występuje jako podstawowy składnik stopowy. Typowym przedstawicielem tej grupy jest H17, obecnie kojarzona przede wszystkim ze stalą 1.4016 / X6Cr17.

Stale chromowe martenzytyczne

Do grupy martenzytycznej należały między innymi 1H13, 2H13, 3H13, 4H13, 2H17N2, 3H17M i H18. W odróżnieniu od typowych stali austenitycznych mogą być hartowane i uzyskiwać wysoką twardość oraz wytrzymałość mechaniczną.

Wraz ze wzrostem zawartości węgla rośnie możliwość uzyskania wysokiej twardości po obróbce cieplnej. Z tego względu wysokowęglowe stale chromowe, takie jak H18, stosowano między innymi na elementy wymagające dużej odporności na zużycie.

Stale chromowo-niklowe austenityczne

Do najbardziej rozpowszechnionych należały stale rodziny H18N9: 2H18N9, 1H18N9, 0H18N9 oraz 00H18N10. Współczesnymi przedstawicielami podobnych grup materiałowych są między innymi 1.4301 / X5CrNi18-10, 1.4306 / X2CrNi19-11 oraz 1.4310 / X10CrNi18-8.

Stale chromowo-niklowo-molibdenowe

Dodatek molibdenu zwiększa odporność stali na niektóre formy korozji lokalnej, w szczególności korozję wżerową i szczelinową w środowiskach zawierających chlorki. Do tej grupy należały między innymi H18N10MT, H17N13M2T, 0H17N12M2T, 00H17N14M2 oraz 0H17N16M3T.

Stale stabilizowane tytanem i niobem

W części stali stosowano dodatki tytanu lub niobu wiążące węgiel w trwałe węgliki. Rozwiązanie to ograniczało ryzyko wydzielania węglików chromu i związane z tym zubożenie granic ziaren w chrom, co ma znaczenie dla odporności na korozję międzykrystaliczną.

Do gatunków stabilizowanych należały między innymi 1H18N9T, 0H18N10T, H17N13M2T, H18N10MT i 0H18N12Nb.

PN-71/H-86020 a współczesne oznaczenia EN

Po wycofaniu PN-71/H-86020 dawne polskie oznaczenia zostały zastąpione oznaczeniami stosowanymi w normach europejskich. Nie oznacza to jednak, że każdy gatunek PN posiada jeden identyczny odpowiednik EN.
W przypadku części gatunków zgodność jest bardzo dobra i można wskazać powszechnie stosowany współczesny odpowiednik. Dla innych możliwe jest wskazanie jedynie materiału zbliżonego pod względem składu lub właściwości. Niektóre dawne gatunki nie mają bezpośredniego odpowiednika we współczesnej klasyfikacji.
Przy doborze zamiennika nie należy opierać decyzji wyłącznie na tabeli odpowiedników. W zastosowaniach konstrukcyjnych należy porównać wymagany skład chemiczny, właściwości mechaniczne, odporność korozyjną, stan dostawy, obróbkę cieplną oraz wymagania dokumentacji technicznej.

Porównanie gatunków PN-71/H-86020 ze współczesnymi gatunkami EN

Najpopularniejsze odpowiedniki stali PN-71/H-86020

W praktyce przy pracy ze starszą dokumentacją techniczną szczególnie często spotyka się następujące zależności:

• H17 → 1.4016 / X6Cr17 / AISI 430,
• 2H13 → 1.4021 / X20Cr13 / AISI 420,
• 2H17N2 → 1.4057 / X17CrNi16-2 / AISI 431,
• 0H18N9 → 1.4301 / X5CrNi18-10 / AISI 304,
• 1H18N9 → 1.4310 / X10CrNi18-8 / AISI 301,
• 00H18N10 → 1.4306 / X2CrNi19-11 / AISI 304L,
• 1H18N9T → 1.4541 / X6CrNiTi18-10 / AISI 321,
• 0H18N12Nb → 1.4550 / X6CrNiNb18-10 / AISI 347,
• 0H17N12M2T → 1.4401 / X5CrNiMo17-12-2 / AISI 316,
• 00H17N14M2 → 1.4404 / X2CrNiMo17-12-2 / AISI 316L,
• H17N13M2T → 1.4571 / X6CrNiMoTi17-12-2 / AISI 316Ti,
• 0H22N24M4TCu → 1.4539 / X1NiCrMoCu25-20-5 / 904L.

00H17N14M2 – 1.4404 czy 1.4435?

W tabelach odpowiedników można spotkać przyporządkowanie stali 00H17N14M2 zarówno do 1.4404, jak i do 1.4435. Nie są to jednak identyczne gatunki.

Jako podstawowy współczesny odpowiednik 00H17N14M2 najczęściej podawana jest stal 1.4404 / X2CrNiMo17-12-2 / AISI 316L. Stal 1.4435 / X2CrNiMo18-14-3 również należy do rodziny 316L, ale posiada wyższą nominalną zawartość niklu i molibdenu.

Z tego względu przy zastępowaniu materiału w konkretnej konstrukcji należy porównać rzeczywiste wymagania dokumentacji, a nie traktować oznaczeń 1.4404 i 1.4435 jako całkowicie zamiennych.

0H22N24M4TCu i stal 1.4539 / 904L

Stary polski gatunek 0H22N24M4TCu jest powszechnie zestawiany ze współczesną wysokostopową stalą austenityczną 1.4539 / X1NiCrMoCu25-20-5 / UNS N08904 / 904L.

Charakterystyczna dla tej grupy jest bardzo duża zawartość niklu oraz podwyższona zawartość molibdenu i dodatek miedzi. Zapewnia to znacznie wyższą odporność na działanie wielu agresywnych środowisk niż w przypadku standardowych stali typu 304 czy 316.

Gatunku 0H23N28M3TCu nie należy automatycznie utożsamiać z 1.4539. Pomimo podobnego charakteru stopowego jego nominalna zawartość podstawowych składników różni się od składu stali 904L.

Spawalność stali według PN-71/H-86020

Spawalność poszczególnych gatunków objętych PN-71/H-86020 jest bardzo zróżnicowana. Austenityczne stale chromowo-niklowe i chromowo-niklowo-molibdenowe charakteryzują się generalnie dobrą spawalnością, podczas gdy stale martenzytyczne o podwyższonej zawartości węgla wymagają znacznie większej ostrożności.
W przypadku stali martenzytycznych konieczne może być podgrzewanie przed spawaniem oraz odpowiednia obróbka cieplna po spawaniu. Gatunki wysokowęglowe, takie jak H18, należy traktować jako materiały o bardzo ograniczonej spawalności.
Dobór technologii spawania powinien być zawsze dokonywany dla konkretnego gatunku, grubości elementu, materiału dodatkowego i wymaganych właściwości złącza.

Dlaczego oznaczenia PN-71/H-86020 nadal występują w dokumentacji?

PN-71/H-86020 przez wiele lat była podstawowym punktem odniesienia dla polskiego przemysłu. Oznaczenia według tej normy znajdują się w ogromnej liczbie starszych rysunków technicznych, dokumentacji maszyn, urządzeń chemicznych, instalacji przemysłowych, zbiorników, armatury, urządzeń energetycznych oraz dokumentacji remontowej.
Podczas remontu lub modernizacji urządzenia projektant albo dostawca materiału często musi więc odpowiedzieć na pytanie, jaki współczesny gatunek można zastosować zamiast materiału oznaczonego według PN-71/H-86020.

Jak dobrać zamiennik stali według PN-71/H-86020?

Dobór współczesnego zamiennika powinien rozpocząć się od identyfikacji pełnego oznaczenia materiału i wymagań dokumentacji. Następnie należy porównać:

• skład chemiczny,
• zawartość węgla, chromu, niklu i molibdenu,
• obecność dodatków takich jak tytan, niob, azot i miedź,
• strukturę metalurgiczną,
• właściwości mechaniczne,
• stan dostawy i wymaganą obróbkę cieplną,
• spawalność,
• odporność na wymagany rodzaj korozji,
• temperaturę pracy,
• wymagania normy wyrobu i dokumentacji konstrukcyjnej.

Samo podobieństwo składu lub wskazanie materiału jako „odpowiednika” w tabeli porównawczej nie oznacza automatycznie pełnej zamienności materiałów.

PN-71/H-86020 a PN-EN 10088

Współczesne stale nierdzewne klasyfikowane są przede wszystkim według norm serii PN-EN 10088. Zamiast dawnych symboli takich jak 0H18N9, H17 czy H17N13M2T stosuje się obecnie numery materiałowe i oznaczenia chemiczne, np. 1.4301 / X5CrNi18-10, 1.4016 / X6Cr17 czy 1.4571 / X6CrNiMoTi17-12-2.
System EN umożliwia bardziej jednoznaczną identyfikację materiału w obrocie międzynarodowym, jednak znajomość dawnych oznaczeń PN pozostaje istotna podczas pracy ze starszą dokumentacją techniczną i przy doborze zamienników materiałowych.

PN-71/H-86020 – norma wycofana, ale nadal ważna w praktyce

PN-71/H-86020 jest obecnie normą historyczną, jednak jej znaczenie praktyczne nie zniknęło. Oznaczenia gatunków wprowadzone przez tę normę są nadal powszechnie rozpoznawane w polskim przemyśle i występują w dokumentacji urządzeń eksploatowanych od wielu lat.
Przy interpretowaniu takich oznaczeń należy rozróżniać odpowiednik materiałowy od materiału jedynie zbliżonego. Szczególnie w przypadku odpowiedzialnych elementów konstrukcyjnych właściwy zamiennik powinien zostać określony na podstawie składu chemicznego, właściwości mechanicznych, warunków pracy oraz wymagań dokumentacji technicznej.