PN-71/H-86020 – פלדה עמידה בפני קורוזיה, נירוסטה וחומצה – דרגות
PN-71/H-86020 "פלדה עמידה בפני קורוזיה (נירוסטה ועמידה בחומצה) – דרגות" היה תקן פולני שציין דרגות של פלדה עמידה בפני קורוזיה המשמשת, בין היתר, בתעשיות הכימיה, המזון, האנרגיה, המכונות, בניית ספינות והרפואה.
התקן פורסם בשנת 1971 והחליף את התקן הקודם PN-66/H-86020. לאחר כניסתה של מערכת התקינה האירופית, הוא בוטל, וסיווג הפלדות העמידות בפני קורוזיה עבר לתקני הסדרה. PN-EN 10088.
המהדורה הנוכחית של התקן המכילה את רשימת דרגות הפלדה העמידות בפני קורוזיה היא PN-EN 10088-1:2024-06 – פלדות עמידות בפני קורוזיה – חלק 1: רשימת פלדות עמידות בפני קורוזיהתקן זה מציג את EN 10088-1:2023 ומכסה את ההרכב הכימי של פלדות עמידות בפני קורוזיה, המחולק לפי תכונותיהן העיקריות לפלדות אל חלד, פלדות עמידות בחום ופלדות עמידות לזחילה.
למרות ביטול השימוש ב-PN-71/H-86020, הכינויים שלו עדיין מופיעים בשרטוטים טכניים ישנים יותר, בתיעוד ציוד, במפרטי חומרים, בתיעוד תיקון ובתעודות חומרים. הכינויים הנפוצים ביותר כוללים 0H13, 1H13, 2H13, H17, 0H18N9, 1H18N9, 1H18N9T, H17N13M2T, 00H17N14M2, ו-0H22N24M4TCu.
היקף התקן PN-71/H-86020
PN-71/H-86020 כיסה פלדות עמידות בפני קורוזיה בעלות הרכבים כימיים ומבנים שונים. התקן כלל פלדות כרום, כרום-ניקל, כרום-ניקל-מוליבדן, וסגסוגות מורכבות יותר המכילות, בין היתר, טיטניום, ניוביום, מנגן או נחושת.
מבחינת מבנה, הקבוצה כללה בעיקר פלדות פריטיות, מרטנזיטיות ואוסטניטיות. כל דרגה נבדלה בעמידות בפני קורוזיה, בתכונות מכניות, ביכולת הקשייה, ביכולת הריתוך ובשימוש המיועד.
אין לבלבל בין PN-71/H-86020 לבין התקן לפלדות עמידות בחום. פלדות עמידות בחום ופלדות עמידות לזחילה מסווגות, בין היתר, לפי PN-71/H-86022. עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני חמצון ושימור תכונות בטמפרטורות גבוהות הן מאפייני חומר מובחנים.
כיצד לקרוא סימוני פלדה לפי PN-71/H-86020?
השיטה הפולנית הישנה לסימון פלדות סגסוגת אפשרה ניכוי חלקי של ההרכב הכימי ישירות מסמל הדירוג. האותיות ציינו את יסודות הסגסוגת החשובים ביותר, והמספרים שאחריהם ציינו את תכולתם המשוערת.
לדוגמה, הכינוי 00H17N14M2 מתאר פלדת כרום-ניקל-מוליבדן דלת פחמן המכילה כ-17% כרום, 14% ניקל ו-2% מוליבדן.
כינויים המתחילים ב-"0" ו-"00" שימשו לפלדות בעלות תכולת פחמן נמוכה ונמוכה מאוד. הפחתת תכולת הפחמן הייתה חשובה במיוחד לעמידות בפני קורוזיה בין-גרגירית של פלדות אוסטניטיות.
חלוקת פלדות המכוסות על ידי PN-71/H-86020
פלדות כרום פריטיות
קבוצה זו כללה את 0H13, 0H13J, 0H17T ו-H17. פלדות פריטיות מכילות כמויות משמעותיות של כרום, אך מעט מאוד ניקל, אם בכלל, כסגסוגת עיקרי. נציגה טיפוסית של קבוצה זו היא H17, המקושרת כיום בעיקר לפלדת 1.4016 / X6Cr17.
פלדות כרום מרטנזיטיות
קבוצת המרטנזיטית כללה, בין היתר, את 1H13, 2H13, 3H13, 4H13, 2H17N2, 3H17M ו-H18. בניגוד לפלדות אוסטניטיות טיפוסיות, הן ניתנות להקשיחות ולהשיג קשיות וחוזק מכני גבוהים.
ככל שתכולת הפחמן עולה, כך עולה האפשרות להשיג קשיות גבוהה לאחר טיפול בחום. מסיבה זו, פלדות כרום עתירות פחמן, כגון H18, שימשו, בין היתר, עבור רכיבים הדורשים עמידות גבוהה בפני שחיקה.
פלדות כרום-ניקל אוסטניטיות
הפלדות הנפוצות ביותר היו ממשפחת H18N9: 2H18N9, 1H18N9, 0H18N9 ו-00H18N10. נציגים מודרניים של קבוצות חומרים דומות כוללים את 1.4301 / X5CrNi18-10, 1.4306 / X2CrNi19-11 ו-1.4310 / X10CrNi18-8.
פלדות כרום-ניקל-מוליבדן
תוספת המוליבדן מגבירה את עמידות הפלדה לצורות מסוימות של קורוזיה מקומית, במיוחד קורוזיה של חריצים וקורוזיה בסביבות המכילות כלוריד. קבוצה זו כללה את H18N10MT, H17N13M2T, 0H17N12M2T, 00H17N14M2 ו-0H17N16M3T.
פלדות מיוצבות טיטניום וניוביום
חלק מהפלדות השתמשו בתוספי טיטניום או ניוביום כדי לקשור פחמן לקרבידים עמידים. פתרון זה הפחית את הסיכון לשקיעת כרום-קרביד ואת דלדול הכרום הנלווה אליו בגבולות הגרעינים, דבר שחשוב לעמידות בפני קורוזיה בין-גרגירית.
מינים שהתייצבו כללו 1H18N9T, 0H18N10T, H17N13M2T, H18N10MT ו-0H18N12Nb.
PN-71/H-86020 וסימוני EN מודרניים
בעקבות ביטול השימוש ב-PN-71/H-86020, הכינויים הפולניים הקודמים הוחלפו באלו ששימשו בתקנים האירופיים. עם זאת, אין פירוש הדבר שלכל דרגת PN יש מקבילה זהה אחת בתקן EN.
עבור מינים מסוימים, ההתאמה טובה מאוד, וניתן לזהות מקבילה מודרנית נפוצה. עבור אחרים, ניתן לזהות רק חומר דומה בהרכבו או בתכונותיו. לחלק מהמינים העתיקים אין מקבילה ישירה בסיווג המודרני.
בעת בחירת תחליף, אין לבסס את החלטתך אך ורק על טבלת המקבילות. ביישומים מבניים, יש להשוות את ההרכב הכימי הנדרש, התכונות המכניות, עמידות בפני קורוזיה, תנאי האספקה, טיפול בחום ודרישות התיעוד הטכני.
השוואה בין ציוני PN-71/H-86020 לבין ציוני EN מודרניים
| דרגה PN-71/H-86020 | שווה ערך ל-EN או דרגה דומה | הערות |
|---|---|---|
| 0H13 | 1.4000 – X6Cr13 | מין דומה |
| 0H13J | 1.4002 – X6CrAl13 | מקבילה נפוצה |
| 1H13 | 1.4006 – X12Cr13 | מקבילה נפוצה |
| 2H13 | 1.4021 – X20Cr13 | מקבילה נפוצה |
| 2H14 | 1.4021 – X20Cr13 | מינים דומים; נדרשת השוואת הרכב |
| 3H13 | 1.4028 – X30Cr13 | מקבילה נפוצה |
| 3H14 | 1.4028 – X30Cr13 | מינים דומים; נדרשת השוואת הרכב |
| 4H13 | 1.4031 – X39Cr13 / 1.4034 – X46Cr13 | הבחירה תלויה בהרכב ובתכונות הנדרשות |
| 4H14 | 1.4031 / 1.4034 | מינים דומים; נדרשת השוואת הרכב |
| 0H17T | 1.4510 – X3CrTi17 | מקבילה נפוצה |
| H17 | 1.4016 – X6Cr17 | AISI 430 |
| H18 | 1.4125 – X105CrMo17 | מין דומה; משפחת AISI 440C |
| H17N2 | 1.4057 – X17CrNi16-2 | מין דומה |
| 2H17N2 | 1.4057 – X17CrNi16-2 | AISI 431; שווה ערך נפוץ |
| 3H17M | 1.4122 – X39CrMo17-1 | מין דומה |
| H13N4G9 | אין מקבילה ברורה ל-EN | דרגת Cr-Mn-Ni ישנה; נדרשת השוואת הרכב |
| 0H17N4G8 | אין מקבילה ברורה ל-EN | פלדת Cr-Mn-Ni-N; הקצאה אוטומטית של מספר EN אינה מומלצת |
| 1H17N4G9 | 1.4372 – X12CrMnNiN17-7-5 | מין דומה |
| 2H18N9 | אין מקבילה ישירה ל-EN | פלדת Cr-Ni אוסטניטית עתירת פחמן |
| 1H18N9 | 1.4310 – X10CrNi18-8 | AISI 301; שווה ערך נפוץ |
| 0H18N9 | 1.4301 – X5CrNi18-10 | AISI 304; שווה ערך נפוץ |
| 00H18N10 | 1.4306 – X2CrNi19-11 | AISI 304L; שווה ערך נפוץ |
| 1H18N9T | 1.4541 – X6CrNiTi18-10 | AISI 321; פלדה מיוצבת טיטניום |
| 0H18N10T | 1.4541 – X6CrNiTi18-10 | AISI 321; דרגה דומה |
| 1H18N12T | אין מקבילה ברורה ל-EN | פלדה אוסטניטית מיוצבת טיטניום |
| 0H18N12Nb | 1.4550 – X6CrNiNb18-10 | AISI 347; פלדה מיוצבת בניוביום |
| H18N10MT | 1.4571 – X6CrNiMoTi17-12-2 | AISI 316Ti; שווה ערך נפוץ |
| H17N13M2T | 1.4571 – X6CrNiMoTi17-12-2 | AISI 316Ti; שווה ערך נפוץ |
| 0H17N12M2T | 1.4401 – X5CrNiMo17-12-2 | AISI 316; הדרגה המודרנית המוקצת לרוב לסיווג הישן |
| 00H17N14M2 | 1.4404 – X2CrNiMo17-12-2 | AISI 316L; נמצאו גם השוואות עם 1.4435 ודרגות אחרות ממשפחת 316L |
| 0H17N16M3T | אין מקבילה ברורה ל-EN | נדרשת השוואה של הרכב כימי |
| 0H23N28M3TCu | אין מקבילה ישירה ל-EN | אין להשוות זאת ל-1.4539 |
| 0H22N24M4TCu | 1.4539 – X1NiCrMoCu25-20-5 | UNS N08904/904L; שווה ערך נפוץ |
המקבילות הפופולריות ביותר של פלדת PN-71/H-86020
בפועל, כאשר עובדים עם תיעוד טכני ישן יותר, התלות הבאות נפוצות במיוחד:
- 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 או 1.4435?
בטבלאות המקבילות, ייתכן שתמצא שפלדת 00H17N14M2 משויכת גם ל-1.4404 וגם ל-1.4435. עם זאת, אלו אינן דרגות זהות.
המקבילה המודרנית הבסיסית של פלדת 00H17N14M2 ניתנת לרוב כפלדת 1.4404 / X2CrNiMo17-12-2 / AISI 316L . פלדת 1.4435 / X2CrNiMo18-14-3 שייכת גם היא למשפחת 316L, אך יש לה תכולת ניקל ומוליבדן נומינלית גבוהה יותר.
לכן, בעת החלפת חומר בתכנון ספציפי, יש להשוות את דרישות התיעוד בפועל ואין להתייחס לכינויים 1.4404 ו-1.4435 כמתחלפים לחלוטין.
0H22N24M4TCu ופלדה 1.4539 / 904L
הפלדה הפולנית הישנה 0H22N24M4TCu משולבת בדרך כלל עם פלדת אוסטניטית מודרנית מסגסוגת גבוהה 1.4539 / X1NiCrMoCu25-20-5 / UNS N08904 / 904L.
קבוצה זו מאופיינת בתכולת ניקל גבוהה מאוד, תכולת מוליבדן מוגברת ותוספת נחושת. זה מספק עמידות גבוהה משמעותית לסביבות אגרסיביות רבות בהשוואה לפלדות סטנדרטיות 304 או 316.
אין לזהות אוטומטית פלדת 0H23N28M3TCu עם פלדת 1.4539 . למרות אופי הסגסוגת הדומה שלה, תכולת היסודות הבסיסיים הנומינלית שלה שונה מזו של פלדת 904L.
ריתוך פלדה לפי PN-71/H-86020
יכולת הריתוך של הדרגות השונות המכוסות על ידי PN-71/H-86020 משתנה במידה ניכרת. לפלדות כרום-ניקל אוסטניטיות וכרום-ניקל-מוליבדן יש בדרך כלל יכולת ריתוך טובה, בעוד שפלדות מרטנזיטיות בעלות תכולת פחמן גבוהה יותר דורשות זהירות רבה יותר.
עבור פלדות מרטנזיטיות, ייתכן שיהיה צורך בחימום מקדים וטיפול חום מתאים לאחר הריתוך. יש להתייחס לדרגות פחמן גבוהות, כגון H18, כחומרים בעלי יכולת ריתוך מוגבלת מאוד.
בחירת טכנולוגיית הריתוך צריכה להיעשות תמיד בהתאם לדרגה ספציפית, עובי האלמנט, חומר המילוי ותכונות החיבור הנדרשות.
מדוע הסימונים PN-71/H-86020 עדיין מופיעים בתיעוד?
במשך שנים רבות, PN-71/H-86020 היה נקודת הייחוס העיקרית עבור התעשייה הפולנית. ייעודים המבוססים על תקן זה ניתן למצוא במספר רב של שרטוטים טכניים ישנים יותר, תיעוד למכונות, ציוד כימי, מתקנים תעשייתיים, מיכלים, אביזרים, ציוד חשמל ותיעוד תיקונים.
בעת שיפוץ או מודרניזציה של מכשיר, המתכנן או ספק החומרים נאלצים לעתים קרובות לענות על השאלה איזה סוג מודרני ניתן להשתמש במקום החומר המסומן לפי PN-71/H-86020.
כיצד לבחור תחליף פלדה לפי PN-71/H-86020?
בחירת תחליף מודרני צריכה להתחיל בזיהוי ייעוד החומר המלא ודרישות התיעוד. לאחר מכן, יש להשוות:
- הרכב כימי,
- תכולת פחמן, כרום, ניקל ומוליבדן,
- נוכחות של תוספים כגון טיטניום, ניוביום, חנקן ונחושת,
- מבנה מתכות,
- תכונות מכניות,
- תנאי אספקה וטיפול בחום הנדרש,
- רְתִיכוּת,
- עמידות לסוג הקורוזיה הנדרש,
- טמפרטורת הפעלה,
- דרישות תקן המוצר ותיעוד הבנייה.
עצם הדמיון בהרכב או ציון חומר כ"שווה ערך" בטבלת השוואה אינם אומרים בהכרח שהחומרים ניתנים להחלפה מלאה.
PN-71/H-86020 ו-PN-EN 10088
פלדות אל חלד מודרניות מסווגות בעיקר לפי סדרת התקנים PN-EN 10088. במקום הסמלים הקודמים כגון 0H18N9, H17 או H17N13M2T, נעשה כיום שימוש במספרי חומרים ובכינויים כימיים, לדוגמה 1.4301 / X5CrNi18-10, 1.4016 / X6Cr17 או 1.4571 / X6CrNiMoTi17-12-2.
מערכת ה-EN מאפשרת זיהוי חד משמעי יותר של חומרים בסחר בינלאומי, אך הכרת הכינויים הישנים של PN נותרה חשובה בעת עבודה עם תיעוד טכני ישן יותר ובבחירת תחליפי חומרים.
PN-71/H-86020 – תקן בוטל, אך עדיין תקף בפועל
PN-71/H-86020 הוא כיום תקן היסטורי, אך חשיבותו המעשית לא נעלמה. ייעודי הדירוג שהוצגו על ידי תקן זה עדיין מוכרים באופן נרחב בתעשייה הפולנית ומופיעים בתיעוד של ציוד המשמש במשך שנים רבות.
כאשר מפרשים סימנים כאלה, יש להבחין בין חומר שווה ערך מחומר דומה בלבדבמיוחד במקרה של רכיבים מבניים קריטיים, יש לקבוע את התחליף המתאים על סמך ההרכב הכימי, תכונות מכניות, תנאי הפעלה ודרישות תיעוד טכני.