316 Vs. 316L тръби от неръждаема стомана: проекти за полупроводници

Ако се снабдявате с тръби от неръждаема стомана 316L за полупроводникови фабрики-независимо дали за UHP газ, ултрачиста вода (UPW), доставка на химикали или тръбопроводи за оборудване-цената и дебелината на стената сами по себе си не са единствените фактори, които трябва да имате предвид. Полупроводниковите проекти поставят по-голям акцент върху чистотата на материала, грапавостта на вътрешната повърхност, качеството на електрополирането (EP), заваряемостта, контрола на частиците, чистата опаковка и проследимостта на топлинното число.

 

Единствената фундаментална разлика между 316 и 316L се крие в тяхното въглеродно съдържание (По-малко или равно на 0,08% спрямо по-малко или равно на 0,03%), но това директно определя риска от междукристална корозия след заваряване. Клас 316 може да претърпи сенсибилизация само за 50 секунди при 650 градуса, докато 316L изисква 8 часа; тази хилядо{11}}кратна разлика е основната причина, поради която 316L е избран за полупроводникови тръбопроводни системи.

 

316 срещу . 316L:Химичен състав

елемент	316 (тегл.%)	316L (тегл.%)
Въглерод (C)	По-малко или равно на 0,08	По-малко или равно на 0,03
хром (Cr)	16.00–18.00	16.00–18.00
Никел (Ni)	10.00–14.00	10.00–14.00
Молибден (Mo)	2.00–3.00	2.00–3.00
Манган (Mn)	По-малко или равно на 2,00	По-малко или равно на 2,00
Силиций (Si)	По-малко или равно на 0,75	По-малко или равно на 0,75
Фосфор (P)	По-малко или равно на 0,045	По-малко или равно на 0,045
Сяра (S)	По-малко или равно на 0,030	По-малко или равно на 0,030
Азот (N)	По-малко или равно на 0,10	По-малко или равно на 0,10

 

Забележка:Въпреки че разликата в съдържанието на въглерод е малка (0,05 процентни пункта), тя има дълбоко въздействие върху микроструктурата след-заваряване. Въглеродът се комбинира с хром, за да образува Cr₂₃C₆ карбиди (в които съдържанието на хром може да достигне до 70 тегл.%), което води до изчерпване на хром близо до границите на зърната. Поради ниското си общо въглеродно съдържание, 316L образува ограничено количество карбиди, което води до степен на изчерпване на хрома по границата на зърното, която е много по-ниска от тази на 316.

 

 

316 спрямо . 316L (отгрят, ASTM A269):Механични свойства

Собственост	TP316	TP316L
Якост на опън (мин.)	515 MPa	485 MPa
Граница на провлачване, 0,2% (мин.)	205 MPa	170 MPa
Удължение	По-голямо или равно на 40%	По-голямо или равно на 40%
Твърдост (HB макс.)	217	217
PREN	25–28	25–28

 

 

316 срещу . 316L: Сенсибилизация и междукристална корозия

Когато аустенитната неръждаема стомана е изложена на температурен диапазон от 425–850 градуса -диапазон, неизбежно преминаващ от топлинно-засегнатата зона (HAZ) по време на термичните цикли на заваряване-въглеродът реагира с хрома, за да образува хромни карбиди (M₂₃C₆, предимно Cr₂₃C₆). Тези карбиди се утаяват по границите на зърната, като съдържанието на хром достига до 70 тегл.%. Това утаяване изчерпва хрома от областите, съседни на границите на зърната, създавайки „зона с-изчерпване на хром“. В тази зона съдържанието на хром пада под прага от 12,5%, необходим за пасивиране, което води до значително намаляване на устойчивостта на корозия и в резултат на междукристална корозия (IGC).

Степен	Съдържание на въглерод	Време за сенсибилизация при 650 градуса	Относителна разлика
316	По-малко или равно на 0,08%	~50 секунди	1×
316L	По-малко или равно на 0,03%	~8 часа	~1,000×

 

316 срещу . 316L: Разлики в производителността на заваряване

Полупроводниковите тръбопроводни системи използват автоматичен орбитален GTAW, изискващ голям брой високо-качествени, повтарящи се заварки. Ефективността на заваряване е решаващият фактор при избора между материали 316 и 316L.

Изпълнение на заваряване	316	316L
Риск от сенсибилизация след-заваряване	Висок (~50 секунди при 650 градуса)	Много ниско (~8 часа при 650 градуса)
Интеркристална корозия след-заваряване	Съществува риск (разпадане на заваръчния шев)	Висока устойчивост
Сенсибилизация към HAZ (DOS)	Може да надвишава 1%	<1%
Утаяване на карбид в зоната на заваряване	Значително (видимо от SEM)	Следи от количества (трудни за откриване от SEM)
Назад-Продухване на аргонова защита	Задължително, с удължено охлаждане	Задължително (стандартна процедура)
Устойчивост на корозия след-заваряване	Намален поради изчерпване на хром по границите на зърната	Общо поддържан
Препоръчително приложение	Не{0}}заварени приложения или изисквания за устойчивост при високи-температури	Предпочитан избор за заварени тръбопроводни системи

 

316 срещу . 316L: Разлики в обработката на повърхността

И 316, и 316L могат да бъдат подложениярко отгряване (BA)иелектрополиране (EP). Въпреки това, поради по-ниското си съдържание на въглерод, 316L обикновено осигурява по-високо{2}}пасивен филм след електрополиране, което води до по-добра устойчивост на корозия.

Метод на лечение	316	316L	Разлика / Обяснение
Ярко отгряване (BA)	Наличен	Наличен	316L обикновено осигурява по-равномерна повърхност
Електрополиране (EP)	Наличен	Предпочитан	316L образува по-плътен пасивен филм след EP
Ra After EP (стандартен)	По-малко или равно на 0,25 μm	По-малко или равно на 0,25 μm	И двете могат да постигнат същата грапавост на повърхността
Ra After EP (премиум)	По-малко или равно на 0,13 μm	По-малко или равно на 0,13 μm	316L може по-лесно да постигне това ниво постоянно

 

Защо полупроводниковата индустрия използва почти изключително 316L вместо 316?

Полупроводниковите тръбопроводни системи изискват обширно орбитално заваряване, което често включва хиляди заваръчни съединения. Със степен 316 зоната, засегната от топлина- (HAZ) е силно податлива на сенсибилизация по време на заваряване-където хромните карбиди се утаяват по границите на зърната, което води до изчерпване на хром-, което води до значително намаляване на устойчивостта на междукристална корозия. За разлика от това, поради изключително ниското си съдържание на въглерод, 316L проявява степен на сенсибилизация (DOS) от по-малко от 1% след заваряване, което означава, че неговата устойчивост на корозия остава по същество непроменена. Освен това индустриалните стандарти за полупроводници като SEMI F20 и ASTM A270 изрично уточняват използването на 316L.

 

Стандарти на полупроводниковата индустрия за 316 и 316L

Полупроводниковите индустриални стандарти ясно са в полза316L вместо 316за приложения за тръбопроводи с висока{0}}чистота:

Стандартен	Определен клас	316 Приложимо	316L Приложимо
ПОЛУ Ф20	316L	не	да
ASTM A270	316L	Не (изисква се 316L)	да
ASTM A312	TP316 / TP316L	Да (-тръбопроводи с общо предназначение)	Да (-тръбопроводи с общо предназначение)
ASME BPE	316L	не	да

ПОЛУ Ф20определя 316L за приложения с общо-предназначение, висока-чистота и ултра{3}}висока-чистота на полупроводникови тръбопроводи, докато 316 не е в обхвата на материалите.ASTM A270санитарните тръби също определят 316L за тези приложения.ASTM A312е основната -спецификация на тръбопроводите с общо предназначение, която обхваща както TP316, така и TP316L; но проектите за полупроводници обикновено уточняватTP316Lпоради по-ниското си въглеродно съдържание, подобрената устойчивост на сенсибилизиране на заваръчните шевове и пригодността за производство с висока-чистота.

 

 

316 срещу . 316L: Сравнение на данни за корозия

В състояние на основен -метал (без заваряване) 316 и 316L имат много сходна устойчивост на корозия, като стойностите на PREN обикновено са в диапазона 25–28. Въпреки това, след заваряване, техните скорости на корозия могат да се различават значително в определени среди,-свързани с полупроводници.

Средно / Състояние	316	316L
Вода с висока-чистота / DI вода (след заваряване)	0,10 mm/година	0,03 mm/година
10% H₂SO₄, 60 градуса	-	0,02 mm/година
Потапяне в NaCl	-	0,4260 mpy
H₂SO₄ Потапяне	-	2,5141 mpy
Среда,-съдържаща флуор, 50 ppm F⁻, 60 градуса	-	~0,08 mm/година
Флуорид-съдържаща среда, F⁻ > 2000 ppm	-	>2 mm/година

 

Доставчици на тръби от неръждаема стомана 316L

Gnee доставя тръби от неръждаема стомана 316L за полупроводникови проекти, обхващащи тръбопроводи за процеси с висока-чистота, разпределение на газ и водни системи UPW/DI. Наличните опции включват тръби, съвместими с ASTM A270, ASTM A312 и ASME BPE-, с BA/EP повърхности и контролиран Ra По-малко или равно на 0,25 μm или По-малко или равно на 0,13 μm. Всяка партида може да бъде доставена с EN 10204 3.1 MTC, PMI, проверка на размерите, грапавост на повърхността, изпитване за хидростатичен/вихров-ток и проследимост на топлинни-числа, поддържайки висока-чистота на производство и изисквания за QA на проекта.

Продуктова категория	Повърхностно покритие	Спецификация Стандарти	Диапазон на размерите (OD)
BA тръба (ярко загрята)	Ra По-малко или равно на 0,4 μm	ASTM A269 / A632	1/8" - 2"
EP тръба (електро-полирана)	Ra По-малко или равно на 0,25 μm	ASTM A269 / SEMI F19	1/8" - 2"
Безшевна тръба	Студено изтеглено/отгрято	ASTM A269	6 мм - 114.3 мм
Газопровод с висока чистота	Пасивиран/ултра{0}}чист	ASTM A632 / SEMI F20	Персонализирано
Спираловидни тръби	Bright Annealed	ASTM A269	1/4" - 1/2"

Ако планирате или изпълнявате съответен проект, моля да ме уведомите:
• Отговаряте ли за специални газови системи, системи за свръхчиста вода или вакуумни/химически тръбопроводи?
• Какъв е приблизителният възел на процеса на фабриката за пластини (напр. зрял процес или усъвършенствани възли под 3 nm)?
След това мога да ви дам по-конкретни препоръки относно избора или монтажа на стандартно оборудване.

Свържете се сега

 

ЧЗВ

Въпрос: Колко по-скъп е 316L в сравнение с 316?
A: Ценовата премия за 316L над 316 е приблизително 15%, главно поради по-дългото време за обезвъглеродяване, необходимо по време на AOD рафиниране. Като се има предвид, че скоростта на корозия след заваряване на 316L е една-трета от тази на 316 (0,03 спрямо . 0.10 mm/година в ултрачиста вода) и че елиминира риска от преработване и прекъсване на производството, причинени от сенсибилизация на заваръчните шевове, тази премия от 15% представлява изключително рентабилна{11}}застрахователна инвестиция за полупроводникови проекти.

 

Въпрос: Каква е разликата между 316Ti и 316L?
О: 316Ti е титанова-стабилизирана версия на 316; добавен е титан за преференциално свързване с въглерод, като по този начин предотвратява утаяването на хромов карбид, което го прави подходящ за заваряване. Въпреки това, 316Ti е 15–30% по-скъп от 316L [18] и добавянето на титан може да повлияе отрицателно на резултатите от електрополирането (EP). Полупроводниковата индустрия избира предимно 316L пред 316Ti, тъй като подходът с ниско-въглерод на 316L е по-икономичен и дава превъзходни EP покрития.

 

В: Какво е "Двойно сертифициран" 316/316L?
О: Някои стоманодобивни заводи етикетират партиди с въглеродно съдържание по-малко или равно на 0,03% като "Двойно сертифициран" 316/316L. Това означава, че партидата отговаря както на изискванията за якост на 316 (въпреки че действителната якост е малко по-ниска), така и на изискванията за въглеродно съдържание на 316L. За да избегнете объркване, се препоръчва да посочите 316L директно по време на поръчката.

 

Q: What are the disadvantages of 316L at high temperatures (>600 градуса)?
О: Границата на провлачване на 316L се влошава по-бързо при високи температури (поради по-ниското съдържание на въглерод, което води до по-слабо укрепване на твърдия-разтвор). За тръби за отработени газове или отпадъчни газове, работещи над 600 градуса, 316 или 316H (висок-въглерод 316) е по-подходящ избор. Въпреки това, тъй като температурите на тръбопровода за технологичен газ в рамките на полупроводникови фабрики обикновено са под 200 градуса, тази разлика няма влияние.

 

Въпрос: Каква е разликата между 316L VIM-VAR и стандартния 316L?
О: Стандартният 316L се произвежда чрез AOD (аргон-кислородна декарбуризация) топене, докато VIM-VAR използва метод с двоен-процес-вакуумно индукционно топене (VIM), последвано от вакуумно-дъгово претопяване (VAR)-за намаляване на съдържанието на кислород до по-малко от или равно на 15 ppm и ограничаване размери на включванията до < 10 μm. Полупроводниковите UHP тръбопроводи (за прекурсори на ALD/CVD) изискват материал от клас VIM-VAR, който изисква надбавка от цената от 30–50%.