Rury ze stali nierdzewnej 316 Vs. 316L: projekty półprzewodników

Jeśli zaopatrujesz się w rury ze stali nierdzewnej 316L dla fabryk półprzewodników,-niezależnie od tego, czy chodzi o gaz UHP, ultraczystą wodę (UPW), dostawę chemikaliów, czy orurowanie sprzętu,-sama cena i grubość ścianki nie są jedynymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę. Projekty dotyczące półprzewodników kładą większy nacisk na czystość materiału, chropowatość powierzchni wewnętrznej, jakość elektropolerowania (EP), spawalność, kontrolę cząstek, czyste opakowanie i identyfikowalność liczby cieplnej.

 

Jedyna zasadnicza różnica między 316 a 316L polega na zawartości węgla (mniejszej lub równej 0,08% w porównaniu do mniejszej lub równej 0,03%), ale to bezpośrednio określa ryzyko korozji międzykrystalicznej po spawaniu. Klasa 316 może zostać uczulona w zaledwie 50 sekund w temperaturze 650 stopni, podczas gdy 316L wymaga 8 godzin; ta tysiąc316krotna różnica jest głównym powodem wyboru stali 316L do systemów rurociągów półprzewodnikowych.

 

316 kontra. 316L:Skład chemiczny

Element	316 (% wag.)	316L (% wag.)
Węgiel (C)	Mniejsza lub równa 0,08	Mniejsza lub równa 0,03
Chrom (Cr)	16.00–18.00	16.00–18.00
Nikiel (Ni)	10.00–14.00	10.00–14.00
Molibden (Mo)	2.00–3.00	2.00–3.00
Mangan (Mn)	Mniejsza lub równa 2,00	Mniejsza lub równa 2,00
Krzem (Si)	Mniejsza lub równa 0,75	Mniejsza lub równa 0,75
Fosfor (P)	Mniejsza lub równa 0,045	Mniejsza lub równa 0,045
Siarka (S)	Mniejsza lub równa 0,030	Mniejsza lub równa 0,030
Azot (N)	Mniejsza lub równa 0,10	Mniejsza lub równa 0,10

 

Notatka:Chociaż różnica w zawartości węgla jest niewielka (0,05 punktu procentowego), ma ona ogromny wpływ na mikrostrukturę-po spawaniu. Węgiel łączy się z chromem, tworząc węgliki Cr₂₃C₆ (w których zawartość chromu może dochodzić do 70% wag.), co prowadzi do zubożenia chromu w pobliżu granic ziaren. Ze względu na niską całkowitą zawartość węgla, 316L tworzy ograniczoną ilość węglików, co powoduje, że stopień zubożenia chromu na granicy ziaren jest znacznie niższy niż w przypadku 316.

 

 

316 vs. 316L (wyżarzany, ASTM A269):Własność mechaniczna

Nieruchomość	TP316	TP316L
Wytrzymałość na rozciąganie (min.)	515 MPa	485 MPa
Granica plastyczności, 0,2% (min.)	205 MPa	170 MPa
Wydłużenie	Większy lub równy 40%	Większy lub równy 40%
Twardość (HB maks.)	217	217
PREN	25–28	25–28

 

 

316 kontra. 316L: uczulenie i korozja międzykrystaliczna

Kiedy austenityczna stal nierdzewna jest wystawiona na działanie temperatury w zakresie 425–850 stopni -zakresu, który nieuchronnie przekracza-strefa wpływu ciepła (HAZ) podczas cykli termicznych spawania-węgiel reaguje z chromem, tworząc węgliki chromu (M₂₃C₆, głównie Cr₂₃C₆). Węgliki te wytrącają się wzdłuż granic ziaren, a zawartość chromu dochodzi do 70% wag. Opady te wyczerpują chrom z obszarów przylegających do granic ziaren, tworząc „strefę zubożoną w chrom-”. W tej strefie zawartość chromu spada poniżej progu 12,5% wymaganego do pasywacji, co prowadzi do znacznego zmniejszenia odporności na korozję i w efekcie powoduje korozję międzykrystaliczną (IGC).

Stopień	Zawartość węgla	Czas uczulenia w temperaturze 650 stopni	Różnica względna
316	Mniejsze lub równe 0,08%	~50 sekund	1×
316L	Mniejsze lub równe 0,03%	~8 godzin	~1,000×

 

316 a. 316L: Różnice w wydajności spawania

Systemy rurociągów półprzewodnikowych wykorzystują automatyczne orbitalne GTAW, co wymaga dużej liczby powtarzalnych spoin-o wysokiej jakości. Wydajność spawania jest decydującym czynnikiem przy wyborze pomiędzy materiałami 316 i 316L.

Wydajność spawania	316	316L
Ryzyko uczulenia po-spawie	Wysoka (~50 sekund przy 650 stopniach)	Bardzo niska (~8 godzin w temperaturze 650 stopni)
Po-korozji międzykrystalicznej po spawaniu	Istnieje ryzyko (zanik spoiny)	Wysoka odporność
Uwrażliwienie na HAZ (DOS)	Może przekraczać 1%	<1%
Wytrącanie się węglika w strefie spawania	Znaczące (widoczne w SEM)	Ilości śladowe (trudne do wykrycia za pomocą SEM)
Wstecz-Ochrona przed argonem	Wymagane, z przedłużonym chłodzeniem	Wymagane (procedura standardowa)
Odporność na korozję po-spoinie	Zmniejszona z powodu wyczerpania się chromu na granicach ziaren	Generalnie utrzymany
Zalecana aplikacja	Zastosowania nie-spawane lub wymagające-wytrzymałości w wysokich temperaturach	Preferowany wybór w przypadku spawanych systemów rurowych

 

316 vs. 316L: Różnice w obróbce powierzchni

Można poddać zarówno 316, jak i 316Lwyżarzanie jasne (BA)Ielektropolerowanie (EP). Jednak ze względu na niższą zawartość węgla, 316L generalnie zapewnia wyższą-jakość warstwę pasywną po elektropolerowaniu, co skutkuje lepszą odpornością na korozję.

Metoda leczenia	316	316L	Różnica / wyjaśnienie
Wyżarzanie jasne (BA)	Dostępny	Dostępny	316L ogólnie zapewnia bardziej jednolitą powierzchnię
Elektropolerowanie (EP)	Dostępny	Preferowane	316L tworzy gęstszą warstwę pasywną po EP
Ra After EP (standardowy)	Mniejsza lub równa 0,25 μm	Mniejsza lub równa 0,25 μm	Oba mogą osiągnąć tę samą chropowatość powierzchni
Ra After EP (Premium)	Mniejsze lub równe 0,13 µm	Mniejsze lub równe 0,13 µm	316L może łatwiej i konsekwentnie osiągnąć ten poziom

 

Dlaczego przemysł półprzewodników używa prawie wyłącznie 316L zamiast 316?

Systemy rurociągów półprzewodnikowych wymagają rozległego spawania orbitalnego, często obejmującego tysiące połączeń spawanych. W przypadku gatunku 316-strefa wpływu ciepła (HAZ) jest bardzo podatna na uczulenie podczas spawania,-gdzie węgliki chromu wytrącają się wzdłuż granic ziaren, co prowadzi do zubożenia chromu-, co skutkuje znacznym zmniejszeniem odporności na korozję międzykrystaliczną. Natomiast ze względu na wyjątkowo niską zawartość węgla, 316L wykazuje stopień uczulenia (DOS) po spawaniu mniejszy niż 1%, co oznacza, że ​​jego odporność na korozję pozostaje zasadniczo niezmieniona. Co więcej, standardy branżowe dotyczące półprzewodników, takie jak SEMI F20 i ASTM A270, wyraźnie określają zastosowanie 316L.

 

Normy branżowe dotyczące półprzewodników dla 316 i 316L

Standardy branżowe dotyczące półprzewodników wyraźnie przemawiają na korzyść316L zamiast 316do zastosowań w rurociągach-o wysokiej czystości:

Standard	Określony stopień	316 Dotyczy	316L Dotyczy
PÓŁF20	316L	NIE	Tak
ASTM A270	316L	Nie (wymagane 316L)	Tak
ASTM A312	TP316/TP316L	Tak (rurociągi-ogólnego przeznaczenia)	Tak (rurociągi-ogólnego przeznaczenia)
ASME BPE	316L	NIE	Tak

PÓŁF20określa 316L do zastosowań w rurociągach półprzewodnikowych-ogólnego-zastosowania-o wysokiej-czystości i o ultra{3}}wysokiej-czystości, podczas gdy 316 nie mieści się w zakresie przedmiotowym.ASTM A270Węże sanitarne również określają 316L do tych zastosowań.ASTM A312to główna specyfikacja rurociągów-ogólnego przeznaczenia, obejmująca zarówno TP316, jak i TP316L; jednakże projekty półprzewodników zazwyczaj określająTP316Lze względu na niższą zawartość węgla, zwiększoną odporność na uczulenie spawów i przydatność do produkcji-o wysokiej czystości.

 

 

316 vs. 316L:Porównanie danych dotyczących korozji

W stanie-metalu nieszlachetnego (bez spawania) stopy 316 i 316L mają bardzo podobną odporność na korozję, a wartości PREN zwykle mieszczą się w zakresie 25–28. Jednak po spawaniu szybkość ich korozji może znacznie się różnić w niektórych środowiskach związanych z półprzewodnikami.

Średni / Stan	316	316L
Woda o wysokiej-czystości / woda DI (po spawaniu)	0,10 mm/rok	0,03 mm/rok
10% H₂SO₄, 60 stopni	-	0,02 mm/rok
Zanurzenie w NaCl	-	0,4260 mpi
Zanurzenie w H₂SO₄	-	2,5141 mpy
Fluor-Środek zawierający fluor, 50 ppm F⁻, 60 stopni	-	~0,08 mm/rok
Fluor-Środek zawierający F⁻ > 2000 ppm	-	>2 mm/rok

 

Dostawcy rur ze stali nierdzewnej 316L

Gnee dostarcza rury ze stali nierdzewnej 316L do projektów półprzewodników, obejmujących-rurociągi technologiczne o wysokiej czystości, systemy dystrybucji gazu i wody UPW/DI. Dostępne opcje obejmują rurki zgodne z normami ASTM A270, ASTM A312 i ASME BPE-, z powierzchniami BA/EP i kontrolowanym współczynnikiem Ra mniejszym lub równym 0,25 μm lub mniejszym lub równym 0,13 μm. Każda partia może być dostarczona z EN 10204 3.1 MTC, PMI, kontrolą wymiarową, chropowatością powierzchni, testami hydrostatycznymi/prądami-wirowymi i identyfikowalnością-liczb cieplnych, co wspiera produkcję o wysokiej-czystości i spełnia wymogi kontroli jakości projektu.

Kategoria produktu	Wykończenie powierzchni	Standardy specyfikacji	Zakres rozmiarów (OD)
Rurka BA (wyżarzona jaskrawo)	Ra Mniejszy lub równy 0,4 μm	ASTM A269 / A632	1/8" - 2"
Lampa EP (elektro-polerowana)	Ra Mniejszy lub równy 0,25 μm	ASTM A269 / SEMI F19	1/8" - 2"
Bezszwowa rurka	Ciągnione na zimno / wyżarzane	ASTM A269	6 mm - 114.3 mm
Linia gazu o wysokiej czystości	Pasywowany / Ultra-czysty	ASTM A632 / SEMI F20	Dostosowane
Zwinięte rurki	Jasne wyżarzane	ASTM A269	1/4" - 1/2"

Jeśli planujesz lub realizujesz odpowiedni projekt, daj mi znać:
• Czy jesteś odpowiedzialny za systemy gazów specjalnych, systemy wody ultraczystej lub rurociągi próżniowe/chemiczne?
• Jaki jest przybliżony węzeł procesu w fabryce płytek (np. proces dojrzały lub węzły zaawansowane poniżej 3 nm)?
Następnie będę mógł udzielić Państwu bardziej szczegółowych zaleceń dotyczących doboru lub instalacji standardowego wyposażenia.

Skontaktuj się teraz

 

Często zadawane pytania

P: O ile droższy jest 316L w porównaniu do 316?
Odp.: Wyższa cena 316L w porównaniu z 316 wynosi około 15%, głównie ze względu na dłuższy czas odwęglenia wymagany podczas rafinacji AOD. Biorąc pod uwagę, że szybkość korozji po-spawania stali 316L jest-jedną trzecią szybkości korozji 316 (0,03 w porównaniu z. 0.10 mm/rok w ultraczystej wodzie) i że eliminuje to ryzyko przeróbek i przestojów w produkcji spowodowanych uczuleniem spoiny, ta 15% składka stanowi wysoce-opłacalną inwestycję ubezpieczeniową dla projektów półprzewodników.

 

P: Jaka jest różnica między 316Ti a 316L?
O: 316Ti to-stabilizowana tytanem wersja 316; tytan dodaje się w celu preferencyjnego wiązania z węglem, zapobiegając w ten sposób wytrącaniu się węglika chromu, dzięki czemu nadaje się do spawania. Jednakże 316Ti jest o 15–30% droższy niż 316L [18], a dodatek tytanu może negatywnie wpłynąć na wyniki elektropolerowania (EP). Przemysł półprzewodników wybiera głównie 316L zamiast 316Ti, ponieważ niskoemisyjna metoda 316L jest bardziej ekonomiczna i zapewnia doskonałe wykończenia EP.

 

P: Co to jest „podwójny certyfikat” 316/316L?
Odp.: Niektóre huty oznaczają partie o zawartości węgla mniejszej lub równej 0,03% jako „podwójnie certyfikowane” 316/316L. Oznacza to, że partia spełnia zarówno wymagania wytrzymałościowe 316 (chociaż rzeczywista wytrzymałość jest nieco niższa), jak i wymagania dotyczące zawartości węgla 316L. Aby uniknąć nieporozumień, zaleca się określenie 316L bezpośrednio podczas zamówienia.

 

Q: What are the disadvantages of 316L at high temperatures (>600 stopni)?
Odp.: Granica plastyczności 316L zmniejsza się szybciej w wysokich temperaturach (ze względu na niższą zawartość węgla, co powoduje słabsze wzmocnienie-roztworu stałego). W przypadku rurociągów spalinowych lub spalinowych pracujących w temperaturze powyżej 600 stopni bardziej odpowiednim wyborem jest temperatura 316 lub 316H (wysoko-węglowa 316). Ponieważ jednak temperatury linii gazu procesowego w fabrykach półprzewodników wynoszą zwykle poniżej 200 stopni, różnica ta nie ma wpływu.

 

P: Jaka jest różnica między 316L VIM-VAR a standardowym 316L?
Odp.: Standardowy 316L jest wytwarzany przy użyciu topienia AOD (-odwęglania tlenowego argonu), podczas gdy VIM-VAR wykorzystuje metodę podwójnego-procesu-topienia indukcyjnego próżniowego (VIM), a następnie przetapiania łukiem próżniowym (VAR)-w celu zmniejszenia zawartości tlenu do mniejszej lub równej 15 ppm i ograniczenia wielkości wtrąceń do < 10 μm. Półprzewodnikowe rurociągi UHP (dla prekursorów ALD/CVD) wymagają materiału klasy VIM-VAR, co zapewnia wyższą cenę o 30–50%.