Inox 304L và 304H là gì? Khác biệt so với Inox 304 tiêu chuẩn

Inox 304L và 304H là hai biến thể của mác inox austenitic 304 được tối ưu cho các điều kiện làm việc khác nhau: 304L cho hàn và chống ăn mòn mối hàn; 304H cho nhiệt độ cao và độ bền rão (creep). Bài viết này giải thích chi tiết sự khác biệt và cách lựa chọn đúng cho dự án cơ khí, đường ống, nồi hơi, bồn bể… trong bối cảnh phân tích chuyên sâu các mác inox phổ biến.

Tóm lược nhanh: 304 vs 304L vs 304H

– 304 tiêu chuẩn: C ≤ 0,08%. Dùng đa dụng. Dễ gia công, chống ăn mòn tốt. Có nguy cơ “nhạy cảm” (sensitization) vùng 425–870°C khi hàn hoặc ủ.
– 304L (Low Carbon): C ≤ 0,03%. Giảm mạnh nguy cơ ăn mòn liên tinh sau hàn. Lựa chọn số 1 cho kết cấu phải hàn trong môi trường ăn mòn.
– 304H (High Carbon): C 0,04–0,10%. Độ bền rão cao hơn ở >500–600°C. Ưu tiên cho nồi hơi, bộ quá nhiệt, đường ống nhiệt. Không lý tưởng cho môi trường ăn mòn nước sau hàn nếu không xử lý phù hợp.

Định nghĩa và tiêu chuẩn

– Hệ kim loại: Thép không gỉ austenitic Cr-Ni 18/8 (khoảng 18% Cr, 8–10% Ni).
– Mã tương đương:
– 304: ASTM/SA-240 Type 304; UNS S30400; EN 1.4301 (X5CrNi18-10)
– 304L: ASTM/SA-240 Type 304L; UNS S30403; EN 1.4307 (X2CrNi18-9)
– 304H: ASTM/SA-240/SA-312 Type 304H; UNS S30409; EN 1.4948 (biến thể chịu nhiệt)
– Dạng hàng hóa phổ biến (VN): tấm/coil (A240), ống hàn/đúc (A312), phụ kiện hàn (A403 WP304/304L/304H), thanh (A276). 304L rất sẵn; 304H thường đặt hàng theo yêu cầu, chủ yếu ở ống chịu nhiệt.

Thành phần hóa học điển hình (giá trị tham khảo theo ASTM)

– C (% khối lượng):
– 304: ≤ 0,08
– 304L: ≤ 0,03
– 304H: 0,04–0,10 (yêu cầu C tối thiểu để tăng bền rão; thường kèm kiểm soát kích thước hạt cho ứng dụng nhiệt)
– Cr: 18,0–20,0%
– Ni:
– 304/304H: 8,0–10,5%
– 304L: 8,0–12,0% (biên rộng hơn)
– Mn ≤ 2,0%; Si ≤ 0,75%; P ≤ 0,045%; S ≤ 0,030%; N ≤ 0,10%

Sự khác biệt cốt lõi giữa 304L, 304H và 304

1) Khả năng hàn và chống ăn mòn liên tinh

– 304: Khi hàn hoặc giữ trong 425–870°C, cacbit Cr có thể kết tủa ở biên hạt, làm giảm Cr cục bộ và tăng nguy cơ ăn mòn liên tinh (sensitization) nếu sau đó làm việc trong môi trường ăn mòn nước.
– 304L: Hàm lượng C rất thấp giúp hạn chế kết tủa cacbit, mối hàn “sạch” hơn, hầu như không cần ủ hòa tan sau hàn trong phần lớn ứng dụng ăn mòn. Đây là lý do 304L là lựa chọn mặc định cho bồn bể, đường ống, thiết bị thực phẩm/dược, cấp nước…
– 304H: Hàm lượng C cao làm tăng nguy cơ sensitization sau hàn. Không nên dùng cho môi trường ăn mòn nước sau hàn nếu không có ủ hòa tan/giải pháp thiết kế phù hợp. Ở dịch vụ nhiệt độ cao khô (khí nóng), vấn đề này ít nghiêm trọng hơn.

Khuyến nghị vật liệu hàn:
– Dịch vụ ăn mòn nước: que/dây ER/E308L cho 304 & 304L.
– Dịch vụ nhiệt độ cao/creep: ưu tiên ER/E308H để tương thích 304H (hàm lượng C cao hơn).

2) Hiệu năng ở nhiệt độ cao

– 304/304L: Khả năng chống ôxy hóa tốt tới khoảng 870°C (chu kỳ gián đoạn). Tuy nhiên, thời gian dài trong 425–870°C gây sensitization; 304L ít nhạy hơn nhưng không phải “chống nhạy cảm tuyệt đối” nếu nhiệt già hoá kéo dài.
– 304H: Thiết kế cho độ bền rão và ứng suất cho phép cao hơn đáng kể trên ~500–600°C (theo ASME Section II-D). Vì vậy 304H được dùng cho: bộ quá nhiệt, ống chịu nhiệt nồi hơi, thiết bị trao đổi nhiệt vùng nóng, đường ống hơi/quá nhiệt. Nhiệt độ làm việc thực tế tùy theo áp suất/ứng suất thiết kế và tiêu chuẩn tính bền.

3) Cơ tính ở nhiệt độ phòng (tham khảo điển hình)

– Độ bền kéo tối thiểu: ~515 MPa (304/304L/304H)
– Giới hạn chảy (0,2%): ~205 MPa
– Độ giãn dài: ≥ 40%
– Độ cứng: ≤ 201 HB
Nhìn chung, 304L hơi “mềm” hơn 304 tiêu chuẩn trong một số sản phẩm do C thấp, nhưng khác biệt nhỏ và hiếm khi ảnh hưởng thiết kế ở nhiệt độ phòng. 304H có cơ tính tương đương ở nhiệt độ phòng nhưng vượt trội về bền rão ở nhiệt độ cao.

4) Chống ăn mòn tổng quát

– Mức Cr/Ni tương tự khiến khả năng chống ăn mòn môi trường nước của 304, 304L và 304H về cơ bản ngang nhau ở trạng thái nung giải (solution annealed).
– 304L vượt trội sau hàn trong môi trường ăn mòn nhờ ít sensitization.
– Cả ba đều có thể bị ăn mòn điểm/khe trong môi trường clorua cao; nguy cơ SCC (nứt do ứng suất trong clorua) tăng mạnh >60°C. Nếu môi trường khắc nghiệt (clorua cao, axit mạnh), xem xét chuyển sang 316L hoặc duplex.

Khi nào chọn 304, 304L hay 304H?

– Chọn 304L nếu:
– Có nhiều mối hàn, không ủ giải sau hàn, làm việc trong môi trường ăn mòn nước (bồn bể, đường ống công nghệ, thực phẩm, nước sạch, HVAC, thiết bị y tế).
– Cần chứng chỉ dual 304/304L (hàng phổ biến, tối ưu tồn kho và giá).
– Chọn 304 tiêu chuẩn nếu:
– Ít hoặc không có hàn, hoặc có thể ủ giải sau hàn; môi trường ăn mòn không quá khắt khe; cần tối ưu chi phí mà vẫn đảm bảo.
– Cần phù hợp máy gia công, cơ tính ở nhiệt độ phòng tương đương 304L.
– Chọn 304H nếu:
– Dịch vụ nhiệt độ cao (thường >500–600°C) đòi hỏi bền rão/ứng suất cho phép cao: nồi hơi, bộ quá nhiệt, ống lửa, thiết bị hóa dầu vùng nóng.
– Có yêu cầu tuân thủ ASME cho thiết bị chịu áp ở nhiệt độ cao. Lưu ý kiểm soát quy trình hàn (vật liệu hàn 308H) và/hoặc xử lý nhiệt nếu hệ sẽ tiếp xúc môi trường ăn mòn nước sau hàn.

Lưu ý về chứng chỉ:
– “Dual certified 304/304L” rất phổ biến và thay thế trực tiếp cho phần lớn nhu cầu 304 ở VN.
– 304H không thể “dual” với 304L do yêu cầu C tối thiểu. Đặt hàng 304H cần xác định rõ điều kiện nhiệt và tiêu chuẩn thiết kế.

Thiết kế, gia công và vận hành: lưu ý thực tiễn

– Hàn: GTAW/GMAW/SMAW đều tốt. Dùng 308L cho 304/304L; 308H cho 304H. Hạn chế vùng ảnh hưởng nhiệt quá rộng; làm sạch, tẩy gỉ–thụ động hoá sau hàn để phục hồi lớp thụ động Cr2O3.
– Nhiệt luyện: Ủ hòa tan 1010–1065°C (tới ~1120°C cho 304H), làm nguội nhanh. Austenitic không hoá bền bằng nhiệt luyện.
– Gia công nguội: Dễ dập kéo, cán nguội; bền hoá biến dạng. Ủ khử ứng suất khi cần.
– Vệ sinh: Tránh clo/chất tẩy gốc clorua; rửa sạch, sấy khô để giảm pitting.
– Thiết kế môi trường clorua: Giảm khe hở, tránh nước tù đọng; nếu Cl- cao và nhiệt độ >50–60°C, cân nhắc mác cao hơn (316L, 317L, duplex).

Tình hình cung ứng tại Việt Nam (gợi ý đặt hàng)

– 304L: Sẵn kho dạng tấm/coil (0,5–12 mm), ống hàn (SCH10–40), phụ kiện A403 WP304L. Chứng chỉ mill test 3.1 đầy đủ.
– 304 (dual 304/304L): Phổ biến, tối ưu chi phí và linh hoạt cho fabrication.
– 304H: Thường có ở ống chịu nhiệt (A312 TP304H, lịch SCH40–80), đặt hàng theo dự án nồi hơi/ASME. Xác nhận: thành phần C, kích thước hạt, nhiệt luyện, và yêu cầu kiểm định NDT nếu có.

Câu hỏi thường gặp

– 304L có thay thế hoàn toàn 304 không?
Phần lớn trường hợp có, nhờ cơ tính tối thiểu tương đương và ưu thế khi hàn. Tuy nhiên, một số tiêu chuẩn/khách hàng có thể yêu cầu đúng 304 (không “L”); hãy kiểm tra hồ sơ kỹ thuật.
– 304H có dùng cho nước biển hay hóa chất ăn mòn mạnh?
Không khuyến nghị. 304H không tăng khả năng chống ăn mòn nước so với 304/304L; thậm chí nhạy cảm hơn sau hàn. Dùng 316L/904L/duplex tùy môi trường.
– Inox 304/304L/304H có nhiễm từ không?
Ở trạng thái ủ, gần như không nhiễm từ; nhưng gia công nguội/hàn có thể tạo nhiễm từ nhẹ cục bộ.

Ví dụ ứng dụng thực tế

– 304L: Bồn trộn sữa, đường ống CIP, bể chứa nước RO, hệ thống ống PCCC trong nhà xưởng.
– 304: Kết cấu khung, máng, lan can, vỏ máy nói chung (ít hàn nặng).
– 304H: Ống bộ quá nhiệt lò hơi, ống góp hơi, trao đổi nhiệt khí nóng trong nhà máy nhiệt điện hoặc phân xưởng reforming.

So sánh nhanh theo tiêu chí chọn vật liệu

– Sau hàn làm việc trong môi trường ăn mòn nước: 304L.
– Nhiệt độ cao, cần bền rão/ứng suất cho phép theo ASME: 304H.
– Ứng dụng phổ thông, ít hàn/không quá khắt khe: 304 hoặc dual 304/304L.
– Môi trường clorua cao hoặc >60°C: cân nhắc 316L trở lên.

Kết luận

– 304L là lựa chọn an toàn và hiệu quả cho kết cấu hàn trong môi trường ăn mòn nước nhờ C thấp, hạn chế sensitization.
– 304H được thiết kế cho nhiệt độ cao với bền rão vượt trội; phù hợp nồi hơi, ống hơi và thiết bị nhiệt theo yêu cầu ASME.
– 304 tiêu chuẩn vẫn là vật liệu đa dụng, nhưng trong thực tế kho bãi tại Việt Nam, vật liệu “dual 304/304L” thường được ưu tiên để linh hoạt gia công.
Chốt lại: chọn 304L khi ưu tiên hàn và ăn mòn, 304H khi ưu tiên nhiệt độ cao/creep, và 304 cho ứng dụng phổ thông không quá khắt khe. Xác định môi trường, nhiệt độ vận hành và yêu cầu tiêu chuẩn ngay từ bước thiết kế sẽ giúp tối ưu chi phí và độ bền hệ thống.