Stal nierdzewna 321 i stal nierdzewna 347: porównanie stopów stabilizowanych wysokotemperaturowych-

Co sprawia, że ​​stal nierdzewna jest stabilizowana?

321 i 347 należą do rodziny austenitycznych 18/8 (około 18% chromu i 9-13% niklu) i rozwiązują konkretny problem. Kiedy zwykły gatunek 304 nagrzewa się w temperaturze około 425-815 stopni - podczas spawania lub pracy, węgiel może łączyć się z chromem na granicach ziaren, tworząc węgliki chromu, pozostawiając sąsiadujący metal zubożony w chrom i podatny na korozję międzykrystaliczną. Gatunki stabilizowane dodają pierwiastek, który wiąże się z węglem jeszcze łatwiej niż chrom: tytan w 321, niob w 347. Węgiel jest zamknięty w postaci stabilnych węglików, dzięki czemu chrom pozostaje w roztworze stałym, a materiał zachowuje swoją odporność na korozję po spawaniu i podczas pracy.

Porównanie składu chemicznego

Zakresy składu według ASTM A240 (% wag.):

Element	321 / UNS S32100	347 / UNS S34700
Węgiel, maks	0.08	0.08
Mangan, maks	2.00	2.00
Fosfor, maks	0.045	0.045
Siarka, maks	0.030	0.030
Krzem, maks	0.75	0.75
Chrom	17.00-19.00	17.00-19.00
Nikiel	9.00-12.00	9.00-13.00
Tytan	5 x C min; maks. 0,70	Nie określono
Niob (kolumn)	Nie określono	10 x Cmin; 1,00 maks

Współczynniki stabilizacji są zapisane w normie: zawartość tytanu musi być co najmniej pięciokrotna i nie większa niż 0,70%; zawartość niobu musi być co najmniej dziesięciokrotna i nie większa niż 1,00%.

Właściwości mechaniczne (wyżarzane, ASTM A240)

Nieruchomość	321 / S32100	347 / S34700
Wytrzymałość na rozciąganie, min (MPa)	515	515
Granica plastyczności, min (MPa)	205	205
Wydłużenie, min (%)	40	40

W temperaturze pokojowej te dwa gatunki są zasadniczo równoważne, dlatego o wyborze materiału decyduje temperatura pracy i obciążenie, a nie wytrzymałość z arkusza danych.

Wydajność w wysokich-temperaturach: pełzanie i skalowanie

Obydwa gatunki są odporne na osadzanie się kamienia w atmosferze utleniającej do około 900 stopni. Ważna różnica pojawia się w pełzaniu: powyżej około 800 stopni, 347 rozwija lepszą wytrzymałość na pełzanie, ponieważ węgliki niobu pozostają drobno rozmieszczone i stabilne w wysokiej temperaturze, zapewniając bardziej efektywne wzmocnienie wydzieleniowe niż węgliki tytanu. Z tego powodu 347 jest preferowany w przypadku-komponentów zawierających ciśnienie, takich jak rury grzewcze i-naczynia reakcyjne o wysokiej temperaturze. 321. Pozostaje on powszechnie stosowany w układach wydechowych, utleniaczach termicznych i mieszkach rozprężnych, gdzie ceniona jest dobra podatność na obróbkę i odporność na cykliczne obciążenia termiczne.

Spawanie i produkcja

Obydwa gatunki łatwo się spawają przy zastosowaniu konwencjonalnej austenitycznej stali nierdzewnej i żaden z nich nie wymaga-obróbki cieplnej po spawaniu. W przypadku złączy 347 typowy spoiwo o pasującym składzie-stabilizowanym niobem (ER347). 321 jest często spawane z tym samym wypełniaczem ER347 lub z ER321, gdzie wymagane jest odpowiednie spoiwo stabilizowane tytanem-, ponieważ tytan łatwo utlenia się w jeziorku spawalniczym. Dopływ ciepła powinien być umiarkowany, a temperatura międzyściegowa poniżej około 150 stopni, aby ograniczyć wytrącanie się i odkształcenia węglików.

Typowe zastosowania

321: kolektory i kominy wydechowe samolotów, utleniacze termiczne, miechy rozprężne, elementy pieców o temperaturze poniżej około 900 stopni oraz rurociągi chemiczne lub petrochemiczne w umiarkowanej temperaturze.

347: rury grzejnikowe rafinerii,-wysokotemperaturowe zbiorniki reakcyjne, rury przegrzewaczy i przegrzewaczy pary, elementy kotłów i zespoły spawane, które wytrzymują stałą pracę w temperaturze powyżej 800 stopni.

Często zadawane pytania

Jaka jest główna różnica między 321 a 347?

Element stabilizujący: 321 wykorzystuje tytan (minimum 5 x C, maksymalnie 0,70%), podczas gdy 347 wykorzystuje niob (minimum 10 x C, maksymalnie 1,00%). Nieznacznie różni się także zakres niklu: 9,00-12,00% dla 321 i 9,00-13,00% dla 347.

Który gatunek ma lepszą wytrzymałość na pełzanie w wysokiej temperaturze?

347. Powyżej około 800 stopni węgliki niobu zapewniają silniejsze wzmocnienie wydzieleniowe niż węgliki tytanu, dając 347 lepszą odporność na pełzanie w długotrwałej-okresowej-pracy w wysokich temperaturach.

Czy 321 można zastąpić 347?

W przypadku pracy w temperaturze poniżej około 800 stopni i gdy pełzanie nie jest kryterium decydującym, często można zastąpić 321. W przypadku części ciśnieniowych pracujących w temperaturze powyżej 800 stopni, 347 jest bezpieczniejszym wyborem ze względu na doskonałą wytrzymałość na pełzanie.

Czy 321 i 347 są odporne na korozję międzykrystaliczną po spawaniu?

Tak. Obydwa są zaprojektowane w taki sposób, że tytan lub niob łączą się z węglem, zapobiegając utracie chromu na granicach ziaren podczas spawania lub serwisowania w zakresie uczulenia około 425-815 stopni.

Jakiego spoiwa używa się do spawania stali 321 i 347?

Materiał 347 jest zazwyczaj spawany z pasującym wypełniaczem niobowym-stabilizowanym. 321 niobem (ER347). 321 jest często spawany z tym samym wypełniaczem ER347 lub z ER321, gdzie wymagane jest pasujące stopiwo stabilizowane tytanem-.

Jaka jest maksymalna temperatura pracy 321 i 347?

W atmosferach utleniających oba są odporne na osadzanie się kamienia do około 900 stopni. W przypadku-części nośnych praktyczny limit jest niższy, ponieważ wytrzymałość na pełzanie spada wraz z temperaturą; W przypadku zastosowań ciśnieniowych należy zapoznać się z przepisami projektowymi.