321 vs 347H από ανοξείδωτο χάλυβα: Σταθεροποιημένα κράματα υψηλής θερμοκρασίας σε σύγκριση

Τα 321 και 347H ανήκουν και τα δύο στην οικογένεια ωστενιτικών 18/8, αλλά καθορίζονται για διαφορετικά άκρα του ίδιου προβλήματος: να διατηρούν ένα συγκολλημένο εξάρτημα ανθεκτικό στη διάβρωση και να είναι ανθεκτικό σε ερπυσμό- ενώ είναι ζεστό. Αυτό το άρθρο συγκρίνει τις δύο βαθμίδες σχετικά με τη χημεία σταθεροποίησης, τις μηχανικές ιδιότητες, την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, την αντοχή στη διάβρωση και την πρακτική κατασκευής, με αναφορά στα ASTM A240 και ASTM A312.

Πώς διαφέρει η σταθεροποίηση τιτανίου και νιοβίου

Οι σταθεροποιημένες ποιότητες προσθέτουν έναν ισχυρό σχηματιστή καρβιδίου, έτσι ώστε ο άνθρακας να κλειδώνεται σε σταθερά καρβίδια αντί να αντιδρά με το χρώμιο στα όρια των κόκκων κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης ή της συντήρησης σε υψηλές{{0} θερμοκρασίες. Αυτό αποτρέπει την εξάντληση του χρωμίου και τη διακοκκώδη διάβρωση στη θερμότητα-επηρεαζόμενη ζώνη. 321 χρησιμοποιεί τιτάνιο τουλάχιστον 5 φορές την περιεκτικότητα σε άνθρακα (0,70% μέγιστο), ενώ το 347H χρησιμοποιεί νιόβιο συν ταντάλιο τουλάχιστον 8 φορές την περιεκτικότητα σε άνθρακα (μέγιστο 1,00%). Επειδή τα καρβίδια του νιοβίου είναι πιο σταθερά από τα καρβίδια τιτανίου σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, το 347H διατηρεί μεγαλύτερη ενδυνάμωσή του σε θερμοκρασίες λειτουργίας πάνω από περίπου 800 βαθμούς.

Συγκρίθηκε η χημική σύνθεση

Εύρος σύνθεσης ανά ASTM A240 (wt%):

Στοιχείο	321 / UNS S32100	347H / UNS S34709
Ανθρακας	0,08 μέγ	0.04-0.10
Μαγγάνιο, μέγ	2.00	2.00
Φώσφορος, μέγ	0.045	0.045
Θείο, μέγ	0.030	0.030
Πυρίτιο, μέγ	0.75	0.75
Χρώμιο	17.00-19.00	17.00-19.00
Νικέλιο	9.00-12.00	9.00-13.00
Τιτάνιο	5 x C min, 0,70 μέγ	-
Νιόβιο + ταντάλιο	-	8 x C min, 1,00 μέγ

Μηχανικές ιδιότητες και υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία

Σε θερμοκρασία δωματίου και οι δύο ποιότητες πληρούν τα ίδια ελάχιστα ανόπτησης ανά ASTM A240: αντοχή εφελκυσμού 515 MPa, αντοχή διαρροής 205 MPa και επιμήκυνση 40%. Η πρακτική διαφορά εμφανίζεται σε υψηλή θερμοκρασία. Ο υψηλότερος άνθρακας 347H (0,04-0,10%) σε συνδυασμό με καρβίδια νιοβίου παρέχει ισχυρότερη ενίσχυση της βροχόπτωσης, επομένως το 347H διατηρεί την ικανότητα μεταφοράς φορτίου σε περίπου 816 μοίρες και δείχνει καλύτερη αντοχή σε ερπυσμό και θραύση σε μακροπρόθεσμη απόδοση από 1-} 7 έως 8 έως γενικά πιο επιεικής υπό θερμική κυκλοποίηση, όπου η λεπτότερη, πιο σταθερή μικροδομή και η καλύτερη ολκιμότητα μειώνουν τον κίνδυνο ζημιάς λόγω θερμικής κόπωσης.

Αντοχή στη διάβρωση σε συγκολλημένο σέρβις

Και οι δύο ποιότητες προσφέρουν εξαιρετική αντοχή στη διακοκκώδη διάβρωση μετά τη συγκόλληση, ακριβώς επειδή τα σταθεροποιητικά στοιχεία κρατούν τον άνθρακα εκτός καρβιδίου του χρωμίου-. Σε ήπια περιβάλλοντα, το 321 έχει ένα ελαφρύ πλεονέκτημα στη γενική αντίσταση στη διάβρωση. σε οξειδωτική ή επιθετική λειτουργία υψηλής-θερμοκρασίας, το 347H διατηρεί την αντίστασή του καλύτερα σε παρατεταμένη έκθεση. Καμία κατηγορία δεν θα πρέπει να αντικαταστήσει τις ποιότητες που φέρουν μολυβδαίνιο-όπου η διάβρωση του χλωρίου ή η διάβρωση διέπουν τον σχεδιασμό.

Θέματα κατασκευής και συγκόλλησης

Το 321 είναι πιο όλκιμο και διαμορφώνεται ευκολότερα σε περίπλοκα σχήματα, γι' αυτό κυριαρχεί-σωληνώσεις εναλλάκτη και εξαρτήματα διαστολής. 347Η απαιτεί αυστηρότερο έλεγχο της εισόδου θερμότητας συγκόλλησης και της θερμοκρασίας διαπερατότητας για να διατηρήσει την υψηλή-δύναμή του σε θερμοκρασία, αλλά παραμένει λειτουργικό για τις περισσότερες βιομηχανικές κατασκευές. Χρησιμοποιούνται ταιριαστά μέταλλα πλήρωσης: πληρωτικό τύπου 321-για 321 και πληρωτικό τύπου 347 για 347H έτσι ώστε το μέταλλο συγκόλλησης να φέρει την ίδια σταθεροποίηση νιοβίου. Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση γενικά δεν απαιτείται για καμία κατηγορία.

Οδηγός επιλογής εφαρμογής

321 καθορίζεται για συστήματα εξάτμισης αεροσκαφών, εναλλάκτες θερμότητας με κυκλική θερμότητα, φυσούνες εκτόνωσης και μέρη κλιβάνου όπου κυριαρχεί η θερμική κυκλοποίηση. 347Το H καθορίζεται για τροφοδοτικό-σωλήνες υπερθερμαντήρα και θερμαντήρα λέβητα εγκατάστασης, σωληνώσεις υψηλής{3}}υψηλής πίεσης ατμού{ τυπικά γρήγορα δοχεία πίεσης, δοχεία υψηλής πίεσης{4} και ASTM A312 TP347H για σωλήνες και A213 TP347H για σωλήνες λέβητα. Ως εμπειρικός κανόνας, επιλέξτε 347H όπου κυριαρχεί η δύναμη ερπυσμού και 321 όπου κυριαρχούν η μορφοποίηση και ο θερμικός κύκλος.

Συχνές Ερωτήσεις

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της σταθεροποίησης 321 και 347H;

Το 321 σταθεροποιείται με τιτάνιο (5 x άνθρακα ελάχιστο, 0,70% μέγιστο). Το 347H σταθεροποιείται με νιόβιο συν ταντάλιο (8 x άνθρακα ελάχιστο, 1,00% μέγιστο) και μεταφέρει περισσότερο άνθρακα (0,04-0,10%) για επιπλέον αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία.

Ποιος βαθμός έχει καλύτερη αντοχή ερπυσμού πάνω από 800 μοίρες;

347Η. Τα καρβίδια του νιοβίου παρέχουν ισχυρότερη ενίσχυση της καθίζησης από τα καρβίδια τιτανίου σε υψηλή θερμοκρασία, γι' αυτό το 347H προτιμάται για μέρη υπό πίεση που λειτουργούν κοντά στους 816 βαθμούς.

Μπορεί το 321 να αντικατασταθεί με το 347H;

Για σέρβις κάτω από περίπου 800 μοίρες όπου ο ερπυσμός δεν είναι το κυρίαρχο κριτήριο, το 321 μπορεί συχνά να αντικατασταθεί. Για εξαρτήματα πίεσης που λειτουργούν πάνω από 800 μοίρες, το 347H είναι η ασφαλέστερη επιλογή λόγω της ανώτερης αντοχής ερπυσμού του.

Τα 321 και 347H αντιστέκονται στη διακοκκώδη διάβρωση μετά τη συγκόλληση;

Ναί. Και τα δύο είναι σταθεροποιημένα για να αποτρέπουν την καθίζηση καρβιδίου του χρωμίου-στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-, έτσι ώστε να διατηρούν την αντίστασή τους στη διάβρωση ως-συγκολλημένη χωρίς θερμική επεξεργασία μετά-συγκόλλησης.

Τι μέταλλο πλήρωσης πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τη συγκόλληση;

Χρησιμοποιήστε ένα πληρωτικό τύπου 321 για το 321 και ένα πληρωτικό τύπου 347 για 347 H, έτσι ώστε το μέταλλο συγκόλλησης να φέρει αντίστοιχη σταθεροποίηση. Η επιλογή πλήρωσης θα πρέπει επίσης να ταιριάζει με τον κυβερνητικό κωδικό (ASME Ενότητα IX ή ισοδύναμο) για την εφαρμογή.

Ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας αυτών των βαθμών;

Το 321 βαθμολογείται συνήθως για συνεχή εξυπηρέτηση σε περίπου 816 μοίρες. Το 347H βαθμολογείται σε περίπου 816 μοίρες με καλύτερη μακροπρόθεσμη-απόδοση ερπυσμού σε αυτό το εύρος. Πάνω από αυτές τις θερμοκρασίες, η οξείδωση και ο ερπυσμός συνήθως αναγκάζουν τη μετάβαση σε υψηλότερες-ανθεκτικές σε θερμότητα κράμα-βαθμίδες.