فولاد ضد زنگ 321 در مقابل 347: آلیاژهای با دمای بالا تثبیت شده- در مقایسه

چه چیزی یک فولاد ضد زنگ را تثبیت می کند؟

321 و 347 متعلق به خانواده آستنیتی 18/8 (حدود 18٪ کروم و 9{9}}13٪ نیکل) هستند و مشکل خاصی را حل می کنند. هنگامی که 304 معمولی در محدوده تقریباً 425-815 درجه - در حین جوشکاری یا در حین کار گرم می شود - کربن می تواند با کروم در مرزهای دانه ترکیب شود و کاربیدهای کروم را تشکیل دهد و فلز مجاور را از نظر کروم تخلیه و در برابر خوردگی بین دانه ای آسیب پذیر کند. گریدهای تثبیت شده عنصری را اضافه می‌کنند که حتی راحت‌تر از کروم با کربن پیوند می‌یابد: تیتانیوم در 321، نیوبیم در 347. کربن به عنوان کاربیدهای پایدار قفل می‌شود، بنابراین کروم در محلول جامد باقی می‌ماند و ماده پس از جوشکاری و در خدمت مقاومت در برابر خوردگی خود را حفظ می‌کند.

ترکیب شیمیایی مقایسه شد

محدوده ترکیب در ASTM A240 (وزنی درصد):

عنصر	321 / UNS S32100	347 / UNS S34700
کربن، حداکثر	0.08	0.08
منگنز، حداکثر	2.00	2.00
فسفر، حداکثر	0.045	0.045
گوگرد، حداکثر	0.030	0.030
سیلیکون، حداکثر	0.75	0.75
کروم	17.00-19.00	17.00-19.00
نیکل	9.00-12.00	9.00-13.00
تیتانیوم	5 x C دقیقه; حداکثر 0.70	مشخص نشده است
نیوبیم (کلمبیوم)	مشخص نشده است	10 x C دقیقه; حداکثر 1.00

نسبت تثبیت در استاندارد نوشته شده است: تیتانیوم باید حداقل پنج برابر محتوای کربن و بیش از 0.70٪ باشد. نیوبیم باید حداقل ده برابر کربن و بیش از 1.00٪ باشد.

خواص مکانیکی (آنیل شده، ASTM A240)

اموال	321 / S32100	347 / S34700
استحکام کششی، حداقل (MPa)	515	515
قدرت تسلیم، حداقل (MPa)	205	205
ازدیاد طول، حداقل (%)	40	40

در دمای اتاق، این دو درجه اساساً معادل هستند، به همین دلیل است که انتخاب مواد بین آنها با دمای سرویس و بارگذاری به جای قدرت برگه داده تعیین می شود.

عملکرد دمای بالا-: خزش و مقیاس‌پذیری

هر دو درجه در برابر پوسته پوسته شدن در اتمسفرهای اکسید کننده تا حدود 900 درجه مقاومت می کنند. تفاوت مهم در خزش ظاهر می شود: بالاتر از حدود 800 درجه، 347 استحکام خزشی بهتری ایجاد می کند زیرا کاربیدهای نیوبیم در دمای بالا به خوبی توزیع شده و پایدار می مانند و باعث تقویت بارش موثرتر از کاربیدهای تیتانیوم می شوند. به همین دلیل 347 برای اجزای دارای فشار- مانند لوله‌های گرمکن و-مخازن واکنش با دمای بالا{8}} ترجیح داده می‌شود.

جوشکاری و ساخت

هر دو گرید به راحتی با استفاده از فولاد زنگ نزن آستنیتی معمولی جوش می‌شوند و هیچکدام نیازی به عملیات حرارتی بعد از جوش- ندارند. برای اتصالات 347، فلز پرکننده از ترکیب تثبیت شده نیوبیوم منطبق (ER347) معمول است. 321 اغلب با همان پرکننده ER347 یا با ER321 که در آن به یک رسوب تثبیت شده-تیتانیوم منطبق نیاز است، جوش داده می‌شود، زیرا تیتانیوم به راحتی در حوضچه جوش اکسید می‌شود. گرمای ورودی باید در حد متوسط ​​و دمای بین پاسی زیر حدود 150 درجه نگه داشته شود تا بارش و اعوجاج کاربید محدود شود.

برنامه های کاربردی معمولی

321: منیفولدها و پشته های اگزوز هواپیما، اکسید کننده های حرارتی، دم انبساط، اجزای کوره زیر حدود 900 درجه و لوله کشی شیمیایی یا پتروشیمی در دمای متوسط.

347: لوله‌های بخاری پالایشگاه، مخازن واکنش با دمای بالا-، لوله‌های سوپرهیتر و بخاری بخار، اجزای دیگ بخار، و مجموعه‌های جوش داده شده که خدمات پایدار بالای 800 درجه را مشاهده می‌کنند.

سوالات متداول

تفاوت اصلی بین 321 و 347 چیست؟

عنصر تثبیت کننده: 321 از تیتانیوم (5 x C حداقل، 0.70٪ حداکثر)، در حالی که 347 از نیوبیوم (10 x C حداقل، 1.00٪ حداکثر) استفاده می کند. محدوده نیکل نیز کمی متفاوت است: 9.00-12.00٪ برای 321 و 9.00-13.00٪ برای 347.

کدام درجه در دمای بالا قدرت خزش بهتری دارد؟

347. بیش از حدود 800 درجه، کاربیدهای نیوبیوم در مقایسه با کاربیدهای تیتانیوم در برابر بارش قوی‌تر هستند و در سرویس‌های طولانی‌مدت در دمای بالا، مقاومت خزشی 347 را بهتر می‌کنند.

آیا می توان 321 را جایگزین 347 کرد؟

برای سرویس زیر حدود 800 درجه و جایی که خزش معیار حاکم نیست، 321 اغلب می تواند جایگزین شود. برای قطعات تحت فشار که در دمای بالای 800 درجه کار می کنند، 347 به دلیل قدرت خزش برتر، انتخاب مطمئن تری است.

آیا 321 و 347 پس از جوشکاری در برابر خوردگی بین دانه ای مقاومت می کنند؟

بله. هر دو به گونه ای طراحی شده اند که تیتانیوم یا نیوبیم با کربن ترکیب شده و از تخلیه کروم در مرزهای دانه در حین جوشکاری یا سرویس در محدوده حساسیت تقریباً 425-815 درجه جلوگیری می کند.

برای جوش 321 و 347 از چه فلز پرکننده ای استفاده می شود؟

347 معمولاً با پرکننده تثبیت شده نیوبیوم منطبق جوش داده می شود-پرکننده تثبیت شده (ER347). 321 اغلب با همان پرکننده ER347 یا با ER321 که در آن به یک رسوب تثبیت شده-تیتانیوم منطبق نیاز است جوش داده می شود.

حداکثر دمای سرویس 321 و 347 چنده؟

در اتمسفرهای اکسید کننده هر دو در برابر پوسته شدن تا حدود 900 درجه مقاومت می کنند. برای قطعات باربر -حد عملی کمتر است زیرا قدرت خزش با دما کاهش می یابد. برای کاربردهای فشار باید از کدهای طراحی استفاده شود.