SS321 در مقابل SS347: مقایسه و انتخاب عملکرد دمای بالا-

دو درجه تثبیت شده، یک هدف

گریدهای 321 و 347 به خانواده فولاد زنگ نزن آستنیتی تثبیت شده تعلق دارند. هر دو حاوی یک افزودن عمدی هستند که ترجیحاً با کربن واکنش می‌دهند، کروم را در محلول جامد نگه می‌دارد و از بارش کروم-کاربید در مرز دانه‌ها جلوگیری می‌کند که باعث خوردگی بین دانه‌ای پس از سرویس در محدوده حساسیت می‌شود. تفاوت عنصر تثبیت کننده است: 321 از تیتانیوم استفاده می کند، در حالی که 347 از نیوبیوم (کلمبیوم) استفاده می کند. معادل آنها به ترتیب UNS S32100 / EN 1.4541 و UNS S34700 / EN 1.4550 است.

ترکیب شیمیایی بر اساس ASTM A240

ASTM A240 محدودیت های زیر را برای صفحه، ورق و نوار مشخص می کند. مقادیر منفرد حداکثر هستند مگر اینکه به عنوان یک محدوده نشان داده شوند.

عنصر	321 (UNS S32100)	347 (UNS S34700)
کربن	حداکثر 0.08	حداکثر 0.08
منگنز	حداکثر 2.00	حداکثر 2.00
سیلیکون	حداکثر 0.75	حداکثر 0.75
فسفر	حداکثر 0.045	حداکثر 0.045
گوگرد	حداکثر 0.030	حداکثر 0.030
کروم	17.0-19.0	17.0-19.0
نیکل	9.0-12.0	9.0-13.0
تثبیت کننده	Ti 5 x (C+N) دقیقه، حداکثر 0.70	Nb + Ta 10 x C دقیقه، حداکثر 1.00

هر دو گرید دارای محدوده کروم و محتوای نیکل مشابهی هستند، بنابراین مقاومت به خوردگی عمومی آنها در محیط های آبی نزدیک است. انتخاب بین آنها بر اساس جوشکاری، محیط دمایی دقیق{1}}و شکلی که مواد در آن استفاده خواهد شد انجام می شود.

مقاومت در برابر خوردگی در محدوده بحرانی 427-816 درجه

محدوده حدود 800-1500 درجه فارنهایت (427-816 درجه ) جایی است که فولادهای زنگ نزن ناپایدار حساس می شوند: کاربیدهای کروم در مرز دانه ها رسوب می کنند و فلز مجاور از نظر کروم خالی می شود، بنابراین فولاد به صورت بین دانه ای خورده می شود. هر دو 321 و 347 در برابر این مقاومت مقاومت می کنند، اما نه یکسان. درجه 347 به طور کلی در محدوده 427-816 درجه برتر در نظر گرفته می شود، به ویژه در محیط های به شدت اکسید کننده، زیرا کاربیدهای نیوبیم آن پایدارتر هستند و در این دماها به خوبی توزیع می شوند. درجه 321 عملکرد خوبی دارد، اما می تواند در طول قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در آن محدوده بحرانی، زمانی که کاربیدهای تیتانیوم درشت شده و تیتانیوم آزاد مصرف می شود، مقاومت کمتری نشان دهد. برای تجهیزات با عمر طولانی که به طور مداوم در 427-816 درجه کار می کنند، 347 مشخصات ایمن تر است.

رفتار جوشکاری: چرا 347 پرکننده برای هر دو است

تفاوت اساسی در نحوه رفتار دو تثبیت کننده در جوشکاری وجود دارد. تیتانیوم به خوبی در یک قوس جوشکاری با دمای بالا-انتقال نمی‌یابد: در ستون قوس اکسید می‌شود و از بین می‌رود، بنابراین یک میله پرکننده 321 تثبیت موثری به فلز جوش نمی‌دهد. در مقابل، نیوبیم به طور قابل اعتمادی در سراسر قوس منتقل می شود. به همین دلیل گرید 347 فلز پرکننده استاندارد برای جوشکاری مواد اولیه 321 و 347 است و به طور گسترده برای اتصال 321 جزء استفاده می شود. در اکثر سرویس‌ها،{10}}پست جوشکاری برای هیچکدام از گریدها لازم نیست، زیرا منطقه تحت تأثیر حرارت تثبیت‌شده{11}}در برابر خوردگی بین دانه‌ای مقاوم است.

چرخه حرارتی و کاربردها

در جایی که اجزاء گرمایش و سرمایش مکرر را تجربه می‌کنند، درجه 321 به‌ویژه در هوافضا سابقه-تثبیت‌شده‌ای دارد. ساختار تثبیت شده{3}}تیتانیوم آن چرخه حرارتی را به خوبی مدیریت می‌کند و درجه یک انتخاب استاندارد برای سیستم‌های اگزوز هواپیما، دم موتور و مجرای چرخه بین دمای محیط و دمای عملیاتی است. گرید 347 در جایی ترجیح داده می‌شود که حداکثر مقاومت کاربید در محدوده حساس‌سازی مورد نیاز است و اغلب به عنوان فلز پرکننده یا برای قطعاتی که در سرویس‌های شیمیایی با دمای بالا خورنده هستند مشخص می‌شود. کاربردهای مشترک معمولی شامل اتصالات انبساط،{8}}لوله مبدل حرارتی، قطعات کوره، اجزای سوپرهیتر دیگ بخار و تجهیزات پردازش شیمیایی تا حدود 900 درجه است.

سوالات متداول

Q1. در دمای بالا کدام بهتر است 321 یا 347؟برای مقاومت در برابر خوردگی در محدوده حساسیت 427-816 درجه، 347 به طور کلی بهتر است. برای کاربردهای مقاومت در برابر حرارت{7}}دوچرخه و اگزوز هوافضا، 321 سابقه خدمات قوی تری دارد. بالاتر از حدود 900 درجه، هر دو استحکام را از دست می دهند و گریدهای آلیاژی بالاتر مانند 310 را باید در نظر گرفت.

Q2. چرا 347 به عنوان پرکننده برای جوش 321 استفاده می شود؟تیتانیوم در طول قوس جوش از بین می رود، بنابراین پرکننده 321 جوش را تثبیت نمی کند. نیوبیم به طور قابل اعتمادی انتقال می یابد، بنابراین پرکننده 347 یک جوش تثبیت شده مطابق با ماده اصلی ایجاد می کند.

Q3. تفاوت بین عناصر تثبیت کننده چیست؟321 با تیتانیوم تثبیت شده است. 347 با نیوبیوم به علاوه تانتالیم. هر دو از بارش کاربید کروم جلوگیری می کنند، اما کاربیدهای نیوبیم در طول قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در محدوده 427-816 درجه پایدارتر هستند.

Q4. آیا 321 و 347 به عملیات حرارتی پس از جوش- نیاز دارند؟خیر. هر دو تثبیت شده‌اند، بنابراین ناحیه تحت تأثیر حرارت جوش{1}}در اکثر سرویس‌ها در برابر خوردگی بین دانه‌ای بدون آنیل کردن محلول مقاومت می‌کند.

Q5. معادل 321 و 347 چیست؟321 UNS S32100 / EN 1.4541 است. 347 UNS S34700 / EN 1.4550 است. هر دو توسط ASTM A240 برای محصولات تخت و با مشخصات لوله و لوله مانند ASTM A312 و A213 پوشش داده می شوند.