چرا عملیات حرارتی تثبیت کننده برای SS 321 مورد نیاز است؟

عملیات حرارتی تثبیت‌کننده برای SS 321 مورد نیاز است، زیرا درجه به تیتانیوم متکی است تا کربن را به‌عنوان کاربید تیتانیوم به جای کاربید کروم حفظ کند. بدون تثبیت، کربن محلول در آستنیت می‌تواند به صورت کاربیدهای غنی از کروم در مرزهای دانه‌ها در حین جوشکاری یا در حین سرویس در محدوده دمایی 450-850 درجه سانتیگراد رسوب کند و ماتریس کروم مجاور را تخلیه کند و فولاد را مستعد خوردگی بین دانه‌ای کند.

آنچه بدون تثبیت اتفاق می افتد

در فولاد زنگ نزن آستنیتی تثبیت نشده، قرار گرفتن در معرض 450{4}}850 درجه سانتیگراد باعث رسوب کاربید کروم (Cr23C6) در مرزهای دانه می شود. مناطق خالی از کروم در اطراف رسوبات نسبت به داخل دانه آندی می شوند و در محیط های خورنده مواد دچار حمله بین دانه ای می شوند. این پدیده که حساسیت نامیده می شود، حالت شکستی است که تثبیت تیتانیوم برای جلوگیری از آن طراحی شده است.

نحوه عملکرد تیتانیوم در SS 321

SS 321 حاوی تیتانیوم با حداقل پنج برابر کربن به علاوه نیتروژن، با حداکثر 0.70٪ است. تیتانیوم نسبت به کروم تمایل بیشتری به کربن دارد. در طی عملیات تثبیت‌کننده، تیتانیوم با کربن واکنش می‌دهد تا کاربیدهای تیتانیوم ریز و پایدار را تشکیل دهد، به طوری که در طول جوشکاری بعدی یا قرار گرفتن در معرض سرویس، کروم در محلول جامد باقی می‌ماند و مرزهای دانه‌ها غنی از کروم-می‌مانند.

مسیرهای تصفیه گرمایی-بر اساس استانداردهای ASTM

ASTM A213 (لوله‌های دیگ بخار و سوپرهیتر بدون درز) و ASTM A240 (صفحه) به مواد TP321/321 نیاز دارند تا در شرایط گرما{4}} عرضه شوند. دو مسیر شناخته شده وجود دارد: بازپخت محلول در حداقل 1040 درجه سانتیگراد و به دنبال آن سرد شدن سریع، یا بازپخت محلول و به دنبال آن یک عملیات تثبیت کننده در محدوده تقریباً 900-843 درجه سانتیگراد. مسیر تثبیت زمانی مشخص می شود که حداکثر مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای در سرویس جوش مورد نیاز باشد.

وضعیت	دما	خنک کننده
بازپخت محلول	1040 درجه سانتیگراد دقیقه	خاموش کردن آب یا خنک شدن سریع
درمان تثبیت کننده	843 - 900 درجه C	خنک کننده هوا

ترکیب معمولی SS 321 (ASTM A240، wt%)

عنصر	مورد نیاز
کربن	حداکثر 0.08
منگنز	حداکثر 2.00
فسفر	حداکثر 0.045
گوگرد	حداکثر 0.030
سیلیکون	حداکثر 0.75
کروم	17.00 - 19.00
نیکل	9.00 - 12.00
تیتانیوم	5 x (C + N) دقیقه، حداکثر 0.70

پیامدهای عملی برای تجهیزات جوش داده شده

پس از عملیات تثبیت، اتصالات 321 جوش داده شده را می توان بدون بازپخت اجباری پس از{1}} محلول جوش در بسیاری از خدمات خورنده، ساده سازی ساخت مبدل های حرارتی و لوله کشی فرآیند استفاده کرد. درجه به عنوان گزینه تثبیت شده ترجیح داده شده از تیتانیوم باقی می ماند که در آن تجهیزات به طور مکرر در طول کار در محدوده حساس سازی گرم و سرد می شوند.

سوالات متداول

Q1: چه دمایی برای تثبیت عملیات حرارتی استفاده می شود؟A1: معمولاً 843-900 درجه سانتیگراد (حدود 850-950 درجه سانتیگراد در کارگاه) پس از بازپخت محلول اعمال می شود.

Q2: چرا از 321 به جای 304 برای سرویس جوش استفاده می شود؟A2: افزودن تیتانیوم از رسوب کاربید کروم در حین جوشکاری جلوگیری می کند، بنابراین 321 مقاومت خوردگی بین دانه ای را بدون نیاز به بازپخت محلول پس از جوش حفظ می کند.

Q3: محدوده دمایی حساسیت چیست؟A3: تقریباً 450-850 درجه سانتیگراد. قرار گرفتن در معرض در این محدوده می تواند کاربیدهای کروم را در درجه های ناپایدار رسوب دهد.

Q4: آیا عملیات تثبیت کننده بر خواص مکانیکی تأثیر می گذارد؟A4: پس از بازپخت محلول انجام می شود و خواص مکانیکی تضمین شده را به طور قابل توجهی تغییر نمی دهد. استحکام کششی و استحکام تسلیم طبق استاندارد حاکم باقی می ماند.

Q5: آیا درمان تثبیت کننده برای همه 321 محصول اعمال می شود؟A5: این یک گزینه مشخصات است. لوله ها و صفحات به طور معمول با محلول آنیل شده عرضه می شوند. عملیات تثبیت کننده زمانی مشخص می شود که کاربرد حداکثر مقاومت خوردگی بین دانه ای در ساخت و ساز جوش داده شده را می طلبد.