Hvað er 321 ryðfríu stáli? Samsetning, eiginleikar og forrit

321 ryðfríu stáli (UNS S32100) er títan-stöðugað austenítískt ryðfrítt stál sem þróað er fyrir eitt sérstakt verkfræðilegt vandamál: að halda tæringarþoli ósnortnum í soðnum samskeytum og í íhlutum sem starfa við hækkað hitastig. Títan er bætt við í að minnsta kosti fimmföldu innihaldi kolefnis og köfnunarefnis, þannig að það sameinast þessum þáttum við storknun og glæðingu og myndar stöðugar títankarbíð agnir. Vegna þess að kolefnið er þegar bundið sem karbíð, helst króm í föstu lausninni og er áfram frjálst að byggja upp þunnu óvirku oxíðfilmuna sem gerir ryðfríu stáli tæringarþolið. Hagnýt niðurstaðan er einkunn sem þolir tæringu á milli korna eftir suðu og heldur gagnlegri burðargetu- þar sem óstöðug einkunn eins og 304 myndi byrja að mistakast.

Hvað er 321 ryðfrítt stál og hvers vegna títan skiptir máli

321 tilheyrir 18-8 fjölskyldu austenítískra ryðfríu stáli. Það er rafmagns-bráðinn, fullkomlega austenítísk tegund sem ekki er hægt að herða með hitameðhöndlun og er í meginatriðum ekki segulmagnaðir í glæðu ástandi, þó að kaldvinnsla auki segulgegndræpi hans lítillega. Efnafræðin er nálægt 304 með einni vísvitandi viðbót: títan.

Þegar óstöðugt austenítískt stál er haldið á næmingarsviðinu um það bil 425 til 815 gráður C, sameinast króm við kolefni meðfram kornamörkum og myndar krómkarbíð. Þessi landamærasvæði verða síðan króm-tæmd og verða fyrir árás í notkun, sem er nákvæmlega það sem gerist á hita-svæðinu í suðu. Títan hefur sterkari sækni í kolefni en króm gerir, þannig að það fjarlægir kolefni úr samkeppninni og kornmörkin halda króminu sínu. Forskriftin krefst þess vegna Ti 5 sinnum (C plús N) lágmark, hámarki 0,70 prósent.

Þessi eina málmvinnslueiginleiki er það sem skilur 321 frá 304 í raunverulegum verkefnum. Soðin varmaskiptaskel, ofnstuðningur eða súrálslína sem mun sjá hitauppstreymi verður venjulega tilgreind í stöðugri einkunn af þeirri ástæðu eingöngu.

Efnasamsetning og gildandi staðlar

Eftirfarandi svið eru dæmigerð fyrir plötu, blað, ræmur og stangir sem fylgja almennum vörulýsingum fyrir 321.

Frumefni	Efni (%)	Virka
C	0,08 hámark	Haldið lágt til að takmarka karbíðmyndun
Mn	2.00 max	Afoxun, austenít stöðugleiki
P	0,045 hámark	Leifar, stjórnað fyrir hörku
S	0,030 hámark	Leifar, stjórnað fyrir suðuhæfni
Si	0,75 hámark	Afoxun
Kr	17.0 - 19.0	Óvirk filma, tæringarþol
Ni	9.0 - 12.0	Austenite fyrrverandi, seigja, sveigjanleiki
N	0,10 hámark	Millivefsstyrking
Ti	5 x (C + N) mín., 0,70 hámark	Stöðugleiki gegn næmingu

Algengar vörustaðlar og jafngildar merkingar innihalda:

ASTM A240 / A240M - plata, lak og ræma fyrir þrýstihylki og almenn notkun

ASTM A312 - óaðfinnanleg og soðin austenítísk pípa fyrir háan-hitaþjónustu

ASTM A213 - óaðfinnanlegur ferrític og austenitic ketill, ofurhitara og varmaskiptarör

ASTM A276 og A479 - stöng fyrir almennar og há-boltanotkun

ASTM A182 - svikin eða valsuð flansar, festingar og lokar

EN 10088-2 einkunn 1.4541 (X6CrNiTi18-10)

JIS G4304 og G4305 bekk SUS321

GB/T 4237 gráðu 06Cr18Ni11Ti, merkingin sem kom í stað 0Cr18Ni10Ti

Kaupendur ættu að staðfesta að verksmiðjuvottorðið tilgreini títaninnihald tölulega frekar en að skrá einkunnina eina, vegna þess að hlutfall títan-til-kolefnis er eignin sem í raun skilar tæringarþolnu millikorna.

Vélrænir eiginleikar og há-hitaafköst

Dæmigerðir glæðandi eiginleikar fyrir 321 til ASTM A240 eru sýndir hér að neðan. Gildi eru tölur fyrir herbergi-hitastig og koma ekki í staðinn fyrir prófunarvottorð fyrir verksmiðju.

Eign	Dæmigert gildi
Togstyrkur	515 MPa mín
Afrakstursstyrkur (0,2% á móti)	205 MPa mín
Lenging í 50 mm	40% mín
hörku	217 HBW hámark
Mýktarstuðull	193 - 200 GPa
Uppbygging	Austenítískt, ó-hertanlegt með hitameðferð

Hækkuð-hitahegðun er þar sem einkunnin vinnur sér sess. 321 þolir oxun og kölnun í samfelldri notkun upp í u.þ.b. 900 gráður C og í hléum í allt að um 870 gráður C, sem gerir það að verkum að það er algengt val fyrir innra ofna, geislarör, endurnýtingartæki og útblástursbúnað. Fyrir íhluti sem eru undir þrýstingi er gagnlega skriðsviðið lægra og þar sem kóðar krefjast bætts skriðs og streitu-brotstyrks yfir um 537 gráður C er hærra-kolefnisafbrigðið 321H venjulega tilgreint í staðinn.

Tæringargögn sem greint hefur verið frá fyrir einkunnina sýna góða viðnám í hreinsuðu NaCl-MgCl2 umhverfi við um 500 gráður C, þar sem frammistaða versnar smám saman þegar notkunarhitastig fer yfir um 600 gráður C. Vegna þess að 321 inniheldur ekkert mólýbden er viðnám hans gegn klóríðholum og sprunguárásum hóflegt, sambærilegt við 3046 og greinilega undir 3046.

Framleiðsla, suðu og tæringarhegðun

321 er auðveldlega myndað, unnið og soðið með öllum stöðluðum ferlum. Vinnu-herðingarhraði þess þýðir að þungar mótunaraðgerðir þurfa milliglæðingu og vinnsla kallar á hægan hraða, stíf verkfæri og ríkulegan skurðvökva. Hægt er að suða með samsvarandi fyllimálmum af gerðinni 347 eða 321; níóbíum-stöðugað fylliefni er oft ákjósanlegt fyrir samskeytin sjálft vegna þess að níóbíum tapast síður en títan í suðulauginni.

Eftir-suðulausnarglæðingu er venjulega ekki krafist, sem er lykilkosturinn umfram 304

Forhitun er ekki nauðsynleg og eftir-hitameðferð er almennt forðast

Þjónusta í 425 til 815 gráður C næmingarsviðinu er ástandið sem einkunnin var hönnuð fyrir

Langvarandi váhrif yfir 900 gráður C veldur að lokum kvarðamyndun og sigma-fasa úrkomu

Ekki er mælt með því að nota klóríð-ríkt vatn, sjó og mjög afoxandi sýrur

Dæmigert notkun 321 ryðfríu stáli

Umsóknir flokkast í kringum tvær kröfur: soðið framleiðslu og hita. Einkunnin er mikið notuð fyrir utanhússvélar og vinnslubúnað í efna-, kola- og jarðolíuiðnaði þar sem tæringarþol korns- er skylda, og fyrir hita-þolna burðarhluta sem ekki er nánast hægt að hitameðhöndla eftir framleiðslu.

Þenslusamskeyti, belg og sveigjanleg tengi

Varmaskiptarör, ofurhitararör og ofníhlutir

Útblástursgrein flugvéla, hlutar þotuhreyfla og eftirbrennara

Þynningargufulagnir og hreinsunarlínur verða fyrir árás pólýþíónsýru

Hitaoxunarefni, hlutar til brennsluofna og ofnhúsgögn

Þrýstihylki, flansar, lokar og há-hitaboltar

321 vs 316 vs 321H: Hvernig á að velja

Eiginleiki	321	316	321H
Kolefni	0,08 hámark	0,08 hámark	0.04 - 0.10
Mólýbden	Engin	2 - 3%	Engin
Stöðugleiki	Títan	Engin	Títan
Klóríð gryfjuþol	Í meðallagi	Betri	Í meðallagi
Skriðstyrkur yfir 537 C	Gott	Takmarkað	Besta
Dæmigert notkun	Soðnir hlutar með háan-hita	Efna- og sjávarþjónusta	Ketill og þrýstilögn

Veldu 321 þegar hitaþol og suðustöðugleiki eru í fyrirrúmi. Veldu 316 þegar klóríð, sjór eða mjög ætandi efnamiðlar eru allsráðandi, því mólýbden veitir holuþol sem títan getur ekki. Veldu 321H þegar íhluturinn er þrýstihluti sem verður að uppfylla kröfur um skrið og streitu-brot við viðvarandi háan hita.

Algengar spurningar

Sp.: Er 321 ryðfríu stáli betra en 316 ryðfrítt stál?
Hvorugt er almennt betra. 321 vinnur þar sem soðnar samskeyti verða að standast millikorna tæringu eða þar sem þjónustuhitastig er hátt. 316 vinnur þar sem klóríðhola, sjór eða efnaárás ræður ríkjum, vegna þess að mólýbdeninnihald þess eykur holuþol umfram það sem 321 getur boðið.

Sp.: Mun 321 ryðfríu stáli ryðga?
Við venjulegar aðstæður í andrúmslofti og lítillega ætandi heldur óvirka krómoxíðfilman yfirborðinu björtu og ryðfríu-. Árás getur enn átt sér stað í klóríð-ríku eða mjög afoxandi umhverfi og tilkynnt tæringargögn sýna góða viðnám nálægt 500 gráður C í hreinsuðu NaCl-MgCl2 með hægfara hnignun yfir 600 gráður C.

Sp.: Er 321 ryðfríu stáli segulmagnaðir?
Í glæðu ástandi er það í meginatriðum ekki-segulmagnað, vegna þess að uppbyggingin er að fullu austenítísk. Efnið er ekki hertanlegt með hitameðhöndlun, en kaldvinnsla eins og beyging, teikning eða vinnsla kynnir martensít og eykur segulgegndræpi lítillega.

Sp.: Hver er munurinn á 321 og 321H ryðfríu stáli?
Munurinn er kolefnisinnihald. Standard 321 er takmörkuð við 0,08 prósent kolefnis, en 321H ber 0,04 til 0,10 prósent. Hærra millivefsstig í 321H bætir skrið- og streitu-rofstyrk við viðvarandi háan hita, þess vegna er það tilgreint fyrir ketils og þrýstilögn yfir um það bil 537 gráður C.

Sp.: Er hægt að soða 321 ryðfríu stáli án hitameðferðar?
Já. Títanstöðugleiki er sérstaklega ætlaður til að gera gráðuna örugga til að suða án eftir-suðulausnarglæðingar. Samsvarandi stöðugir fyllimálmar eru notaðir og soðnu samskeytin heldur tæringarþoli sínu á millikorna á hita-svæðinu.

Sp.: Hvert er hámarks þjónustuhitastig 321 ryðfríu stáli?
Fyrir oxunar- og kvarðaþol er einkunnin notuð upp í u.þ.b. 900 gráður C í samfelldri þjónustu og um 870 gráður C með hléum. Fyrir íhluti sem halda þrýstingi- er leyfilegt svið mun lægra og er stjórnað af viðeigandi kóðahönnunarferlum.