Terasplaat 321H vs 321: mis vahe on?

321 ja321H roostevabast terasest plaatmõlemad on suurepärased titaan{0}}stabiliseeritud austeniitklassid, kuid need pole samad. Sellest artiklist näete täpselt, kuidas nende keemiline koostis, mehaanilised omadused, käitumine kõrgel-temperatuuril ja reaalne{3}}kasutus erineb.

Mis on 321 ja 321H?

Nii 321 kui ka 321H on austeniitsest roostevabast terasest, mis on titaaniga stabiliseeritud. Stabiliseerimine tähendab, et sulamile lisatakse titaani (tavaliselt 5 korda süsinikusisaldus, minimaalselt 0,10%).

Titaanil on palju tugevam külgetõmme süsiniku vastu kui kroomil. Kui terast kuumutatakse (keevitamise või kõrgel temperatuuril töötamise ajal), haarab titaan kõigepealt süsiniku, moodustades kahjutuid titaankarbiide. See hoiab ära kroomkarbiidide moodustumise terade piiridel, mis põhjustab teradevahelise korrosiooni (mida sageli nimetatakse "keevisõmbluse lagunemiseks").

Nii et mõlemad klassid on sensibiliseerimise vastu. Kuid 321H on loodud spetsiaalselt kõrgel-temperatuurilisteks rakendusteks, kus roometugevus ja pingerebenemisomadused on kriitilised.

Keemiline koostis: süsiniku erinevus

Allolevas tabelis on toodud peamised keemilised erinevused vastavalt standardile ASTM A240.

Allikas: ASTM A240 / A240M

Mida numbrid teile ütlevad:

321 lubab süsinikku kuni 0,08%, kuid sellel pole alampiiri . 321H nõuab vähemalt 0,04% süsinikku ja lubab kuni 0,10%. See lisasüsinik moodustab titaaniga kombineerituna kõrgel-temperatuuril töötamise ajal rohkem titaankarbiide. Need karbiidid "kinnitavad" terade piire ja takistavad nende libisemist pinge all – seda mehhanismi nimetatakse sademete tugevdamiseks. Seetõttu on 321H roometugevus suurem kui 321.

Mehaanilised omadused: ruumitemperatuur vs kõrge temperatuur

Toatemperatuuril on 321 ja 321H mehaanilised omadused peaaegu identsed. Erinevus muutub dramaatiliseks, kui temperatuur ületab 1000 kraadi F (537 kraadi).

Ruumitemperatuuri omadused (lõõmutatud seisund)

Allikad: ASTM A240, ASME SA-240

Kõrge{0}}temperatuuri omadused

Klass "H" on spetsiaalselt ette nähtud kasutamiseks kõrgel temperatuuril. Allpool on kõrgetel temperatuuridel lubatud pingete võrdlus ASME II jaotise D osa järgi.

Andmeallikas: ASME Boiler and Pressure Vessel Code, II jaotis, D osa

Mida see tähendab? 1500 kraadi F (816 kraadi) juures suudab 321H ohutult taluda 87% suuremat pinget kui 321. See on tohutu erinevus seadmete puhul, mis töötavad pidevalt koormuse all – näiteks ülekuumendi toru või naftakeemiatehase surveanum.

Roomamise tugevuse võrdlus

Roomamine on aeglane püsideformatsioon, mis tekib siis, kui metalli hoitakse kõrgel temperatuuril pinge all. Pikaajalise-kasutamise jaoks on libisemistugevus sageli olulisem kui lühiajaline-tõmbetugevus.

1200 kraadi F (649 kraadi) juures 10 000 psi pinge all:

321 puruneb umbes 5000 tunni pärast

321H puruneb umbes 10 000 tunni pärast – kaks korda kauem.

Temperatuuril 1400 kraadi F (760 kraadi) rõhul 5000 psi:

321 puruneb umbes 1000 tunni jooksul

321H kestab üle 3000 tunni.

Seetõttu nõuavad surveanumate koodid (ASME VIII jaotis) 321H kasutamist pikaajaliseks-kõrgtemperatuuril-töötamiseks, kui roomamine on disainilahendus.

Füüsikalised omadused

Mõlemal klassil on peaaegu identsed füüsikalised omadused, kuna nende põhikoostis on nii sarnane.

Mõlemad klassid jäävad pärast lõõmutamist mitte-magnetiliseks. Külmtöötlemine (painutamine, rullimine) võib esile kutsuda vähese magnetismi, kuid see ei mõjuta kõrgel temperatuuril{2}}tulemist.

Korrosioonikindlus

Kuna mõlemad klassid on titaanist{0}}stabiliseeritud, on neil sama vastupidavus teradevahelisele korrosioonile. Kumbki ei kannata keevisõmbluse lagunemise all pärast keevitamist ega kokkupuudet temperatuuridega vahemikus 800–1600 kraadi F (425–870 kraadi).

Muudes söövitavates keskkondades:

• Üldine korrosioon:Mõlemad taluvad oksüdeerumist ja skaleerimist kuni umbes 1500 kraadi F (816 kraadi) pidevas töös ja 1600 kraadi F (871 kraadi) vahelduvalt.

• Happekindlus:Mõlemal on sarnane vastupidavus lahjendatud hapetele, kuid kumbki ei sobi tugevate redutseerivate hapete jaoks (nt vesinikkloriidhape või kuum väävelhape).

• Kloriidi pingekorrosioonipragunemine (SCC):Nagu kõik austeniitsed roostevabad terased, võivad nii 321 kui ka 321H kuumades kloriidilahustes, mis on üle 140 kraadi F (60 kraadi), praguneda. Merevee või soolvee kõrgetel temperatuuridel kasutamiseks kaaluge dupleks- või super{5}}austeniitset klassi.

Oluline märkus: mõlema klassi korrosioonikindlus on parim lahusega lõõmutatud olekus (kuumutatakse temperatuurini 1850–2050 kraadi F / 1010–1120 kraadi ja jahutatakse kiiresti). Titaani stabiliseerimise tõttu pole keevitusjärgset -kuumtöötlust vaja – see on suur eelis stabiliseerimata klasside, nagu 304 või 304H, ees.

Keevitatavus ja valmistamine

Nii 321 kui ka 321H keevitavad ilusti. Neid saab ühendada TIG-, MIG-, pulga- või sukelkaarkeevitusega. Kasutage sobivaid täitemetalle: ER321 TIG/MIG jaoks ja E347 (või E321) pulkkeevitamiseks. Titaan stabiliseerib keevisvanni, hoides ära kroomkarbiidi sadenemise kuumuse{8}}mõjupiirkonnas.

Kummagi klassi puhul pole eelsoojendus vajalik, isegi paksude osade puhul. Keevituse järel-kuumtöötlemine pole samuti vajalik – saate keevitada ja panna seadme otse kõrgel-temperatuuril töötama, ilma sensibiliseerimise pärast muretsemata.

Vormimine ja töötlemine: mõlemad{0}}kõvenevad kiiresti. Kasutage töötlemiseks teravaid tööriistu, madalat lõikekiirust ja rohkelt jahutusvedelikku. Külmvormimisel (painutamine, valtsimine) lubage tagasivedu – 321H, mille süsinik on veidi kõrgem, võib olla veidi raskem vormida.

Standardid ja spetsifikatsioonid

Küsige alati veski testi sertifikaati (MTC), mis kinnitab õiget hinnet.

Rakendused: millal millist kasutada?

Valige 321 (Standardne) Millal:

Temperatuurid on mõõdukad – pidevaks tööks alla umbes 1000 kraadi F (537 kraadi).

Te ei vaja maksimaalset roometugevust – näiteks väljalaskekorstnates, ahju osades, mis ei ole tugevalt koormatud, või madala rõhu all töötavates soojusvahetites.

Seadmed näevad tsüklilist kuumutamist ja jahutamist – 321 on termilise väsimuse suhtes pisut vastupidavam kui 321H, kuna selles on vähem karbiide.

Kulud on oluline tegur – 321 on üldiselt odavam ja laiemalt saadaval kui 321H.

Valige 321H Millal:

Temperatuurid ületavad 1000 kraadi F (537 kraadi) – eriti üle 1200 kraadi F, kus roomamine on muret tekitav.

Seadmed on pideva pinge all – surveanumad, katelde ülekuumendi torud, rafineerimistehase torustik ja keemiareaktorid.

Nõutav on pikk kasutusiga – 321H võib kahe- või kolmekordistada komponendi eluiga võrreldes 321-ga kõrgel temperatuuril.

ASME kood nõuab H-klassi – paljud katelde ja surveanumate koodid nõuavad H-klasside kasutamist kõrgendatud{0}}temperatuuri teenindamiseks.

Keevitate pakse sektsioone – 321H veidi kõrgem süsinikusisaldus tagab parema tugevuse kõrgel temperatuuril kuumus{1}}mõjutatud tsoonis.

Järeldus

Erinevus 321 ja 321H roostevabast terasest plaatide vahel taandub süsinikusisaldusele.

321 on suurepärane, mitmekülgne titaaniga stabiliseeritud roostevaba teras, mis sobib kasutamiseks kuni umbes 1000 kraadi F (537 kraadi). See on vastupidav teradevahelisele korrosioonile, keevitub kergesti ega vaja keevitusjärgset kuumtöötlust.

321H on kõrge süsinikusisaldusega versioon, mis on mõeldud pikaajaliseks ja kandvaks tööks temperatuuril üle 1000 kraadi F (537 kraadi). 1500 kraadi F juures pakub see peaaegu kahekordset lubatud pinget kui standardne 321, muutes selle ainsaks turvaliseks valikuks kõrgsurve ja kõrge temperatuuriga seadmete jaoks.

Niisiis, millise peaksite ostma?

Kui teie töötemperatuur on alla 1000 kraadi F ja libisemine ei ole disainiprobleem, on standard 321 täiesti piisav. Kui teie seade töötab pidevalt üle 1000 kraadi F märkimisväärse rõhu või pinge all, on 321H parem valik.