SUS321 срещу 304: Как сплавта с титан подобрява устойчивостта на висока-температура

SUS321 и SUS304 в аустенитното семейство

И двете SUS321 и SUS304 са аустенитни неръждаеми стомани, определени от JIS G4303 и G4304, и изглеждат сходни на пръв поглед. Решаващата разлика е титанът: SUS321 съдържа добавен титан с най-малко пет пъти съдържанието на въглерод, обикновено 0,4 до 0,8 процента, докато SUS304 не съдържа титан. Тъй като титанът има по-силен афинитет към въглерода от хрома, той образува стабилни титаниеви карбиди и оставя хрома в твърд разтвор, предпазвайки границите на зърната. В международен план SUS321 съответства на UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) и GB 06Cr18Ni11Ti, докато SUS304 съответства на UNS S30400, EN 1.4301 (X5CrNi18-10) и GB 06Cr19Ni10.

Състав: Ролята на титана

Таблицата сравнява ограниченията на състава според JIS G4303. И двата вида споделят един и същ въглероден таван, но само SUS321 определя титан, който блокира въглерода и предотвратява изчерпването на хрома при висока температура.

елемент	SUS321	SUS304
Карбон, макс	0.08	0.08
Силиций, макс	1.00	1.00
Манган, макс	2.00	2.00
Фосфор, макс	0.045	0.045
Сяра, макс	0.030	0.030
никел	9.00-13.00	8.00-10.50
хром	17.00-19.00	18.00-20.00
Титан	5 x C, мин	-

Висока{0}}температурна ефективност

EN 10095, европейският стандарт за топлоустойчиви стомани, изброява максимална експлоатационна температура на въздух от 850 градуса C за 1.4541 в сравнение с 800 градуса C за 1.4301, което отразява стабилизираната степен на по-добра устойчивост на окисление и разцепване на котлен камък. Стабилизираната с титан-структура също така забавя огрубяването на карбида и крехкостта на сигма-фазата, така че SUS321 запазва здравината по-дълго при продължително натоварване. Публикуваните данни за разкъсване при пълзене, които обикновено се цитират за тези степени, показват, че SUS321 запазва приблизително 60 MPa при 700 градуса C за 1000 часа спрямо около 40 MPa за SUS304 при същите условия; това са типични стойности на листа с данни за сравнение и трябва да бъдат потвърдени спрямо текущите данни на производителя или допустимите кодове, като ASME Раздел II, преди проектиране.

Междукристална корозия и заваряемост

Когато който и да е клас се поддържа в диапазона на чувствителност от около 450 до 850 градуса C, въглеродът може да се утаи като хромен карбид по границите на зърната, изчерпвайки съседния хром и правейки материала податлив на междукристална корозия. В SUS321 титаниевите карбиди се образуват първи, така че хромът остава в разтвор и материалът е ефективно имунизиран срещу тази атака, дори в засегнатата от топлина-заварена зона и при дългосрочна-висока{6}}температурна експлоатация. В резултат на това SUS321 не изисква отгряване след -заваръчния разтвор, което опростява производството на големи заварени конструкции като тръби за пещи и тръбни листове за-топлообменници. SUS304, обратно, може да изисква отгряване в разтвор при около 1050 градуса C с охлаждане във вода след заваряване или заместване на ниско-въглеродния SUS304L с максимум 0,030 процента въглерод.

Ръководство за сценарии за приложение и избор

SUS321 е естественият избор, когато работната температура надвишава около 500 градуса C, където е налице продължително високо-температурно напрежение или където сложни заварени конструкции не могат лесно да бъдат-закалени. Типичните приложения включват компоненти на блок за каталитичен крекинг в диапазона от 600 до 800 градуса C, отгряване на-муфелни тръби на пещ в окислителна атмосфера, високо{8}}температурни-тръбни листове за топлообменник и тръбопроводи за пара в електроцентрали. SUS304 остава ценово{12}}ефективен материал за общи киселинни и алкални тръбопроводи под 450 градуса C, линии за кондензат-при стайна температура, съхранение на LNG при криогенна температура и-подпори за некритично оборудване. За богати на хлорид- среди, като морска вода, нито един клас не е подходящ; молибден-със SUS316 или по-високи-легирани класове трябва да бъдат избрани вместо това.

Често задавани въпроси

Q1. Какво прави титанът в SUS321?
Титанът за предпочитане образува стабилни карбиди, предотвратявайки утаяването на хром-карбид по границите на зърната и елиминира междукристалната корозия и изчерпването на хрома при висока температура.

Q2. Може ли SUS321 да се използва над 850 градуса C?
EN 10095 изброява 850 градуса C като максимална работна температура във въздуха за 1.4541; над това, окисляването и загубата на механична якост се ускоряват бързо.

Q3. Нуждае ли се SUS321 от термична обработка след-заваряване?
Не. Титановата стабилизация поддържа зоната, засегната от топлина-на заваряване, имунизирана срещу сенсибилизация, така че не е необходимо отгряване с разтвор след заваряване.

Q4. SUS321 по-скъп ли е от SUS304?
Да, поради добавянето на титан и по-стриктния контрол на обработката. Премията е оправдана, когато висока-температура или заварени услуги изискват стабилизиране.

Q5. Кое е по-добро за морска вода, SUS321 или SUS304?
Нито едно от двете. И в двете липсва молибден; използвайте SUS316 или дуплекс клас за хлоридна или морска среда.

Q6. Какви са еквивалентите на SUS321?
UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10), GB 06Cr18Ni11Ti и в по-стари британски обозначения 321S31 или подобни според съответните стандарти.