Thép không gỉ 321 (UNS S32100): Giải pháp ổn định-Titan cho dịch vụ hàn nhiệt độ cao-

Tổng quan và chỉ định

321 là thép không gỉ austenit 18-8 được ổn định bằng titan. Nó được thiết kế cho các bộ phận hàn hoạt động ở nhiệt độ cao, trong đó các loại tiêu chuẩn hoặc hàm lượng carbon thấp có thể mất khả năng chống ăn mòn do mẫn cảm. Loại này được chỉ định là ASTM A240 Cấp 321 cho tấm và ASTM A213 Cấp TP321 cho ống, tương đương với UNS S32100 và EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10).

Thành phần hóa học

Thành phần hóa học, wt% (ASTM A240 cấp 321)

Yếu tố	Nội dung
C	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,08
Mn	Nhỏ hơn hoặc bằng 2,00
P	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,045
S	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,030
Sĩ	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,75
Cr	17.0–19.0
Ni	9.0–12.0
Ti	Lớn hơn hoặc bằng 5 × C

Tính chất cơ lý

Tính chất cơ học, giá trị tối thiểu, tấm (ASTM A240)

Tài sản	Giá trị
Độ bền kéo	515 MPa
Sức mạnh năng suất	205 MPa
Độ giãn dài trong 2 in	40%

Tính chất vật lý điển hình

Tài sản	Giá trị điển hình
Tỉ trọng	7,9 g/cm³
phạm vi nóng chảy	≈1400–1425 độ
mô đun đàn hồi	≈193 GPa
Độ dẫn nhiệt ở 100 độ	≈16 W/(m·K)

Cơ chế ổn định và phạm vi dịch vụ

Trong 321, titan kết hợp tốt nhất với carbon để tạo thành cacbua titan ổn định, do đó carbon không làm cạn kiệt crom ở ranh giới hạt. Điều này ngăn ngừa sự nhạy cảm dẫn đến ăn mòn giữa các hạt. Mặc dù hàm lượng carbon thấp của 304L ngăn cản sự nhạy cảm trong một lần hàn duy nhất, nhưng các bộ phận liên tục quay vòng trong phạm vi quan trọng 450–850 độ vẫn có nguy cơ gặp rủi ro theo thời gian. Cacbua titan trong 321 ổn định về nhiệt, cung cấp khả năng bảo vệ lâu dài-liên tục ngay cả trong hàng nghìn chu kỳ nhiệt, đó là lý do tại sao 321 được ưu tiên dùng cho các bộ phận ống xả, ống dẫn và bộ trao đổi nhiệt. Trong sử dụng, loại này thường được đánh giá có khả năng oxy hóa liên tục lên tới khoảng 870 độ, với giới hạn chính xác tùy thuộc vào ứng dụng và môi trường.

Hàn, Chế tạo và Mua sắm

Thách thức chế tạo chính là duy trì tác dụng ổn định của titan trong quá trình hàn. Sử dụng lớp khí bảo vệ tuyệt vời với lớp nền argon cho lớp phủ gốc để ngăn chặn quá trình oxy hóa titan. Nên sử dụng kim loại phụ phù hợp, thường là ER321, và lượng nhiệt đầu vào phải được kiểm soát để giữ cho vùng -bị ảnh hưởng nhiệt được thu hẹp. -Xử lý nhiệt sau mối hàn thường không bắt buộc đối với các phần mỏng nhưng có thể được khuyến nghị cho các mối hàn nặng trong môi trường có tính ăn mòn cao. Đối với hoạt động liên tục trên khoảng 800 độ dưới áp lực đáng kể, Lớp 347, được ổn định bằng niobi, thường được ưu tiên vì cacbua niobi ổn định hơn ở nhiệt độ khắc nghiệt và cho độ bền rão lâu dài tốt hơn. Khi đặt hàng, hãy chỉ định ký hiệu đầy đủ chẳng hạn như ASTM A240 Cấp 321 hoặc UNS S32100, đồng thời yêu cầu báo cáo thử nghiệm tại nhà máy để xác nhận hàm lượng titan và tỷ lệ Ti/C ít nhất là 5. Xác định nhiệt độ vận hành tối đa và cấu hình chu trình nhiệt trong thông số kỹ thuật để phân phối và ghi lại cấp chính xác.

Câu hỏi thường gặp