Nerjaveče jeklo 321 (UNS S32100): s-stabilizirana rešitev s titanom za varjenje pri visokih{3}}temperaturah

 

Kakšna je kemična sestava, ključni stabilizacijski mehanizem in primarna uporaba nerjavečega jekla 321?
321 temelji na avstenitni strukturi 18-8 krom-nikelj (približno . 17-19% Cr, 9-12% Ni) s ključnim dodatkom titana, običajno z najmanj 5-kratno vsebnostjo ogljika. Titan se prednostno povezuje z ogljikom, da tvori stabilne titanove karbide. To preprečuje, da bi ogljik izčrpal krom na mejah zrn, kar je proces, imenovan senzibilizacija, ki vodi do interkristalne korozije. Njegova primarna uporaba so varjene komponente, ki delujejo pri visokih temperaturah, kot so izpušni kanali letal, notranji deli toplotnega oksidanta, lupine izmenjevalnika toplote in deli peči.

Zakaj je stabilizacija titana boljša od preproste uporabe nizko-ogljične stopnje, kot je 304L, za visoko-temperaturno ciklično uporabo?
Medtem ko je nizka vsebnost ogljika 304L učinkovita pri preprečevanju preobčutljivosti med enim samim varjenjem, so komponente, ki so izpostavljene ponavljajočemu segrevanju in ohlajanju skozi kritično temperaturno območje (450-850 stopinj), sčasoma ogrožene. Titanovi karbidi v 321 so toplotno stabilni in zagotavljajo stalno, dolgoročno-zaščito pred izločanjem kroma tudi pod ciklično toplotno obremenitvijo. Za del, kot je izpušni kolektor, ki doživi na tisoče toplotnih ciklov, 321 ponuja zanesljivejšo in trajnejšo odpornost proti koroziji na zvarih in območjih, ki jih prizadene toplota, kot 304L.

Katere posebne smernice za izdelavo in varjenje so ključne za 321?
Glavni izziv pri izdelavi je ohranjanje stabilizacijskega učinka titana med varjenjem. To zahteva odlično pokritost z zaščitnim plinom; Podlaga z argonom se pogosto uporablja za korenske prehode, da se prepreči oksidacija titana v korenu zvara. Uporabiti je treba ustrezno dodajno kovino (ER321). Nadzor dovoda toplote zmanjša širino toplotno-prizadetega območja. Toplotna obdelava po-varju običajno ni potrebna za tanke odseke, vendar se lahko priporoči za težke zvare v zelo korozivni uporabi, da se zagotovijo optimalne lastnosti.

V katerih-temperaturnih okoljih bi lahko imel drug stabiliziran razred, kot je 347, prednost pred 321?
Za neprekinjeno delovanje pri temperaturah dosledno nad 800 stopinj pod znatnimi obremenitvami je pogosto prednostna stopnja 347 (niobij-stabilizirana). Niobijevi karbidi so pri teh ekstremnih temperaturah stabilnejši od titanovih karbidov, kar daje 347 boljšo dolgoročno-trdnost lezenja. Zato so za pregrevalne cevi, visokotlačne-komponente peči ali reformerske cevi običajno navedene 347 ali druge-visokotemperaturne zlitine. 321, ki so idealne za aplikacije z visokimi, vendar občasnimi temperaturami ali temperaturami pod tem pragom.

Kako naj inženirji določijo in nabavijo 321, da zagotovijo pravilen material in delovanje?
Navedite celotno oznako, kot je "ASTM A240 Grade 321" ali "UNS S32100." Poročilo o preskusu mlina mora potrditi vsebnost titana in razmerje Ti/C (več kot ali enako 5). Jasno določite najvišjo temperaturo aplikacije in profil termičnega cikla, da upravičite izbiro. Prepričajte se, da je proizvajalec usposobljen in se zaveda posebnih varilnih postopkov, potrebnih za zaščito titana. Za kritične aplikacije izvirajte iz mlina s strokovnim znanjem in izkušnjami v stabiliziranih razredih, da zagotovite dosledno učinkovitost.