Nerjaveče jeklo 347: niobij-stabiliziran avstenitni razred za visoko-temperaturo in jedrsko uporabo

Kaj je nerjavno jeklo 347?

Nerjaveče jeklo 347 je avstenitni razred, stabiliziran z niobijem in tantalom, označen z UNS S34700 v ASTM A240 in EN 1.4550 (X6CrNiNb18-10) v EN 10088, z japonskim ekvivalentom SUS347 po JIS G4303 in G4304. Stabilizacija pomeni, da je ogljik vezan v stabilne niobijeve karbide (NbC), namesto da bi prosto reagiral s kromom. To preprečuje obarjanje kromovega karbida na mejah zrn med varjenjem ali dolgotrajno izpostavljenostjo visokim-temperaturam, zato je jeklo odporno na interkristalno korozijo in se lahko uporablja v-zvarjenem stanju brez-žarjenja po varjenju. Stopnja 347 je najprimernejša izbira, kadar se komponente soočajo s pogostimi cikli segrevanja in ohlajanja, ker se niobijevi karbidi med toplotnim cikliranjem ne raztopijo in ponovno obarjajo tako zlahka kot titanovi karbidi.

Kemična sestava

Spodnje omejitve sestave sledijo standardu ASTM A240 za plošče, liste in trakove; enaka kemija velja za cevi po ASTM A312 in A269.

Element	Sestava (mas.%)
Ogljik (C)	0,08 maks
Mangan (Mn)	2,00 maks
fosfor (P)	0,045 maks
Žveplo (S)	0,030 maks
Silicij (Si)	0,75 maks
Krom (Cr)	17.0-19.0
Nikelj (Ni)	9.0-13.0
Niobij + tantal (Nb+Ta)	10 x C min, 1,00 maks

Zahteva po Nb+Ta vsaj 10-kratni vsebnosti ogljika, s praktičnim minimumom 0,70 %, zagotavlja, da je prisotnega dovolj niobija, da se združi z vsem ogljikom v jeklu.

Mehanske lastnosti

V žarjenem stanju zagotavlja 347 naslednje minimalne lastnosti po ASTM A240.

Lastnost (žarjeno)	Vrednost
Natezna trdnost min (MPa)	515
Meja tečenja min (MPa)	205
Min. raztezek (%)	40
Največja trdota (HB)	217

Pri povišanih temperaturah 347 ohrani uporabno trdnost in za razliko od ne-stabiliziranih vrst ohranja odpornost proti koroziji tudi po dolgih obdobjih v temperaturnem območju občutljivosti 425-815 stopinj.

Stabilizacija niobija proti stabilizaciji titana

Razred 321 uporablja titan za isti stabilizacijski namen, vendar se oba elementa pri visoki temperaturi obnašata različno. Titanovi karbidi (TiC) ostanejo stabilni do približno 1000 stopinj, medtem ko niobijevi karbidi (NbC) ostanejo stabilni do približno 1200 stopinj. Pri uporabi nad 1000 stopinj ali pri ponavljajočih se termičnih ciklih se lahko titanovi karbidi raztopijo in ponovno -oborijo na mejah zrn, kar lokalno zmanjša krom in zmanjša odpornost proti koroziji. Na niobijeve karbide veliko manj vpliva toplotno kroženje, zato je 347 določen za komponente izpušnih plinov letal, dele pregrevalnikov in jedrske komponente, ki se pogosto segrevajo in ohlajajo. Stopnja 321 ostaja bolj ekonomična izbira za statično visoko{11}}temperaturo pod 1000 stopinjami.

Varjenje in tipične aplikacije

Grade 347 je zlahka varljiv s postopki TIG, MIG in MMA z uporabo ustreznega polnila 347, ki ima enako vsebnost niobija. Nizek vnos toplote zmanjša rast zrn v toplotno-prizadetem območju, argonska zaščita 99,99-odstotne čistosti pa preprečuje poroznost na površini zvara. Predgretje ni potrebno. Ker je jeklo stabilizirano, zvarjeni spoji ohranijo svojo odpornost proti interkristalni koroziji brez po-žarjenja po varjenju, kar je velika prednost za velike posode in zapletene izdelke. Tipične uporabe vključujejo komponente letalskih motorjev in izpušne sisteme, jedrske tlačne posode in notranjost reaktorjev, kemične in petrokemične reaktorje, cevi pregrevalnikov in ponovnih grelnikov ter dele peči, ki delujejo nad 800 stopinjami.

pogosta vprašanja

Kako se stabilizacija niobija razlikuje od stabilizacije titana v 321?

Niobij tvori NbC karbide, ki ostanejo stabilni do približno 1200 stopinj, medtem ko titan tvori TiC, stabilen do približno 1000 stopinj. Pri ponavljajočih se toplotnih ciklih se niobijevi karbidi veliko bolje upirajo raztapljanju in ponovnemu -obarjanju, zato 347 ohranja svojo odpornost proti intergranularni koroziji pri nihajočih visokih-temperaturah. Stopnja 347 prav tako zahteva 10-krat večjo vsebnost ogljika v niobiju v primerjavi s 5-kratno vsebnostjo titana v 321, kar zagotavlja popolnejšo zaporo-ogljika.

Zakaj se 347 uporablja v jedrskih tlačnih posodah?

Zvarjeni spoji v jedrskih posodah ne smejo izgubiti odpornosti proti koroziji, ker lahko vsak intergranularni napad postane pot puščanja radioaktivnih medijev. Stabilizacija z niobijem 347 ohranja zvarjene spoje odporne-na korozijo brez-žarjenja po{3}}varu, avstenitna struktura se upira krhkosti zaradi sevanja bolje kot feritne stopnje, fina porazdelitev NbC pa pomaga ujeti napake,-ki jih povzroča sevanje, hkrati pa ohranja duktilnost.

Kako se 347 primerja s 304L?

304L se opira na zelo nizko vsebnost ogljika (največ 0,03 %), da se izogne ​​obarjanju karbida, vendar se zaščita izgubi pri varjenju ali uporabi pri visoki-temperaturi nad 425 stopinj. Stopnja 347 je odporna proti interkristalni koroziji s stabilizacijo in ohranja trdnost nad 600 stopinjami . 304L je cenejši za-nizkoobremenjene aplikacije, kot je oprema za hrano; 347 je prava izbira za varjene visokotemperaturne-komponente, kot so cevi kotla.

Kateri je najboljši način za varjenje 347?

Uporabite TIG ali MIG z ujemajočim se dodatkom 347, tako da ima zvar enako stabilizacijo niobija. Vnos toplote naj bo nizek, da omejite rast zrn v toplotno-prizadetem območju, zaščitite z -argonom visoke čistosti, da preprečite poroznost, in se izogibajte širokemu tkanju. Predgretje ni potrebno, brušenje ali dekapiranje po-varju pa odstrani oksidne obloge z območja zvara.

Ali se lahko 347 uporablja pri kriogenih temperaturah?

ja Avstenitna struktura 347 ostane stabilna do -196 stopinj, zato se lahko uporablja v nekritičnih kriogenih aplikacijah, kot so majhne posode s tekočim dušikom. Za zelo obremenjene kriogene komponente je običajno prednost 321, ker njegovi finejši titanovi karbidi dajejo boljšo udarno žilavost; večji niobijevi karbidi v 347 delujejo kot manjši koncentratorji napetosti.