SUS321 проти 304: як сплав титану покращує стійкість до високих{2}}температур

SUS321 і SUS304 в родині аустенітних

SUS321 і SUS304 є аустенітними нержавіючими сталями, визначеними JIS G4303 і G4304, і на перший погляд вони здаються схожими. Вирішальною відмінністю є титан: SUS321 містить титан, щонайменше в п’ять разів перевищує вміст вуглецю, зазвичай від 0,4 до 0,8 відсотка, тоді як SUS304 не містить титану. Оскільки титан має сильнішу спорідненість з вуглецем, ніж хром, він утворює стабільні карбіди титану та залишає хром у твердому розчині, захищаючи межі зерен. На міжнародному рівні SUS321 відповідає UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) і GB 06Cr18Ni11Ti, а SUS304 відповідає UNS S30400, EN 1.4301 (X5CrNi18-10) і GB 06Cr19Ni10.

Склад: Роль титану

У таблиці порівнюються обмеження складу відповідно до JIS G4303. Обидва сорти мають однакову вуглецеву межу, але лише SUS321 визначає титан, який блокує вуглець і запобігає виснаженню хрому за високої температури.

елемент	SUS321	SUS304
Карбон, макс	0.08	0.08
Кремній, макс	1.00	1.00
Марганець, макс	2.00	2.00
Фосфор, макс	0.045	0.045
Сірка, макс	0.030	0.030
Нікель	9.00-13.00	8.00-10.50
Хром	17.00-19.00	18.00-20.00
Титан	5 x C, мін	-

Висока-температурна продуктивність

EN 10095, європейський стандарт для жаростійкої-сталі, вказує максимальну робочу температуру на повітрі 850 градусів C для 1.4541 порівняно з 800 градусами C для 1.4301, що відображає кращу стійкість стабілізованого сорту до окислення та відколювання. Стабілізована титаном-структура також затримує укрупнення карбіду та крихкість сигма-фази, тому SUS321 довше зберігає міцність під тривалим навантаженням. Опубліковані дані щодо повзучості-розриву, які зазвичай цитуються для цих марок, показують, що SUS321 зберігає приблизно 60 МПа при 700 градусах C протягом 1000 годин порівняно з приблизно 40 МПа для SUS304 за тих же умов; це типові значення таблиці даних для порівняння, і перед проектуванням вони повинні бути підтверджені поточними даними виробника або допустимими кодами, такими як ASME, розділ II.

Міжкристалічна корозія та зварюваність

Коли будь-який сорт підтримується в діапазоні чутливості приблизно від 450 до 850 градусів C, вуглець може випадати у вигляді карбіду хрому на межах зерен, виснажуючи прилеглий хром і роблячи матеріал сприйнятливим до міжкристалічної корозії. У SUS321 першими утворюються карбіди титану, тому хром залишається в розчині, і матеріал фактично стійкий до цього впливу, навіть у зоні термічного-впливу зварювання та під час тривалої-високої-температури. Як наслідок, SUS321 не потребує відпалу розчину після-зварювання, що спрощує виготовлення великих зварних конструкцій, таких як труби для печей і труб-теплообмінників. SUS304, навпаки, може вимагати відпалу розчину при температурі приблизно 1050 градусів C із загартуванням у воді після зварювання або заміни низько{14}}вуглецевого SUS304L на вуглець максимум 0,030 відсотка.

Сценарії застосування та Керівництво з вибору

SUS321 є природним вибором там, де робоча температура перевищує приблизно 500 градусів C, де присутня стійка висока-температурна напруга або де складні зварні конструкції не можна легко-відпалити. Типове застосування включає компоненти установки каталітичного крекінгу в діапазоні від 600 до 800 градусів C, відпал-муфельних труб печі в окислювальній атмосфері, високо{8}}теплообмінні-трубні листи та паропроводи на електростанціях. SUS304 залишається-рентабельним матеріалом для звичайних кислотних і лужних трубопроводів при температурі нижче 450 градусів C, ліній конденсату-з кімнатною температурою, сховищ СПГ за кріогенної температури та-опор некритичного обладнання. Для середовищ, -багатих хлоридами, таких як морська вода, жоден сорт не підходить; замість цього слід вибрати молібден-підшипник SUS316 або вище-.

Часті запитання

Q1. Що робить титан у SUS321?
Титан переважно утворює стабільні карбіди, запобігаючи випаданню -карбіду хрому на межі зерен і усуваючи міжкристалітну корозію та виснаження хрому за високої температури.

Q2. Чи можна використовувати SUS321 при температурі вище 850 градусів C?
EN 10095 вказує 850 градусів C як максимальну робочу температуру повітря для 1,4541; вище цього, окислення і втрата механічної міцності швидко прискорюються.

Q3. Чи потребує SUS321 термообробка після-зварювання?
Ні. Стабілізація титану зберігає зону-термічного впливу зварювання стійкою до сенсибілізації, тому відпал розчину після зварювання не потрібен.

Q4. SUS321 дорожчий за SUS304?
Так, через додавання титану та суворіший контроль обробки. Премія виправдана, якщо висока-температура або зварювання потребують стабілізації.

Q5. Що краще для морської води, SUS321 чи SUS304?
ні. Обом бракує молібдену; використовуйте SUS316 або дуплексний клас для хлоридних або морських середовищ.

Q6. Які є еквіваленти SUS321?
UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10), GB 06Cr18Ni11Ti, а також у старих британських позначеннях 321S31 або подібні відповідно до відповідних стандартів.