321 ανοξείδωτος χάλυβας - γνωστός στις προδιαγραφές σωληνώσεων ωςTP321(UNS S32100) Το - είναι ένα τιτάνιο-σταθεροποιημένο ωστενιτικό βαθμό σχεδιασμένο για μία εργασία πάνω από όλες τις άλλες: διατηρώντας την αντοχή στη διάβρωση-και διαστατικά σταθερό όπου το 304 θα ευαισθητοποιούσε και θα εξασθενούσε. Συνδέοντας τον άνθρακα με το τιτάνιο, το 321 διατηρεί τα όρια των κόκκων του καθαρά μέσω συγκόλλησης και συνεχούς θέρμανσης, καθιστώντας το βασικό στοιχείο στις πολλαπλές εξάτμισης, στους θερμαντήρες, στους εναλλάκτες θερμότητας και στις γραμμές μεταφοράς διυλιστηρίου. Αυτό το άρθρο καλύπτει τι είναι το TP321, τη χημεία και τα πρότυπά του, γιατί ξεπερνά τα 304 και 316 σε θερμότητα, τα πραγματικά όρια θερμοκρασίας του και πού να το προσδιορίσετε.
Τι είναιΑνοξείδωτο ατσάλι TP321?
Το TP321 είναι ένας ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας 18-8 (περίπου 18% χρώμιο, 10% νικέλιο) με μια μικρή αλλά καθοριστική προσθήκητιτάνιο. Είναι ο χαρακτηρισμός ποιότητας σωλήνα/σωλήνα που χρησιμοποιείται σεASTM A312 (σωλήνας)καιASTM A213 (σωλήνας); η ίδια χημεία στο πιάτο ή τη ράβδο είναι απλώς "321" (UNS S32100). Μια παραλλαγή υψηλότερου-άνθρακα,321H (UNS S32109), έχει σχεδιαστεί για υψηλή-αντοχή ερπυσμού σε θερμοκρασία.
Ο λόγος που προστίθεται τιτάνιο είναι απλός: στο συνηθισμένο 304, η θέρμανση στην περιοχή 425–815 μοιρών (800–1500 βαθμών F) επιτρέπει στον άνθρακα να μεταναστεύσει στα όρια των κόκκων και να καθιζάνει ως καρβίδια χρωμίου - ένα φαινόμενο που ονομάζεταικαθιστό ευπαθή. Οι ζώνες που έχουν εξαντληθεί{1}}χρώμιο στη συνέχεια διαβρώνονται εύκολα (διακοκκώδης διάβρωση, IGC). Το τιτάνιο έχει ισχυρότερη συγγένεια με τον άνθρακα από το χρώμιο, επομένως «κλειδώνει» τον άνθρακα και αποτρέπει την επιζήμια κατακρήμνιση.
Χημεία και το κόλπο του τιτανίου
| Στοιχείο | TP321 (S32100), % | TP321H (S32109), % |
|---|---|---|
| Άνθρακας (C) | Μικρότερο ή ίσο με 0,08 | 0.04 – 0.10 |
| Chromium (Cr) | 17.0 – 19.0 | 17.0 – 19.0 |
| Νικέλιο (Ni) | 9.0 – 12.0 | 9.0 – 12.0 |
| Τιτάνιο (Ti) | Μεγαλύτερο ή ίσο με 5 × C (μέγιστο 0,70) | Μεγαλύτερο ή ίσο με 4 × C (μέγιστο 0,70) |
| Μαγγάνιο (Mn) | Μικρότερο ή ίσο με 2,00 | Μικρότερο ή ίσο με 2,00 |
| Πυρίτιο (Si) | Μικρότερο ή ίσο με 0,75 | Μικρότερο ή ίσο με 0,75 |
| Φώσφορος / Θείο | Μικρότερο ή ίσο με 0,045 / Μικρότερο ή ίσο με 0,030 | Μικρότερο ή ίσο με 0,045 / Μικρότερο ή ίσο με 0,030 |
Προδιαγραφές ASTM / ASME
ASTM A312 / ASME SA312 - Σωλήνας από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα TP321 χωρίς συγκόλληση και συγκόλληση.
ASTM A213 / ASME SA213- Σωλήνες χωρίς ραφή TP321 για λέβητες, υπερθερμαντήρες και εναλλάκτες θερμότητας.
ASTM A376 / ASME SA376- σωλήνας χωρίς ραφή για υπηρεσία κεντρικού-σταθμού υψηλής-θερμοκρασίας.
ASTM A358 /A269- συγκολλημένος σωλήνας και γενική-σωλήνωση σέρβις όπου καθορίζεται το 321.
Κοινές μηχανικές ιδιότητες (ανοπτημένη TP321): αντοχή σε εφελκυσμό μεγαλύτερη ή ίση με515 MPa (75 ksi), ισχύς διαρροής Μεγαλύτερη ή ίση με205 MPa (30 ksi), επιμήκυνση Μεγαλύτερη ή ίση με35%Το . 321H έχει ελαφρώς υψηλότερη ελάχιστη αντοχή για να υποστηρίζει περιορισμένα σχέδια ερπυσμού-.
Βασικά πλεονεκτήματα στην υπηρεσία υψηλής- θερμοκρασίας
Διακοκκώδης-αντοχή στη διάβρωση μετά τη συγκόλληση.Η σταθεροποίηση τιτανίου σημαίνει ότι το 321 δεν ευαισθητοποιείται στη ζώνη-που επηρεάζεται από τη θερμότητα, επομένως η θερμική επεξεργασία μετά-συγκόλλησης για αντίσταση IGC δεν είναι γενικά απαραίτητη.
Διατηρήθηκε η αντοχή και η σταθερότητα στη θερμότητα.Διαφορετικός304, 321 δεν χάνει το περιθώριο διάβρωσής του από την κατακρήμνιση καρβιδίου κατά το σέρβις στο παράθυρο ευαισθητοποίησης.
Καλή αντοχή στην οξείδωση.Η περιεκτικότητα 18% σε χρώμιο σχηματίζει μια σταθερή κλίμακα έως περίπου 815–870 μοίρες (1500–1600 βαθμοί F) σε συνεχή λειτουργία.
Αποδεδειγμένο σε κυκλική θερμότητα.Αντέχει στην επαναλαμβανόμενη θέρμανση/ψύξη καλύτερα από τους μη σταθεροποιημένους βαθμούς, σημαντικά για τις γραμμές εξάτμισης και θερμικής-ποδηλασίας.
Συγκολλησιμότητα.321 συγκολλάται εύκολα με κοινές διαδικασίες. ο σταθεροποιητής διατηρεί τον ήχο της άρθρωσης χωρίς PWHT στις περισσότερες περιπτώσεις.
321vs304 / 316 / 347
| Βαθμός | Σταθεροποιητής | Καλύτερο στο | Προσέχω |
|---|---|---|---|
| 304 / 304L | κανένα (304L=χαμηλός C) | Γενική διάβρωση, χαμηλότερο κόστος | Ευαισθητοποιεί σε 425–815 βαθμούς. αδύναμος στη ζέστη |
| 316 / 316L | κανένα (316L=χαμηλός C) | Υγρό χλώριο / θαλασσινό νερό (Mo) | Δεν είναι ειδικός-υψηλής θερμοκρασίας. Το Mo προσθέτει λίγο στη ζέστη |
| 321 / 321H | Τιτάνιο | Υψηλή θερμοκρασία, συγκολλημένη, κυκλική θερμότητα | Ασθενέστερο σε υδατικό χλωρίδιο από 316L |
| 347 / 347H | Νιόβιο (Nb) | Ελαφρώς υψηλότερη αντοχή ερπυσμού από το 321 | Costlier; λιγότερο συνηθισμένο για την απλότητα συγκόλλησης |
Όρια θερμοκρασίας
Συνεχής εξυπηρέτηση:μέχρι περίπου815–870 μοίρες (1500–1600 βαθμοί F)(οξείδωση-περιορισμένη).
Διακοπτόμενη υπηρεσία:μέχρι περίπου870 μοίρες (1600 μοίρες F).
Βραχυπρόθεσμη-/αιχμή:~925 μοίρες (1700 βαθμοί F) μέγιστο.
Για την επιτρεπόμενη τάση σχεδιασμού πίεσης ASME-, ανατρέξτε στον ισχύοντα κώδικα κατασκευής (π.χ. ASME B31.3, Ενότητα VIII) - οι επιτρεπόμενες τιμές μειώνονται πάνω από ~650 μοίρες .
Τυπικές Εφαρμογές
Αυτοκίνητο και βαρύς-εξοπλισμόςπολλαπλές και συστήματα εξάτμισης
Καυστές θερμάστρεςκαι πηνία επεξεργασίας σε διυλιστήρια και πετροχημικά εργοστάσια
Εναλλάκτες θερμότηταςκαι σωλήνες λέβητα (A213 TP321) όπου πραγματοποιείται θερμικός κύκλος
Αεροσκάφος και αεριοστρόβιλος-αγωγός εξάτμισης
Θερμική-ισχύςυπερθερμαντήρας και σωλήνας αναθέρμανσης
Αρμοί διαστολής και γραμμές μεταφοράς υψηλής- θερμοκρασίας
Σημειώσεις συγκόλλησης και κατασκευής
Το 321 είναι συγκολλήσιμο από SMAW, GTAW, GMAW και SAW. Τα κοινά πληρωτικά είναι 321 ή 347/347H.
Επειδή το τιτάνιο μπορεί να οξειδωθεί στη γραμμή συγκόλλησης, χρησιμοποιήστε σωστάοπίσθιο αέριο καθαρισμού / θωράκισηςστο ριζικό πέρασμα για μια καθαρή, χωρίς λέπια-εσωτερική επιφάνεια.
Για τα περισσότερα κατασκευασμένα συγκροτήματα, δεν απαιτείται-θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση για αντίσταση IGC - ο σταθεροποιητής προστατεύει ήδη το HAZ.
Η κατεργασία είναι παρόμοια με άλλα ωστενιτικά: χρησιμοποιήστε άκαμπτες ρυθμίσεις και αποφύγετε τη σκλήρυνση κατά την εργασία.
Σύναψη
Το TP321 κερδίζει τη θέση του όπου ο ανοξείδωτος σωλήνας ζει σε παρατεταμένη ή κυκλική θερμότητα και δεν έχει την πολυτέλεια να ευαισθητοποιηθεί μετά τη συγκόλληση. Η σταθεροποίησή του από τιτάνιο προσφέρει διακοκκώδη-αντοχή στη διάβρωση χωρίς θερμική επεξεργασία μετά την-συγκόλληση και η συμπεριφορά οξείδωσης του το διατηρεί σε λειτουργία περίπου στους 870 βαθμούς. Οι προσδιοριστές θα πρέπει να θυμούνται το εμπόριο: Το 321 είναι ειδικός σε υψηλές-θερμοκρασίες και συγκολλησιμότητα, όχι ένα θαλασσινό νερό-υποκατάστατο ποιότητας - για το υγρό χλωρίδιο, τα 316L, 317L ή το duplex παραμένουν η σωστή επιλογή.
FAQ
Ε: Είναι το TP321 το ίδιο με το ανοξείδωτο ατσάλι 321;
Α: Ουσιαστικά ναι. Το "321" είναι ο βασικός βαθμός (UNS S32100). "TP321" είναι η ονομασία σωλήνα/σωλήνα στο ASTM A312/A213. 321Η είναι η υψηλότερη-έκδοση άνθρακα για υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία.
Ε: Πότε πρέπει να επιλέξω 321 έναντι 304L;
Α: Όταν ο σωλήνας λειτουργεί ή είναι συγκολλημένος στην περιοχή 425–815 μοιρών ή παρατηρείται θερμική ανακύκλωση. 304Οι χαμηλές εκπομπές άνθρακα του L βοηθούν, αλλά μόνο η σταθεροποίηση τιτανίου του 321 αποτρέπει πλήρως την ευαισθητοποίηση σε αυτό το παράθυρο.
Ε: Μπορεί το 321 να αντικαταστήσει το 316 στην εξάτμιση υψηλής- θερμοκρασίας;
Α: Συχνά ναι για ξηρά, ζεστά καυσαέρια, καθώς το μολυβδαίνιο του 316 προσθέτει λίγα σε υψηλή θερμοκρασία και η σταθεροποίηση του 321 είναι πιο σχετική. Για υγρά/χλωριούχα περιβάλλοντα, το 316L εξακολουθεί να είναι ανώτερο.
Ε: Ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας για το TP321;
Α: Συνεχής οξείδωση-περιορισμένη υπηρεσία έως περίπου 815–870 μοίρες . βραχυπρόθεσμες-αιχμές κοντά στις 925 μοίρες . Για σχεδιασμό πίεσης, ελέγξτε τις επιτρεπόμενες τάσεις που διέπουν τον κώδικα ASME.
