مقارنة الفولاذ المقاوم للصدأ 321 و321H: القياسي مقابل التيتانيوم عالي الكربون المستقر

المقدمة: درجتان ثابتتان من التيتانيوم، وفارق واحد في الكربون

الدرجات 321 (UNS S32100) و321H (UNS S32109) عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي مثبت بالتيتانيوم مصمم للخدمة في درجات الحرارة المرتفعة. كلاهما يستخدم التيتانيوم ليتحد مع الكربون ويمنع ترسيب كربيد الكروم، لذلك كلاهما يقاوم التآكل الحبيبي بعد اللحام. يتمثل الاختلاف الأساسي في محتوى الكربون: يحمل 321H نطاقًا متحكمًا فيه يتراوح من 0.04 إلى 0.10 بالمائة، مما يزيد من قوة الزحف عند درجة حرارة عالية، بينما يوفر 321، الذي يحتوي على 0.08 بالمائة كحد أقصى من الكربون، صلابة أفضل ومقاومة أفضل للتآكل بين الحبيبات.

مقارنة التركيب الكيميائي

العنصر (بالوزن%)	321 (ASTM A240)	321H (ASTM A240/A213)
الكربون (ج)	0.08 max	0.04 - 0.10
المنغنيز (من)	2.00 max	2.00 max
الفوسفور (ف)	0.045 max	0.045 max
الكبريت (S)	0.030 max	0.030 max
السيليكون (سي)	0.75 max	0.75 max
الكروم (الكروم)	17.00 - 19.00	17.00 - 19.00
النيكل (ني)	9.00 - 12.00	9.00 - 12.00
التيتانيوم (تي)	5 × (C+N) دقيقة، 0.70 كحد أقصى	4 × درجة مئوية دقيقة، 0.60 كحد أقصى
الحديد (الحديد)	توازن	توازن

مقارنة الخواص الميكانيكية (ملدن)

ملكية	321	321H
قوة الشد	515 ميجا باسكال دقيقة	515 ميجا باسكال دقيقة
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%)	205 ميجا باسكال دقيقة	205 ميجا باسكال دقيقة
استطالة	40% دقيقة	40% دقيقة
صلابة	201 حصان كحد أقصى	201 حصان كحد أقصى

الكربون وقوة الزحف والتصميم المسموح به

توجد اللاحقة H لسبب واحد: قوة الزحف طويلة المدى. عند درجات حرارة أعلى من حوالي 540 درجة مئوية، فإن الكربون العالي 321H يقوي المصفوفة ويثبت هيكل الكربيد، مما يعطي ضغوط تصميمية أعلى مسموح بها من 321 في رموز الغلايات وأوعية الضغط . 321 ولذلك يتم تحديد H لأنابيب التسخين الفائق وأنابيب إعادة التسخين، وأنابيب البخار الساخن ومكونات الفرن التي تحمل حملًا مستدامًا عند درجة حرارة، عادةً في نطاق 500 إلى 900 درجة مئوية.

المتانة ومقاومة التآكل

321 يحافظ على انخفاض الكربون، لذلك يحتفظ بمتانة تأثير أفضل، بما في ذلك في الخدمة في درجات الحرارة المنخفضة حتى -196 درجة مئوية، ومقاومة أفضل قليلاً للتآكل بين الحبيبات من 321H. بالنسبة للمكونات التي تتناوب بين درجات الحرارة المنخفضة والعالية، أو حيث تهيمن المتانة على التصميم، فإن 321 هي الدرجة المفضلة.

معادلات عبر المعايير

معيار	321	321H
أونس	S32100	S32109
جيس	SUS321	SUS321H
إن 10088	1.4541 (X6CrNiTi18-10)	-
إن 10028-7	-	1.4940 (X6CrNiTi18-10 ح)

التطبيقات

321: مشعبات عادم السيارات، وأنابيب المبادلات الحرارية الكيميائية، والمكونات المتناوبة بين درجات الحرارة المنخفضة والعالية

321H: مسخن الغلايات وأنابيب إعادة التسخين، وأنابيب البخار الساخن، والأجزاء الداخلية للأفران البتروكيماوية، وأنابيب الدائرة الثانوية النووية

التعليمات

1. ما هو دور التيتانيوم في 321 و 321 هـ؟

يتحد التيتانيوم بشكل تفضيلي مع الكربون لتكوين كربيدات تيتانيوم مستقرة، مما يمنع ترسيب كربيد الكروم عند حدود الحبوب. هذه هي الآلية التي تمنح كلا الصفين مقاومة للتآكل الحبيبي بعد اللحام.

2. هل يمكن استخدام 321H في الخدمة ذات درجات الحرارة المنخفضة؟

يمكن استخدامه حتى -196 درجة مئوية تقريبًا، لكن صلابته في درجات الحرارة المنخفضة أقل من 321. للتناوب بين درجات الحرارة المنخفضة والعالية، يوصى باستخدام 321.

3. ما هو معدن الحشو المستخدم في 321 و321H؟

يحافظ سلك ER321 على التيتانيوم في معدن اللحام وهو الحشو المطابق لكلا الصفين. يعد ER347 بديلاً عندما يكون نقل التيتانيوم عبر القوس أمرًا مثيرًا للقلق.

4. ما هو فرق التكلفة بين 321 و321H؟

يعد 321H أغلى إلى حد ما من 321 بسبب التحكم الأكثر صرامة في الكربون والاختبار الإضافي للخدمة في درجات الحرارة العالية. يكون القسط عادةً في نطاق النسبة المئوية المكون من رقم واحد إلى رقم مزدوج منخفض اعتمادًا على شكل المنتج.

5. ما هو المعادل الصحيح EN لـ 321H؟

بالنسبة للوحة والشريط، يسرد EN 10028-7 1.4940 (X6CrNiTi18-10 H). لاحظ أن 1.4542 هو رقم EN للفولاذ المتصلب بالترسيب بدرجة 17-4 PH، وليس لـ 321H.

6. كيف تتم صيانة المكونات ذات درجة الحرارة العالية 321 و321H؟

قم بإزالة مقياس الأكسيد بشكل دوري بالوسائل الميكانيكية أو الكيميائية، وتجنب التبريد السريع بعد الخدمة ذات درجة الحرارة العالية لمنع الصدمة الحرارية، وقم بإجراء فحص غير مدمر للحام.