321 rustfrit stål (UNS S32100): Titanium-stabiliseret løsning til svejset høj-temperaturservice

Oversigt og betegnelser

321 er et 18-8 austenitisk rustfrit stål stabiliseret med titanium. Den er designet til svejsede komponenter, der fungerer ved høj temperatur, hvor standardkvaliteter eller kulstoffattige kvaliteter kan miste korrosionsbestandighed gennem sensibilisering. Kvaliteten er specificeret som ASTM A240 Grade 321 for plade og ASTM A213 Grade TP321 for tube, med UNS S32100 og EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) som ækvivalenter.

Kemisk sammensætning

Kemisk sammensætning, vægt% (ASTM A240 Grade 321)

Element	Tilfreds
C	Mindre end eller lig med 0,08
Mn	Mindre end eller lig med 2,00
P	Mindre end eller lig med 0,045
S	Mindre end eller lig med 0,030
Si	Mindre end eller lig med 0,75
Cr	17.0–19.0
Ni	9.0–12.0
Ti	Større end eller lig med 5 × C

Mekaniske og fysiske egenskaber

Mekaniske egenskaber, minimumsværdier, plade (ASTM A240)

Ejendom	Værdi
Trækstyrke	515 MPa
Udbyttestyrke	205 MPa
Forlængelse i 2 tommer	40%

Typiske fysiske egenskaber

Ejendom	Typisk værdi
Tæthed	7,9 g/cm³
Smelteområde	≈1400-1425 grader
Elastikmodul	≈193 GPa
Termisk ledningsevne ved 100 grader	≈16 W/(m·K)

Stabiliseringsmekanisme og serviceområde

I 321 kombineres titanium fortrinsvis med carbon for at danne stabile titaniumcarbider, så carbon nedbryder ikke chrom ved korngrænser. Dette forhindrer sensibilisering, der fører til intergranulær korrosion. Mens det lave kulstofindhold på 304L forhindrer sensibilisering under en enkelt svejsehændelse, forbliver komponenter, der gentagne gange cykler gennem det kritiske 450-850 graders område, i fare over tid. Titancarbiderne i 321 er termisk stabile og giver kontinuerlig langvarig-beskyttelse selv under tusindvis af termiske cyklusser, hvorfor 321 foretrækkes til udstødningsmanifolder, kanaler og varmevekslerdele. Under drift er kvaliteten generelt vurderet til kontinuerlig oxidation op til omkring 870 grader, med den nøjagtige grænse afhængig af anvendelsen og miljøet.

Svejsning, fremstilling og indkøb

Den største fremstillingsudfordring er at bevare den stabiliserende effekt af titanium under svejsning. Brug fremragende beskyttelsesgasdækning med argonunderlag til rodpassagen for at forhindre titaniumoxidation. Matchende fyldmetal, normalt ER321, skal bruges, og varmetilførslen skal kontrolleres for at holde den varme-berørte zone smal. Varmebehandling efter-svejsning er typisk ikke påkrævet til tynde sektioner, men kan anbefales til tunge svejsninger i stærkt korrosiv drift. Til kontinuerlig drift over omkring 800 grader under betydelig belastning foretrækkes Grade 347, som er stabiliseret med niobium, ofte, fordi niobiumcarbider er mere stabile ved ekstreme temperaturer og giver bedre-krybestyrke på lang sigt. Ved bestilling skal du angive den fulde betegnelse, såsom ASTM A240 Grade 321 eller UNS S32100, og kræve, at mølletestrapporten bekræfter titaniumindholdet og et Ti/C-forhold på mindst 5. Definer den maksimale driftstemperatur og den termiske cyklusprofil i specifikationen, så den korrekte kvalitet er leveret og dokumenteret.

Ofte stillede spørgsmål