SUS310S vs SUS321: Valg af den rigtige høje-temperatur rustfrit stål

Oversigt: To forskellige tilgange til høj-temperaturservice

SUS310S (UNS S31008, EN 1.4845) og SUS321 (UNS S32100, EN 1.4541) er begge austenitiske rustfrie ståltyper, der bruges i applikationer med høje-temperaturer, men de løser forskellige problemer. SUS310S er en høj-chrom, høj-nikkelvarme-kvalitet konstrueret til kontinuerlig oxidationsmodstand ved meget høje temperaturer, typisk over 900 grader. SUS321 er en titanium-stabiliseret kvalitet baseret på 18-8 krom-nikkel-systemet, designet primært til at forhindre intergranulær korrosion i svejste eller opvarmede strukturer, samtidig med at den bevarer en nyttig styrke på op til omkring 870 grader. Valg af den rigtige kvalitet afhænger af den maksimale driftstemperatur, tilstedeværelsen af ​​ætsende medier, og om komponenten skal svejses.

Sammenligning af kemisk sammensætning

Tabellen nedenfor viser de specificerede kemiske sammensætningsintervaller pr. JIS G4304 (SUS310S, SUS321) med titaniumgrænser pr. ASTM A240 for de tilsvarende pladekvaliteter.

Element (vægt%)	SUS310S / UNS S31008	SUS321 / UNS S32100
Kulstof, max	0.08	0.08
Silicium, max	1.50	1.00
Mangan, max	2.00	2.00
Fosfor, max	0.045	0.045
Svovl, max	0.030	0.030
Chrom	24.00 - 26.00	17.00 - 19.00
Nikkel	19.00 - 22.00	9.00 - 12.00
Titanium	-	5 x (C+N) min, 0,70 maks. (ASTM A240)
Jern	Balance	Balance

Mekaniske egenskaber (udglødet, minimumsværdier iht. ASTM A240)

Ejendom	SUS310S (A240 310S)	SUS321 (A240 321)
Trækstyrke, MPa	515	515
Flydespænding (0,2%), MPa	205	205
Forlængelse i 2 tommer, %	40	40
Hårdhed, HBW max	217	217

Høj-temperaturydelse

SUS310S: Oxidationsmodstand i ekstrem varme

Det høje kromindhold i SUS310S fremmer dannelsen af ​​en tæt, selvhelende kromoxid (Cr2O3), der beskytter basismetallet i oxiderende atmosfærer. Dens høje nikkelindhold stabiliserer den austenitiske struktur og forbedrer krybemodstanden. SUS310S kan bruges til kontinuerlig service i luft ved temperaturer op til omkring 1050 grader, med kortvarig-eksponering op til omkring 1100 grader. Over ca. 1000 grader bliver krybnings- og spændingsbrudsadfærd de styrende designfaktorer.

SUS321: Stabiliseret til svejset konstruktion

SUS321 er beregnet til service op til omkring 870 grader i luft, med intermitterende eksponering til omkring 925 grader. Titan binder til kulstof for at danne stabile titaniumcarbider, hvilket forhindrer kromcarbidudfældning ved korngrænser under svejsning eller opvarmning. Dette eliminerer sensibilisering og intergranulær korrosion i den varme-berørte zone, hvilket gør SUS321 til den foretrukne kvalitet for svejste beholdere, udstødningsmanifolder og ekspansionsfuger, som ikke kan opløsningsudglødes efter fremstilling.

Svejsbarhed og fremstilling

Begge kvaliteter svejses let ved konventionelle processer såsom TIG, MIG og SMAW. SUS321 svejses normalt uden efter-svejsevarmebehandling, hvilket er dens største fabrikationsfordel. SUS310S svejser også godt, men svejsninger i store-sektioner i tunge komponenter kan kræve hensyntagen til termiske spændinger og, i stærkt begrænsede samlinger, brugen af ​​et matchende eller let overlegeret spartelmasse. Fordi SUS310S har lavere termisk ledningsevne end almindelig 18-8 kvaliteter, er forvarmning generelt ikke påkrævet, men interpass temperaturkontrol anbefales.

Typiske applikationer

SUS310S: ovndele og strålerør, ovnforinger, varme-behandlingskurve, brænderkomponenter, dele til affaldsforbrændingsanlæg og andet udstyr, der er udsat for langvarig høj-temperatur oxiderende service. SUS321: fly- og biludstødningssystemer, varmevekslere, kemisk og petrokemisk procesudstyr, trykbeholdere og damprør, hvor svejset konstruktion kræver stabilisering.

Valgvejledning: Hvilken klasse du skal vælge

Vælg SUS310S, når komponenten vil fungere kontinuerligt over 900 grader, hvor oxidationsmodstand er det dominerende krav, og atmosfæren overvejende er oxiderende. Vælg SUS321 til svejsede komponenter, der arbejder under 870 grader, især under let korrosive eller cykliske forhold, hvor forebyggelse af intergranulær svejsezone er kritisk. Hvis servicetemperaturen forbliver under 870 grader, og omkostningerne er et problem, tilbyder SUS321 normalt en lavere-omkostningsløsning end SUS310S på grund af dets meget lavere nikkelindhold.

FAQ

Q1: Hvilken kvalitet har den højere kontinuerlige driftstemperatur?SUS310S. Det modstår oxidation i luft op til omkring 1050 grader kontinuerligt, hvorimod SUS321 normalt er begrænset til omkring 870 grader.

Q2: Hvorfor indeholder SUS321 titanium?Titan har en højere affinitet til kulstof end krom. Det danner stabile titaniumcarbider, så krom forbliver i fast opløsning, hvilket forhindrer sensibilisering og intergranulær korrosion efter svejsning eller eksponering i intervallet 425-815 grader.

Q3: Kan SUS321 erstatte SUS310S i ovnkomponenter?Kun hvis driftstemperaturen er under omkring 870-900 grader. Udover det lider SUS321 af hurtig afskalning og tab af styrke, mens SUS310S forbliver beskyttet af sin chromoxidskala.

Q4: Hvad sker der, hvis SUS310S holdes i området 650-900 grader?Længerevarende eksponering kan udfælde sigmafasen, hvilket reducerer rum-temperaturens duktilitet og sejhed. Designere bør verificere virkningsegenskaberne, hvis komponenten vil blive afkølet og gen-belastet under drift.

Q5: Hvilken kvalitet er bedre til svejsede udstødningssystemer?SUS321, fordi titaniumstabilisering bevarer korrosionsbestandigheden i den varme-berørte zone uden efter-svejsevarmebehandling, og dens styrke er tilstrækkelig op til omkring 870 grader for tynde-udstødningskomponenter.

Q6: Hvorfor er SUS310S dyrere end SUS321?SUS310S indeholder 19-22% nikkel mod 9-12% for SUS321, og nikkel er den dominerende legeringsomkostningsdriver i austenitisk rustfrit stål.