Thép không gỉ 321 - được biết đến trong thông số kỹ thuật đường ống làTP321(UNS S32100) - là loại austenit ổn định bằng titan-được thiết kế cho một công việc hơn tất cả các công việc khác: duy trì khả năng chống ăn mòn-và ổn định về kích thước trong đó 304 sẽ nhạy cảm và yếu đi. Bằng cách liên kết carbon với titan, 321 giữ cho ranh giới hạt của nó sạch sẽ thông qua hàn và gia nhiệt liên tục, khiến nó trở thành vật liệu chủ yếu trong các ống xả, lò sưởi đốt, bộ trao đổi nhiệt và đường chuyển tải của nhà máy lọc dầu. Bài viết này đề cập đến TP321 là gì, tính chất hóa học và tiêu chuẩn của nó, lý do tại sao nó vượt qua 304 và 316 về nhiệt, giới hạn nhiệt độ thực của nó và nơi chỉ định nó.
Là gìThép không gỉ TP321?
TP321 là thép không gỉ austenit 18-8 (khoảng 18% crom, 10% niken) với một lượng bổ sung nhỏ nhưng mang tính quyết địnhtitan. Đây là ký hiệu cấp ống/ống được sử dụng trongASTM A312 (ống)VàASTM A213 (ống); hóa học tương tự trong tấm hoặc thanh chỉ đơn giản là "321" (UNS S32100). Một biến thể-cacbon cao hơn,321H (UNS S32109), được thiết kế để tăng cường độ rão do nhiệt độ-.
Lý do titan được thêm vào rất đơn giản: trong 304 thông thường, việc nung nóng ở phạm vi 425–815 độ (800–1500 độ F) cho phép carbon di chuyển đến các ranh giới hạt và kết tủa dưới dạng cacbua crom - một hiện tượng gọi làmẫn cảm. Các vùng nghèo crom- sẽ dễ dàng bị ăn mòn (ăn mòn giữa các hạt, IGC). Titan có ái lực với carbon mạnh hơn crom, vì vậy nó "khóa" carbon và ngăn chặn sự kết tủa có hại.
Hóa học và thủ thuật titan
| Yếu tố | TP321 (S32100), % | TP321H (S32109), % |
|---|---|---|
| Cacbon (C) | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,08 | 0.04 – 0.10 |
| Crom (Cr) | 17.0 – 19.0 | 17.0 – 19.0 |
| Niken (Ni) | 9.0 – 12.0 | 9.0 – 12.0 |
| Titan (Ti) | Lớn hơn hoặc bằng 5 × C (tối đa 0,70) | Lớn hơn hoặc bằng 4 × C (tối đa 0,70) |
| Mangan (Mn) | Nhỏ hơn hoặc bằng 2,00 | Nhỏ hơn hoặc bằng 2,00 |
| Silic (Si) | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,75 | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,75 |
| Phốt pho / Lưu huỳnh | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,045 / Nhỏ hơn hoặc bằng 0,030 | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,045 / Nhỏ hơn hoặc bằng 0,030 |
Thông số kỹ thuật ASTM / ASME
ASTM A312 / ASME SA312 - TP321 ống thép không gỉ austenit liền mạch và hàn.
ASTM A213 / ASME SA213- Ống liền mạch TP321 dành cho nồi hơi, bộ quá nhiệt và bộ trao đổi nhiệt.
ASTM A376 / ASME SA376- đường ống liền mạch dành cho dịch vụ trạm trung tâm-nhiệt độ cao{2}}.
ASTM A358 /A269- ống hàn và ống-dịch vụ chung trong đó 321 được chỉ định.
Đặc tính cơ học thông thường (ủ TP321): độ bền kéo Lớn hơn hoặc bằng515 MPa (75 ksi), cường độ năng suất Lớn hơn hoặc bằng205 MPa (30 ksi), độ giãn dài Lớn hơn hoặc bằng35%. 321H có độ bền tối thiểu cao hơn một chút để hỗ trợ các thiết kế hạn chế về độ leo{1}}.
Ưu điểm chính trong dịch vụ nhiệt độ-cao
Khả năng chống ăn mòn-giữa các hạt sau khi hàn.Ổn định bằng titan có nghĩa là 321 không nhạy cảm trong vùng{1}}bị ảnh hưởng bởi nhiệt, do đó,-xử lý nhiệt sau hàn để kháng IGC nói chung là không cần thiết.
Giữ lại sức mạnh và sự ổn định ở nhiệt.Không giống304, 321 không bị mất biên độ ăn mòn do kết tủa cacbua trong quá trình sử dụng trong cửa sổ nhạy cảm.
Chống oxy hóa tốt.Hàm lượng crom 18% tạo thành thang đo ổn định lên tới khoảng 815–870 độ (1500–1600 độ F) khi sử dụng liên tục.
Đã được chứng minh bằng nhiệt tuần hoàn.Nó có khả năng chịu nhiệt/làm mát lặp đi lặp lại tốt hơn so với các loại không ổn định, điều này rất quan trọng đối với các đường-tái tạo nhiệt và xả.
Tính hàn.321 dễ dàng được hàn bằng các quy trình thông thường; bộ ổn định giữ cho âm thanh khớp không có PWHT trong hầu hết các trường hợp.
321vs304 / 316 / 347
| Cấp | chất ổn định | Tốt nhất ở | coi chừng |
|---|---|---|---|
| 304 / 304L | không có (304L=thấp C) | Ăn mòn chung, chi phí thấp hơn | Nhạy cảm ở 425–815 độ; yếu về nhiệt |
| 316 / 316L | không có (316L=thấp C) | Clorua ướt/nước biển (Mo) | Không phải là-chuyên gia nhiệt độ cao; Mo thêm ít nhiệt |
| 321 / 321H | Titan | Nhiệt độ cao, hàn, nhiệt tuần hoàn | Yếu hơn trong dung dịch clorua so với 316L |
| 347 / 347H | Niobi (Nb) | Sức mạnh leo cao hơn một chút so với 321 | Đắt hơn; ít phổ biến hơn vì sự đơn giản của hàn |
Giới hạn nhiệt độ
Dịch vụ liên tục:lên đến khoảng815–870 độ (1500–1600 độ F)(sự oxy hóa-hạn chế).
Dịch vụ liên tục:lên đến khoảng870 độ (1600 độ F).
Ngắn hạn-/cao điểm:~925 độ (1700 độ F) tối đa.
Để biết ứng suất cho phép-áp suất theo thiết kế ASME, hãy tham khảo mã xây dựng hiện hành (ví dụ: ASME B31.3, Phần VIII) - giá trị cho phép giảm dần trên ~650 độ .
Ứng dụng điển hình
Ô tô và thiết bị{0}}nặngống xả và hệ thống
Lò sưởi đốtvà xử lý cuộn dây trong các nhà máy lọc dầu và hóa dầu
Bộ trao đổi nhiệtvà ống nồi hơi (A213 TP321) nơi xảy ra chu trình nhiệt
Máy bay và tua bin khí-ống xả
năng lượng-nhiệtống quá nhiệt và hâm nóng
Khe co giãn và đường truyền nhiệt độ-cao
Ghi chú hàn và chế tạo
321 có thể hàn bằng SMAW, GTAW, GMAW và SAW. Chất độn phổ biến là 321 hoặc 347/347H.
Vì titan có thể bị oxy hóa tại đường hàn nên hãy sử dụng hợp lýkhí tẩy / khí bảo vệ phía sautrên thẻ gốc để có bề mặt bên trong sạch,{0}}không có vảy.
Đối với hầu hết các cụm lắp ráp đã được chế tạo, không cần-xử lý nhiệt sau mối hàn để kháng IGC - bộ ổn định đã bảo vệ HAZ.
Gia công tương tự như các vật liệu austenit khác: sử dụng các thiết lập cứng nhắc và tránh làm cứng vật liệu.
Phần kết luận
TP321 giành được vị trí của mình ở bất cứ nơi nào ống không gỉ chịu nhiệt độ ổn định hoặc theo chu kỳ và không đủ khả năng nhạy cảm sau khi hàn. Tính ổn định bằng titan của nó mang lại khả năng chống ăn mòn-giữa các hạt mà không cần xử lý nhiệt sau-hàn và đặc tính oxy hóa của nó giúp nó có thể sử dụng được ở nhiệt độ khoảng 870 độ. Các nhà xác định nên nhớ giao dịch: 321 là chuyên gia về khả năng hàn và nhiệt độ-cao, không phải là chất thay thế cấp-nước biển - cho clorua ướt, 316L, 317L hoặc song công vẫn là lựa chọn phù hợp.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: TP321 có giống thép không gỉ 321 không?
Đáp: Về cơ bản là có. "321" là loại cơ sở (UNS S32100); "TP321" là tên gọi ống/ống trong ASTM A312/A213. 321H là phiên bản carbon-cao hơn cho độ bền nhiệt độ-nâng cao.
Hỏi: Khi nào tôi nên chọn 321 thay vì 304L?
Đáp: Khi đường ống hoạt động trong hoặc được hàn trong phạm vi 425–815 độ hoặc thấy chu trình nhiệt. 304L có lượng carbon thấp giúp ích, nhưng chỉ có chất ổn định bằng titan của 321 mới ngăn chặn hoàn toàn hiện tượng nhạy cảm trong cửa sổ đó.
Hỏi: 321 có thể thay thế 316 trong khí thải ở nhiệt độ-cao không?
Trả lời: Thường thì có đối với khí thải khô, nóng, vì molypden của 316 bổ sung rất ít ở nhiệt độ cao và khả năng ổn định của 321 phù hợp hơn. Đối với môi trường ẩm ướt/clorua, 316L vẫn vượt trội.
Hỏi: Nhiệt độ sử dụng tối đa của TP321 là bao nhiêu?
Đáp: Quá trình oxy hóa liên tục-có giới hạn ở nhiệt độ khoảng 815–870 độ ; đỉnh-ngắn hạn gần 925 độ . Đối với thiết kế áp suất, hãy kiểm tra ứng suất cho phép của mã ASME quản lý.
