SUS321 vs 304: Cum aliajul de titan îmbunătățește rezistența la temperatură ridicată-

SUS321 și SUS304 în familia Austenitică

SUS321 și SUS304 sunt ambele oțeluri inoxidabile austenitice definite de JIS G4303 și G4304 și par similare la prima vedere. Diferența decisivă este titanul: SUS321 conține un adaos de titan de cel puțin cinci ori conținutul de carbon, de obicei 0,4 până la 0,8 procente, în timp ce SUS304 nu conține titan. Deoarece titanul are o afinitate mai puternică pentru carbon decât crom, formează carburi de titan stabile și lasă cromul în soluție solidă, protejând granițele granulelor. La nivel internațional, SUS321 corespunde UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) și GB 06Cr18Ni11Ti, în timp ce SUS304 corespunde UNS S30400, EN 1.4301 (X5CrNiTi18-10) și GB19060Cr.

Compoziție: Rolul titanului

Tabelul compară limitele de compoziție conform JIS G4303. Ambele clase au același plafon de carbon, dar numai SUS321 specifică titanul, care blochează carbonul și previne epuizarea cromului la temperaturi ridicate.

Element	SUS321	SUS304
Carbon, max	0.08	0.08
Siliciu, max	1.00	1.00
Mangan, max	2.00	2.00
Fosfor, max	0.045	0.045
sulf, max	0.030	0.030
Nichel	9.00-13.00	8.00-10.50
Crom	17.00-19.00	18.00-20.00
Titan	5 x C, min	-

Performanță-înaltă la temperatură

EN 10095, standardul european pentru oțel-rezistent la căldură, enumeră o temperatură maximă de serviciu în aer de 850 grade C pentru 1,4541, comparativ cu 800 grade C pentru 1,4301, reflectând gradul stabilizat o rezistență mai bună la oxidare și spargerea calcarului. Structura stabilizată cu titan-întârzie, de asemenea, întărirea carburii și fragilizarea fazei sigma-, astfel încât SUS321 menține rezistența mai mult timp la sarcină susținută. Datele publicate de rupere-de fluaj citate în mod obișnuit pentru aceste grade arată că SUS321 reține aproximativ 60 MPa la 700 de grade C timp de 1000 de ore față de aproximativ 40 MPa pentru SUS304 în aceleași condiții; acestea sunt valori tipice din fișa de date pentru comparație și trebuie confirmate față de datele curente ale producătorului sau permisiunile de cod, cum ar fi ASME Secțiunea II, înainte de proiectare.

Coroziune intergranulară și sudabilitate

Când oricare dintre clasele este menținută în intervalul de sensibilizare de la aproximativ 450 până la 850 de grade C, carbonul poate precipita sub formă de carbură de crom la granițele granulelor, epuizând cromul adiacent și făcând materialul susceptibil la coroziune intergranulară. În SUS321 se formează mai întâi carburile de titan, astfel încât cromul rămâne în soluție și materialul este efectiv imun la acest atac, chiar și în zona afectată de căldură-sudură și în timpul-înaltei temperaturi-de lungă durată. Ca rezultat, SUS321 nu necesită recoacere post-soluție de sudare, ceea ce simplifică fabricarea structurilor sudate mari, cum ar fi tuburile pentru cuptor și foile de-schimbătoare de căldură. SUS304, dimpotrivă, poate necesita recoacere cu soluție la aproximativ 1050 de grade C cu stingere cu apă după sudare sau înlocuirea SUS304L cu conținut scăzut de carbon cu carbon 0,030 la sută maxim.

Ghid de selecție și scenarii de aplicare

SUS321 este alegerea naturală în cazul în care temperatura de funcționare depășește aproximativ 500 de grade C, acolo unde este prezentă tensiune susținută la temperatură ridicată-sau unde structurile sudate complexe nu pot fi ușor de tratat-la soluție. Aplicațiile tipice includ componente ale unității de cracare catalitică în intervalul de la 600 la 800 de grade C, tuburi mufă pentru cuptor de recoacere în atmosfere oxidante, foi de tuburi schimbătoare de căldură-înalte-și conducte de abur în centralele electrice. SUS304 rămâne un material-eficient din punct de vedere al costurilor pentru conductele generale acide și alcaline sub 450 de grade C, linii de condens la temperatura camerei-, depozitarea GNL la temperatură criogenică și suporturi pentru echipamente ne-critice. Pentru mediile bogate-clorurii, cum ar fi apa de mare, niciunul dintre clasele nu este potrivit; În schimb, ar trebui să se aleagă molibden-aliaj SUS316 sau mai mare{20}}.

Întrebări frecvente

Î1. Ce face titanul în SUS321?
Titanul formează de preferință carburi stabile, prevenind precipitarea-carbidelor de crom la limitele granulelor și eliminând coroziunea intergranulară și epuizarea cromului la temperaturi ridicate.

Q2. Poate fi folosit SUS321 peste 850 de grade C?
EN 10095 enumeră 850 de grade C ca temperatură maximă de serviciu în aer pentru 1,4541; peste aceasta, oxidarea și pierderea rezistenței mecanice se accelerează rapid.

Q3. SUS321 are nevoie de tratament termic post-sudare?
Nu. Stabilizarea cu titan menține zona afectată de căldură-de sudare imună la sensibilizare, astfel încât nu este necesară recoacere cu soluție după sudare.

Î4. Este SUS321 mai scump decât SUS304?
Da, din cauza adaosului de titan și a controlului mai strict al procesării. Prima este justificată acolo unde la temperatură înaltă-sau serviciul de sudare necesită stabilizare.

Î5. Care este mai bun pentru apa de mare, SUS321 sau SUS304?
Nici. Ambele sunt lipsite de molibden; utilizați SUS316 sau un grad duplex pentru clorură sau medii marine.

Î6. Care sunt echivalentele lui SUS321?
UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10), GB 06Cr18Ni11Ti și în denumiri britanice mai vechi 321S31 sau similare conform standardelor relevante.