SUS321 vs 304: Jak legování titanu zlepšuje odolnost vůči vysokým-teplotám

SUS321 a SUS304 v austenitické rodině

SUS321 a SUS304 jsou obě austenitické nerezové oceli definované JIS G4303 a G4304 a na první pohled vypadají podobně. Rozhodujícím rozdílem je titan: SUS321 obsahuje přídavek titanu s nejméně pětinásobným obsahem uhlíku, typicky 0,4 až 0,8 procenta, zatímco SUS304 neobsahuje žádný titan. Protože titan má silnější afinitu k uhlíku než chrom, vytváří stabilní karbidy titanu a zanechává chrom v pevném roztoku, čímž chrání hranice zrn. Mezinárodně SUS321 odpovídá UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) a GB 06Cr18Ni11Ti, zatímco SUS304 odpovídá UNS S30400, EN 1.4301 (X5CrNi018-10i) a 1018-10i.

Složení: The Role of Titanium

Tabulka porovnává limity složení podle JIS G4303. Obě třídy sdílejí stejný uhlíkový strop, ale pouze SUS321 specifikuje titan, který uzamyká uhlík a zabraňuje vyčerpání chrómu při vysoké teplotě.

Živel	SUS321	SUS304
Uhlík, max	0.08	0.08
Silikon, max	1.00	1.00
Mangan, max	2.00	2.00
Fosfor, max	0.045	0.045
Síra, max	0.030	0.030
Nikl	9.00-13.00	8.00-10.50
Chrom	17.00-19.00	18.00-20.00
Titan	5 x C, min	-

Vysokoteplotní-výkon

EN 10095, evropská norma pro žáru Titanová-stabilizovaná struktura také zpožďuje hrubnutí karbidu a křehnutí sigma{8}}fáze, takže SUS321 déle drží pevnost při trvalém zatížení. Publikované údaje o tečení{11}} běžně uváděné pro tyto jakosti ukazují, že SUS321 si za stejných podmínek udrží zhruba 60 MPa při 700 stupních C po dobu 1000 hodin oproti asi 40 MPa u SUS304; toto jsou typické hodnoty v datovém listu pro srovnání a musí být před návrhem potvrzeny oproti aktuálním údajům výrobce nebo normám, jako je ASME Section II.

Mezikrystalová koroze a svařitelnost

Když se kterýkoli druh udržuje v rozmezí senzibilizace asi 450 až 850 °C, může se uhlík vysrážet jako karbid chrómu na hranicích zrn, ochudit přilehlý chrom a učinit materiál náchylným k mezikrystalové korozi. V SUS321 se nejdříve tvoří karbidy titanu, takže chrom zůstává v roztoku a materiál je účinně imunní vůči tomuto napadení, a to i v zóně zasažené teplem svařování- a při dlouhodobém-vysokém-teplotním provozu. Výsledkem je, že SUS321 nevyžaduje žádné žíhání po-svaru, což zjednodušuje výrobu velkých svařovaných konstrukcí, jako jsou trubky pecí a plechy výměníků tepla. Naproti tomu SUS304 může vyžadovat rozpouštěcí žíhání při asi 1050 stupních C s kalením vodou po svařování nebo nahrazení nízkouhlíkového SUS304L uhlíkem maximálně 0,030 procenta.

Aplikační scénáře a průvodce výběrem

SUS321 je přirozenou volbou tam, kde provozní teplota přesahuje asi 500 stupňů C, kde je přítomno trvalé vysoko{2}}tepelné namáhání nebo kde složité svařované struktury nelze snadno vyřešit-žíháním. Typické aplikace zahrnují součásti katalytického krakování v rozmezí teplot 600 až 800 stupňů C, žíhání-trubek muflových pecí v oxidační atmosféře, plechů trubek vysokoteplotních-výměníků tepla a parního potrubí v elektrárnách. SUS304 zůstává nákladově-efektivním materiálem pro obecná potrubí s kyselinami a zásadami pod 450 °C, vedení kondenzátu při pokojové teplotě{14}, skladování LNG při kryogenní teplotě a-nekritické podpory zařízení. Pro prostředí bohatá na chlorid{17}}, jako je mořská voda, není vhodný ani jeden stupeň; Místo toho by měly být vybrány molybdenové-ložisko SUS316 nebo vyšší-.

Často kladené otázky

Q1. Co dělá titan v SUS321?
Titan přednostně tvoří stabilní karbidy, čímž zabraňuje vysrážení karbidu chrómu- na hranicích zrn a eliminuje mezikrystalovou korozi a vyčerpání chrómu při vysokých teplotách.

Q2. Lze SUS321 použít při teplotách vyšších než 850 stupňů C?
EN 10095 uvádí 850 stupňů C jako maximální provozní teplotu vzduchu pro 1,4541; nad tím se oxidace a ztráta mechanické pevnosti rychle zrychlují.

Q3. Potřebuje SUS321 po-svaření tepelné zpracování?
Ne. Titanová stabilizace udržuje zónu ovlivněnou teplem svaru-imunní vůči senzibilizaci, takže po svařování není nutné žíhání v roztoku.

Q4. Je SUS321 dražší než SUS304?
Ano, kvůli přídavku titanu a přísnější kontrole zpracování. Poplatek je oprávněný tam, kde vysoká-teplota nebo svařovaná služba vyžaduje stabilizaci.

Q5. Co je lepší pro mořskou vodu, SUS321 nebo SUS304?
Ani. Oběma chybí molybden; použijte SUS316 nebo duplexní třídu pro chloridová nebo námořní prostředí.

Q6. Jaké jsou ekvivalenty SUS321?
UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10), GB 06Cr18Ni11Ti a ve starších britských označeních 321S31 nebo podobné podle příslušných norem.