Vergelijking van 321 en 321H roestvrij staal: standaard versus hoog-koolstoftitanium-gestabiliseerde kwaliteit

Inleiding: twee titanium-gestabiliseerde kwaliteiten, één koolstofverschil

Kwaliteiten 321 (UNS S32100) en 321H (UNS S32109) zijn titanium-gestabiliseerde austenitische roestvaste staalsoorten, ontworpen voor gebruik bij hoge- temperaturen. Beide gebruiken titanium om te combineren met koolstof en voorkomen neerslag van chroomcarbide, zodat beide bestand zijn tegen intergranulaire corrosie na het lassen. Het belangrijkste verschil is het koolstofgehalte: 321H heeft een gecontroleerd bereik van 0,04 tot 0,10 procent, wat de kruipsterkte bij hoge temperaturen verhoogt, terwijl 321, met een maximaal koolstofgehalte van 0,08 procent, een betere taaiheid en een marginaal betere weerstand tegen intergranulaire corrosie geeft.

Chemische samenstelling vergeleken

Element (gew.%)	321 (ASTM A240)	321H (ASTM A240/A213)
Koolstof (C)	Maximaal 0,08	0.04 - 0.10
Mangaan (Mn)	Maximaal 2,00	Maximaal 2,00
Fosfor (P)	Maximaal 0,045	Maximaal 0,045
Zwavel (S)	Maximaal 0,030	Maximaal 0,030
Silicium (Si)	Maximaal 0,75	Maximaal 0,75
Chroom (Cr)	17.00 - 19.00	17.00 - 19.00
Nikkel (Ni)	9.00 - 12.00	9.00 - 12.00
Titaan (Ti)	5 x (C+N) min, 0,70 max	4 x C min, 0,60 max
Ijzer (Fe)	Evenwicht	Evenwicht

Mechanische eigenschappen vergeleken (gegloeid)

Eigendom	321	321H
Treksterkte	515 MPa min	515 MPa min
Opbrengststerkte (0,2% offset)	205 MPa min	205 MPa min
Verlenging	40% min	40% min
Hardheid	Maximaal 201 HB	Maximaal 201 HB

Koolstof, kruipsterkte en toegestane ontwerpwaarden

Het achtervoegsel H bestaat om één reden: kruipsterkte op de lange- termijn. Bij temperaturen boven ongeveer 540 C versterkt het hogere koolstofgehalte van 321H de matrix en stabiliseert de carbidestructuur, waardoor hogere toelaatbare ontwerpspanningen ontstaan ​​dan 321 in ketel- en druk-vatcodes. 321H wordt daarom gespecificeerd voor oververhittings- en herverwarmingsbuizen, hete stoomleidingen en ovenonderdelen die langdurige belasting dragen bij een temperatuur, doorgaans in het bereik van 500 tot 900 C.

Taaiheid en corrosiebestendigheid

321 houdt het koolstofgehalte lager, waardoor het een betere slagvastheid behoudt, ook bij lage- gebruik bij lage temperaturen tot ongeveer -196 C, en een iets betere weerstand tegen interkristallijne corrosie dan 321H. Voor componenten die wisselen tussen lage en hoge temperaturen, of waar taaiheid het ontwerp domineert, heeft 321 de voorkeur.

Kruis-standaardequivalenten

Standaard	321	321H
UNS	S32100	S32109
JIS	SUS321	SUS321H
EN 10088	1.4541 (X6CrNiTi18-10)	-
EN 10028-7	-	1.4940 (X6CrNiTi18-10 H)

Toepassingen

321: uitlaatspruitstukken voor auto's, buizen voor chemische warmtewisselaars, componenten die wisselen tussen lage en hoge temperaturen

321H: buizen voor oververhitter en naverwarmer van ketel, leidingen voor hete stoom, interne onderdelen van petrochemische ovens, leidingen voor nucleaire secundaire- circuits

Veelgestelde vragen

1. Wat is de rol van titanium in 321 en 321H?

Titanium combineert bij voorkeur met koolstof om stabiele titaniumcarbiden te vormen, waardoor precipitatie van chroomcarbide aan de korrelgrenzen wordt voorkomen. Dit is het mechanisme dat beide kwaliteiten weerstand biedt tegen interkristallijne corrosie na het lassen.

2. Kan de 321H worden gebruikt bij lage- temperaturen?

Het kan worden gebruikt tot ongeveer -196 C, maar de taaiheid bij lage- temperaturen is lager dan die van 321. Voor afwisselend lage- en hoge temperaturen wordt 321 aanbevolen.

3. Welk vulmetaal wordt gebruikt voor 321 en 321H?

ER321-draad houdt titanium in het lasmetaal vast en is het passende vulmiddel voor beide kwaliteiten. ER347 is een alternatief wanneer titaniumoverdracht over de boog een probleem is.

4. Wat is het kostenverschil tussen 321 en 321H?

321H is iets duurder dan 321 vanwege de strengere koolstofcontrole en de aanvullende tests voor gebruik bij hoge- temperaturen. De premie ligt doorgaans tussen enkele-cijfers en lage-dubbele-cijfers, afhankelijk van de productvorm.

5. Wat is het juiste EN-equivalent van 321H?

Voor plaat en strip vermeldt EN 10028-7 1.4940 (X6CrNiTi18-10 H). Merk op dat 1.4542 het EN-nummer is voor 17-4 PH precipitatiehardend staal, niet voor 321H.

6. Hoe worden de hoge-temperatuurcomponenten van de 321 en 321H- onderhouden?

Verwijder de oxidehuid periodiek met mechanische of chemische middelen, vermijd snelle afkoeling na gebruik bij hoge- temperaturen om thermische schokken te voorkomen, en voer gepland niet-destructief onderzoek van lassen uit.