Rozsdamentes acél 347: nióbium-stabilizált ausztenites minőség, magas hőmérsékletű- és nukleáris üzemben

Mi az a rozsdamentes acél 347?

A 347 rozsdamentes acél nióbiummal és tantállal stabilizált ausztenites acél, az ASTM A240 szabvány szerint UNS S34700 és az EN 10088 szabvány szerint EN 1.4550 (X6CrNiNb18{11}}10), a japán megfelelője pedig a SUS347 per JIS G304 és a JIS G4304. A stabilizálás azt jelenti, hogy a szén stabil nióbium-karbidokba (NbC) kötődik ahelyett, hogy szabadon reagálna a krómmal. Ez megakadályozza a króm-karbid kicsapódását a szemcsehatárokon a hegesztés vagy a tartósan magas hőmérsékletnek való kitettség során, így az acél ellenáll a szemcseközi korróziónak, és hegesztett állapotban, utólagos-hegesztési izzítás nélkül használható. A 347-es fokozat az előnyben részesített választás, ha az alkatrészek gyakori fűtési és hűtési ciklusokkal szembesülnek, mivel a nióbium-karbidok nem oldódnak fel és nem csapódnak ki újra a hőciklus során, mint a titán-karbidok.

Kémiai összetétel

Az alábbi összetételi határértékek az ASTM A240 szabványt követik a lemezekre, lapokra és szalagokra; ugyanez a kémia vonatkozik a csövekre az ASTM A312 és A269 szerint.

Elem	Összetétel (tömeg%)
szén (C)	0,08 max
Mangán (Mn)	2,00 max
Foszfor (P)	0,045 max
Kén (S)	0,030 max
Szilícium (Si)	0,75 max
Króm (Cr)	17.0-19.0
Nikkel (Ni)	9.0-13.0
Nióbium + tantál (Nb+Ta)	10 x C min, 1,00 max

A széntartalom legalább 10-szeresére vonatkozó Nb+Ta követelmény, gyakorlati minimum 0,70%, garantálja, hogy elegendő nióbium legyen jelen ahhoz, hogy az acélban lévő összes szénnel egyesüljön.

Mechanikai Tulajdonságok

Lágyított állapotban a 347 a következő minimális tulajdonságokat biztosítja az ASTM A240 szerint.

Tulajdonság (hevített)	Érték
Szakítószilárdság min (MPa)	515
Minimális hozamerősség (MPa)	205
Minimális nyúlás (%)	40
Max keménység (HB)	217

Magasabb hőmérsékleten a 347 megőrzi hasznos szilárdságát, és a nem -stabilizált minőségekkel ellentétben még hosszú időn keresztül is megőrzi korrózióállóságát a 425-815 fokos érzékenyítő hőmérsékleti tartományban.

Nióbium stabilizálás vs titán stabilizálás

A 321-es fokozat titánt használ ugyanarra a stabilizáló célra, de a két elem eltérően viselkedik magas hőmérsékleten. A titán-karbidok (TiC) körülbelül 1000 fokig, míg a nióbium-karbidok (NbC) körülbelül 1200 fokig stabilak maradnak. 1000 fok feletti üzemben vagy ismételt hőciklus mellett a titán-karbidok feloldódhatnak és újra{6}}kicsapódhatnak a szemcsehatárokon, ami helyileg kimeríti a krómot és csökkenti a korrózióállóságot. A nióbium-karbidokat sokkal kevésbé befolyásolja a termikus ciklus, ezért a 347-et a repülőgép kipufogógáz-alkatrészeire, túlhevítő részekre és nukleáris alkatrészekre írják elő, amelyek gyakran melegednek és hűlnek. A Grade 321 továbbra is a gazdaságosabb választás az 1000 fok alatti statikus, magas hőmérsékletű{11}}szolgáltatáshoz.

Hegesztés és tipikus alkalmazások

A 347-es fokozat könnyen hegeszthető AWI, MIG és MMA eljárásokkal, megfelelő 347-es töltőanyaggal, amely azonos nióbiumtartalommal rendelkezik. Az alacsony hőbevitel minimálisra csökkenti a szemcsenövekedést a hőhatás-zónában, a 99,99%-os tisztaságú argon árnyékolás pedig megakadályozza a porozitást a hegesztési felületen. Előmelegítés nem szükséges. Mivel az acél stabilizált, a hegesztett kötések megőrzik szemcseközi korrózióállóságukat, anélkül, hogy utólagos-hegesztést végeznének, ami nagy előnyt jelent a nagy edények és az összetett gyártások esetében. A tipikus alkalmazások közé tartoznak a repülőgépmotor-alkatrészek és kipufogórendszerek, a nukleáris nyomástartó edények és a reaktor belső részei, a vegyi és petrolkémiai reaktorok, a túlhevítő- és utánfűtőcsövek, valamint a 800 fok felett működő kemence alkatrészek.

GYIK

Miben különbözik a nióbium stabilizálás a titán stabilizálástól a 321-ben?

A nióbium NbC karbidokat képez, amelyek körülbelül 1200 fokig stabilak, míg a titán körülbelül 1000 fokig stabil TiC-t képez. Ismételt hőciklus esetén a nióbium-karbidok sokkal jobban ellenállnak az oldódásnak és a kicsapódásnak, így a 347 megőrzi szemcseközi korrózióval szembeni ellenállását a magas hőmérsékleten is. A 347-es fokozat a nióbium széntartalmának 10-szeresét is megköveteli, szemben a 321-es titán ötszörösével, ami teljesebb szénlezárást biztosít.

Miért használják a 347-et nukleáris nyomástartó edényekben?

A nukleáris edények hegesztett kötései nem veszíthetik el a korrózióállóságot, mert bármilyen szemcsék közötti támadás a radioaktív közeg szivárgási útvonalává válhat. A 347 nióbium stabilizálása a hegesztett kötések korrózióállóságát -ellenállóvá teszi a varrat utó-hegesztése nélkül, az ausztenites szerkezet jobban ellenáll a sugárzási ridegedésnek, mint a ferrites minőségek, az NbC finom eloszlása ​​pedig segít a sugárzás által kiváltott hibák felfogásában, miközben megőrzi a hajlékonyságot.

Miben hasonlít a 347 a 304L-hez?

A 304L nagyon alacsony széntartalomra támaszkodik (max. 0,03%), hogy elkerülje a keményfém csapadékot, de a védelem elveszik a hegesztett vagy 425 fok feletti magas hőmérsékletű{2}}szolgáltatás során. A 347-es fokozat ellenáll a szemcseközi korróziónak a stabilizálás révén, és 600 fok felett is megtartja szilárdságát . 304L olcsóbb az alacsony-feszültségű alkalmazásokhoz, például élelmiszeripari berendezésekhez; A 347 a megfelelő választás magas hőmérsékletű hegesztett{10}komponensekhez, például kazáncsövekhez.

Mi a legjobb módja a 347 hegesztésének?

Használjon TIG-t vagy MIG-et a hozzáillő 347-es töltőfémmel, hogy a hegesztési fém ugyanolyan nióbium-stabilizálódással rendelkezzen. Tartsa alacsony hőbevitelt, hogy korlátozza a szemcsenövekedést a hővel-érintett zónában, védje nagy-tisztaságú argonnal a porozitás elkerülése érdekében, és elkerülje a széles szövést. Nincs szükség előmelegítésre, és az utólagos-hegesztési csiszolás vagy pácolás eltávolítja az oxidréteget a hegesztési területről.

Használható-e a 347 kriogén hőmérsékleten?

Igen. A 347 ausztenites szerkezete -196 fokig stabil marad, így használható nem kritikus kriogén alkalmazásokban, például kis folyékony nitrogén tartályokban. A nagy igénybevételnek kitett kriogén alkatrészek esetében általában a 321-et részesítik előnyben, mivel finomabb titán-karbidjai jobb ütésállóságot biztosítanak; a 347-ben található nagyobb nióbium-karbidok kisebb feszültségkoncentrátorként működnek.