SUS310S vs SUS321: A megfelelő magas hőmérsékletű- rozsdamentes acél kiválasztása

Áttekintés: A magas hőmérsékletű{0}}szolgáltatás két különböző megközelítése

A SUS310S (UNS S31008, EN 1.4845) és a SUS321 (UNS S32100, EN 1.4541) egyaránt ausztenites rozsdamentes acél, amelyet magas hőmérsékletű{6}}alkalmazásokban használnak, de különböző problémákat oldanak meg. A SUS310S egy magas-krómtartalmú, magas{10}}nikkel-hőállóságú{11}}minőségű termék, amelyet úgy terveztek, hogy nagyon magas hőmérsékleten, jellemzően 900 fok feletti, folyamatos oxidációval szemben ellenálló legyen. A SUS321 a 18-8 króm-nikkel rendszeren alapuló titán{15}}stabilizált minőség, amelyet elsősorban a hegesztett vagy fűtött szerkezetek szemcseközi korróziójának megakadályozására terveztek, miközben megőrzi a hasznos szilárdságot körülbelül 870 fokig. A megfelelő minőség kiválasztása a maximális üzemi hőmérséklettől, a korrozív közeg jelenlététől és attól függ, hogy az alkatrészt hegeszteni fogják-e.

Kémiai összetétel összehasonlítása

Az alábbi táblázat felsorolja a JIS G4304 (SUS310S, SUS321) szerinti meghatározott kémiai összetétel-tartományokat az ASTM A240 szerinti titán határértékekkel a megfelelő lemezminőségekhez.

Elem (tömeg%)	SUS310S / UNS S31008	SUS321 / UNS S32100
Szén, max	0.08	0.08
Szilícium, max	1.50	1.00
Mangán, max	2.00	2.00
Foszfor, max	0.045	0.045
Kén, max	0.030	0.030
Króm	24.00 - 26.00	17.00 - 19.00
Nikkel	19.00 - 22.00	9.00 - 12.00
Titán	-	5 x (C+N) min, 0,70 max (ASTM A240)
Vas	Egyensúly	Egyensúly

Mechanikai tulajdonságok (lágyított, minimális értékek az ASTM A240 szerint)

Ingatlan	SUS310S (A240 310S)	SUS321 (A240 321)
Szakítószilárdság, MPa	515	515
Folyáshatár (0,2%), MPa	205	205
Megnyúlás 2 hüvelykben, %	40	40
Keménység, HBW max	217	217

Magas{0}}hőmérsékletű teljesítmény

SUS310S: Oxidációval szembeni ellenállás szélsőséges hőségben

A SUS310S magas krómtartalma elősegíti egy sűrű, öngyógyító króm-oxid (Cr2O3) képződését, amely megvédi az alapfémet az oxidáló atmoszférában. Magas nikkeltartalma stabilizálja az ausztenites szerkezetet és javítja a kúszásállóságot. A SUS310S akár 1050 fokos hőmérsékletű levegőben történő folyamatos üzemelésre is használható, rövid távú, legfeljebb 1100 fokos kitettség mellett. Körülbelül 1000 fok felett a kúszás és a feszültség-szakadási viselkedés válik az irányadó tervezési tényezővé.

SUS321: Stabilizált hegesztett szerkezethez

Az SUS321 legfeljebb 870 fokos levegőben történő kiszolgálásra szolgál, 925 fokos időszakos expozíció mellett. A titán a szénhez kötve stabil titán-karbidokat képez, megakadályozva a króm-karbid kicsapódását a szemcsehatárokon hegesztés vagy melegítés közben. Ez kiküszöböli az érzékenységet és a szemcseközi korróziót a hőhatás{5}}zónában, így a SUS321 az előnyben részesített minőség a hegesztett tartályokhoz, kipufogócsövekhez és tágulási hézagokhoz, amelyeket a gyártás után nem lehet oldatban izzítani.

Hegeszthetőség és gyártás

Mindkét minőség könnyen hegeszthető olyan hagyományos eljárásokkal, mint a TIG, MIG és SMAW. A SUS321-et általában hegesztési utólagos-hőkezelés nélkül hegesztik, ami a fő gyártási előnye. A SUS310S is jól hegeszt, de nehéz alkatrészekben a nagy keresztmetszetű hegesztéseknél figyelembe kell venni a termikus igénybevételeket, és erősen visszafogott illesztéseknél megfelelő vagy kissé túl{6}}ötvözött töltőanyagot kell használni. Mivel a SUS310S alacsonyabb hővezető képességgel rendelkezik, mint a sima 18-8 fokozat, általában nincs szükség előmelegítésre, de az interpass hőmérséklet szabályozása javasolt.

Tipikus alkalmazások

SUS310S: kemencealkatrészek és sugárzó csövek, kemencebélések, hőkezelő kosarak, égőalkatrészek, hulladékégető alkatrészek és egyéb berendezések, amelyek hosszan tartó, magas hőmérsékletű oxidáló üzemnek vannak kitéve. SUS321: repülőgépek és gépjárművek kipufogórendszerei, hőcserélők, vegyi és petrolkémiai folyamatberendezések, nyomástartó edények és gőzvezetékek, ahol a hegesztett szerkezet stabilizálást igényel.

Kiválasztási útmutató: Melyik fokozatot válasszuk

Válassza a SUS310S-t, ha az alkatrész folyamatosan 900 fok felett működik, ahol az oxidációállóság a domináns követelmény, és a légkör túlnyomórészt oxidáló. Válassza a SUS321-et a 870 fok alatt működő hegesztett alkatrészekhez, különösen enyhén korrozív vagy ciklikus körülmények között, ahol kritikus a hegesztési zóna szemcseközi korróziójának megelőzése. Ha az üzemi hőmérséklet 870 fok alatt marad, és a költségek aggodalomra adnak okot, a SUS321 általában alacsonyabb költségű megoldást kínál, mint a SUS310S, mivel sokkal alacsonyabb nikkeltartalma van.

GYIK

1. kérdés: Melyik minőségben magasabb a folyamatos üzemi hőmérséklet?SUS310S. A levegőben történő oxidációnak ellenáll körülbelül 1050 fokig folyamatosan, míg az SUS321 általában körülbelül 870 fokra korlátozódik.

2. kérdés: Miért tartalmaz a SUS321 titánt?A titánnak nagyobb affinitása a szénhez, mint a krómnak. Stabil titán-karbidokat képez, így a króm szilárd oldatban marad, megakadályozva az érzékenységet és a szemcseközi korróziót hegesztés vagy 425-815 fokos tartományban történő expozíció után.

3. kérdés: A SUS321 helyettesítheti a SUS310S-t a kemence alkatrészekben?Csak akkor, ha az üzemi hőmérséklet körülbelül 870-900 fok alatt van. Ezen túlmenően a SUS321 gyors lerakódást és erővesztést szenved, míg a SUS310S-t továbbra is védi a króm-oxid-lerakódás.

4. kérdés: Mi történik, ha a SUS310S-t a 650-900 fokos tartományban tartják?A hosszan tartó expozíció kiválthatja a szigma fázist, ami csökkenti a szobahőmérséklet{0}} rugalmasságát és szívósságát. A tervezőknek ellenőrizniük kell az ütési tulajdonságokat, ha az alkatrész lehűl és újra{2}}feszültség alá kerül a működés során.

Q5: Melyik fokozat jobb a hegesztett kipufogórendszerekhez?SUS321, mivel a titán stabilizálás megőrzi a korrózióállóságot a hővel érintett

6. kérdés: Miért drágább a SUS310S, mint a SUS321?A SUS310S 19-22% nikkelt tartalmaz, szemben a SUS321 9-12%-ával, és a nikkel az ausztenites rozsdamentes acélok domináns ötvözetköltség-hajtóereje.