нержавеющая сталь 321 -, известная в спецификациях трубопроводов какТП321(UNS S32100) - — это аустенитный сплав, стабилизированный титаном-, разработанный для одной задачи, прежде всего: сохранение коррозионной-стойкости и стабильных размеров там, где 304 может стать сенсибилизированным и ослабнуть. Связывая углерод титаном, 321 сохраняет границы зерен чистыми посредством сварки и длительного нагрева, что делает его основным продуктом в выпускных коллекторах, пламенных нагревателях, теплообменниках и перекачивающих линиях нефтеперерабатывающих заводов. В этой статье рассказывается, что такое TP321, его химический состав и стандарты, почему он превосходит 304 и 316 по жаре, его реальные температурные пределы и где это указать.
Что такоеTP321 Нержавеющая сталь?
TP321 — это аустенитная нержавеющая сталь 18-8 (примерно 18% хрома, 10% никеля) с небольшой, но решающей добавкойтитан. Это обозначение марки трубы, используемое вASTM A312 (труба)иASTM A213 (трубка); тот же химический состав в пластине или бруске обозначается просто «321» (UNS S32100). Вариант с более высоким-углеродом,321H (UNS S32109), разработан для обеспечения прочности на ползучесть при повышенных-температурах.
Причина добавления титана проста: в обычном 304 нагрев в диапазоне 425–815 градусов (800–1500 градусов F) позволяет углероду мигрировать к границам зерен и выпадать в осадок в виде карбидов хрома -, явление, называемоесенсибилизация. Зоны,-обедненные хромом, затем легко подвергаются коррозии (межкристаллитная коррозия, IGC). Титан имеет более сильное сродство к углероду, чем хром, поэтому он «запирает» углерод и предотвращает разрушительное осаждение.
Химия и титановый трюк
| Элемент | ТП321 (С32100), % | ТП321Х (С32109), % |
|---|---|---|
| Углерод (С) | Меньше или равно 0,08 | 0.04 – 0.10 |
| Хром (Cr) | 17.0 – 19.0 | 17.0 – 19.0 |
| Никель (Ni) | 9.0 – 12.0 | 9.0 – 12.0 |
| Титан (Ti) | Больше или равно 5 × C (максимум 0,70) | Больше или равно 4 × C (максимум 0,70) |
| Марганец (Mn) | Меньше или равно 2,00 | Меньше или равно 2,00 |
| Кремний (Si) | Меньше или равно 0,75 | Меньше или равно 0,75 |
| Фосфор/Сера | Меньше или равно 0,045 / Меньше или равно 0,030 | Меньше или равно 0,045 / Меньше или равно 0,030 |
Спецификации ASTM/ASME
АСТМ А312/АСМЕ СА312 - Труба бесшовная и сварная ТР321 из аустенитной нержавеющей стали.
АСТМ А213/АСМЕ СА213- Трубы бесшовные ТП321 для котлов, пароперегревателей и теплообменников.
АСТМ А376/АСМЕ СА376- бесшовная труба для обслуживания высоко-центральных-станций при высоких температурах.
АСТМ А358/A269- сварные трубы и трубы общего назначения-, для которых указан номер 321.
Общие механические свойства (отожженный TP321): предел прочности на разрыв Больше или равен515 МПа (75 фунтов на квадратный дюйм), предел текучести Больше или равен205 МПа (30 фунтов на квадратный дюйм), удлинение Больше или равно35%. 321H имеет несколько более высокую минимальную прочность для поддержки конструкций с ограниченным-ползунием.
Основные преимущества работы при высоких-температурах
Межкристаллитная-коррозионная стойкость после сварки.Стабилизация титана означает, что сплав 321 не становится чувствительным в зоне термического-воздействия, поэтому термообработка после-сварки для обеспечения стойкости к IGC обычно не требуется.
Сохраняет прочность и стабильность при нагревании.В отличие от304, 321 не теряет своего коррозионного запаса из-за выделения карбидов во время эксплуатации в окне сенсибилизации.
Хорошая стойкость к окислению.Содержание хрома в 18% образует стабильную температуру примерно до 815–870 градусов (1500–1600 градусов по Фаренгейту) при непрерывной эксплуатации.
Проверено в условиях циклической жары.Он выдерживает многократный нагрев/охлаждение лучше, чем нестабилизированные сорта, что важно для вытяжных и тепловых-циклических линий.
Свариваемость.321 легко сваривается обычными способами; стабилизатор в большинстве случаев сохраняет звук сустава без PWHT.
321против304 / 316 / 347
| Оценка | Стабилизатор | Лучшее в | Осторожно |
|---|---|---|---|
| 304 / 304L | нет (304L=низкий C) | Общая коррозия, более низкая стоимость | Сенсибилизирует при 425–815 градусах; слабый в жару |
| 316 / 316L | нет (316L=низкий C) | Влажный хлорид/морская вода (Mo) | Не специалист по-высоким температурам; Мо мало прибавляет при жаре |
| 321 / 321H | Титан | Высокотемпературный, сварной, циклический нагрев | Слабее в водном хлориде, чем 316L. |
| 347 / 347H | Ниобий (Nb) | Немного выше прочность ползучести, чем у 321. | Дороже; менее распространены из-за простоты сварки |
Температурные пределы
Непрерывное обслуживание:примерно до815–870 градусов (1500–1600 градусов по Фаренгейту)(окисление-ограничено).
Прерывистое обслуживание:примерно до870 градусов (1600 градусов по Фаренгейту).
Краткосрочный-/пиковый период:Максимум ~925 градусов (1700 градусов по Фаренгейту).
Информацию о допустимом напряжении по давлению-по ASME см. в применимых нормах конструкции (например, ASME B31.3, раздел VIII). - допустимые значения сужаются выше ~650 градусов.
Типичные применения
Автомобильная и тяжелая-техникавыпускные коллекторы и системы
Огненные обогревателии технологические змеевики на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах
Теплообменникии котельные трубы (A213 TP321), где происходит термоциклирование.
Самолеты и газовые-турбинывытяжной воздуховод
Тепловая-энергиятрубы пароперегревателя и промежуточного перегревателя
Компенсаторы и высокотемпературные-линии передачи
Замечания по сварке и изготовлению
321 пригоден для сварки SMAW, GTAW, GMAW и SAW. Обычные наполнители — 321 или 347/347H.
Поскольку титан может окисляться на линии сварки, используйте соответствующиеобратная продувка/защитный газна корневом проходе для получения чистой внутренней поверхности,-свободной от чешуи.
Для большинства готовых сборок термообработка после-сварки для обеспечения устойчивости к IGC не требуется - стабилизатор уже защищает ЗТВ.
Обработка аналогична обработке других аустенитов: используйте жесткие станки и избегайте наклепа.
Заключение
TP321 занимает свое место везде, где трубы из нержавеющей стали подвергаются длительному или циклическому нагреву и не могут позволить себе стать чувствительными после сварки. Его стабилизация титаном обеспечивает стойкость к межкристаллитной-коррозии без термообработки после-сварки, а его окислительные свойства позволяют использовать его при температуре примерно 870 градусов. Специалисты по спецификации должны помнить о профессии: 321 — это специалист по высоким-температурам и свариваемости, а не заменитель для морской-морской воды - влажных хлоридов, 316L, 317L или дуплекс по-прежнему являются правильным выбором.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: TP321 — это то же самое, что нержавеющая сталь 321?
О: По сути, да. «321» — базовая марка (UNS S32100); «TP321» — это обозначение трубы/трубки в соответствии с ASTM A312/A.213. 321H — версия с более высоким-углеродом, обеспечивающая прочность при повышенных-температурах.
Вопрос: Когда мне следует выбирать 321 вместо 304L?
Ответ: Когда труба работает в диапазоне 425–815 градусов, сваривается в ней или подвергается термоциклированию, . 304низкое содержание углерода в L помогает, но только титановая стабилизация 321 полностью предотвращает сенсибилизацию в этом окне.
Вопрос: Может ли 321 заменить 316 в области высокотемпературных выхлопных газов?
Ответ: Часто да, для сухих и горячих выхлопов, поскольку молибден 316 мало что добавляет при высокой температуре, а стабилизация 321 более актуальна. Для влажной/хлоридной среды 316L по-прежнему лучше.
Вопрос: Какова максимальная рабочая температура для TP321?
A: Непрерывное окисление-ограниченное действие примерно до 815–870 градусов; кратковременные-пики около 925 градусов. При расчете давления проверьте допустимые напряжения в соответствии с нормативами ASME.
