נירוסטה 321H (UNS S32109): גבוה-פחמן טיטניום-דרגה מיוצבת לשירות טמפרטורה גבוה-

321H שייך למשפחת האוסטניטים המיוצבים בטיטניום-. סיומת H מציינת טווח פחמן מבוקר של 0.04-0.10%, שהוא גבוה מהמקסימום של 0.08% של תקן 321. הפחמן הנוסף מתחבר עם טיטניום ויוצר יותר קרבידים טיטניום, והקרבידים האלה מגבילים את החלקת-גבול הגרגירים בטמפרטורה{9} מוגברת, חוזק{9} חיי השפירה{9} לפיכך צוין היכן חלקים מרותכים או בעלי צורה קרה חייבים להחזיק עומס ב-800-900 מעלות. ייעודים: UNS S32109, ASTM A240 Type 321H, ASTM A213 TP321H, JIS SUS321H, legacy DIN X10CrNiTi18-10. בתוך EN 10088 דרגת התקן הקרובה ביותר היא 1.4541 (X6CrNiTi18-10), המכסה את הרכב הבסיס 321.

הרכב כימי לפי ASTM A240

המגבלות להלן חלות על צלחת, גיליון ורצועה לפי ASTM A240 Type 321H; הצורה הצינורית TP321H לפי ASTM A213 נושאת את אותן דרישות.

מאפיינים מכניים

במצב חישול, 321H עומד באותן מאפייני טמפרטורת החדר המינימליים כמו 321.

היתרון של 321H מופיע בטמפרטורה: קרבידים טיטניום עדינים ומרובים יותר מעלים את חוזק התפוקה ב-850 מעלות בכ-15-20% בהשוואה ל-321, ומשפרים את חיי קרע במתח ב-800-900 מעלות, המהווה את הבסיס לשימוש במחמם צינורות בדוד ומחמם מחדש.

ביצועי-טמפרטורה גבוהים

321H מיושם לשירות רציף עד כ-900 מעלות באטמוספרות מחמצנות וקורוזיביות קלות, יושב בין 321 בכ-870 מעלות ל-309S בערך ב-980 מעלות. קודי עיצוב מתייחסים לייעוד H בצורה שונה מהדרגה הבסיסית: כללי הלחץ-מתירים 321H בטמפרטורות גבוהות מ-321 מכיוון שנתוני הזחילה שלו מתועדים והקרבידים שלו נשארים יציבים. ב-850 מעלות, 321H מראה עיוות זחילה פחות משמעותית מאשר 321 באותו מתח וזמן, וזו הסיבה שצינורות מחמם-על בטווח זה מצוינים באופן שגרתי כ-TP321H. ייצוב טיטניום גם שומר על עמידות בפני קורוזיה בין-גרגירית לאחר ריתוך, מכיוון שתכולת הטיטניום מוגדלת לפחמן ב-5×C מינימום, כך שלא נוצרים אזורים מדולדלים בכרום בגבולות התבואה.

ייצור וריתוך

321H ריתוך באותם תהליכים כמו 321, אך תכולת הפחמן הגבוהה דורשת משמעת. השתמש בחומר מילוי מיוצב תואם, כגון חומר מילוי- בעל טיטניום עבור 321H, מכיוון שחומר מילוי לא מיוצב מחזיר את הסיכון לרגישות; לשמור על קלט חום נמוך וטמפרטורת מעבר מתחת לכ-150 מעלות; ולנקות משטחי מפרקים ביסודיות מכיוון שטיטניום מתחמצן בקלות ואובד מבריכת הריתוך. כיפוף מצריך יותר כוח מ-321 בגלל חוזק התפוקה הגבוה יותר, וחלקים קרים-בכבדים צריכים לעבור חישול לפני שירות-בטמפרטורה גבוהה. העיבוד בעיבוד מתקדם בכ-10-15% יותר מ-321 בגלל הקשיות הגבוהה יותר, ומומלץ להשתמש בעיבוד קרביד. חישול לאחר ייצור בערך 950-1120 מעלות ואחריו קירור מהיר משחזר את הגמישות המלאה וביצועי הזחילה.

יישומים ומבחר

רכיבי 321H אופייניים הם צינורות מחמם-על של דוודים ומחממים מחדש, צנרת קיטור, חלקי טורבינה פנימיים, רכיבי תנור כבדים-, מפוח התפשטות וכל חלק מרותך הנושא מתח ב-800-900 מעלות. הנחיית בחירה: השתמש בתקן 321 מתחת לכ-870 מעלות כאשר הלחצים נמוכים והעלות חשובה; השתמש ב-321H שבו החלק חייב להחזיק עומס ב-800-900 מעלות; ושקול את 347H שבו נדרשים חוזק זחילה גבוה עוד יותר ויציבות ניוביום קרביד, או 309S/310S שבו שולטת התנגדות קנה המידה מעל 900-1000 מעלות. באטמוספרות בעירה עשירות בגופרית, הכיתות המיוצבות בטיטניום מועדפות בדרך כלל על פני ציונים המיוצבים בניוביום מכיוון שניוביום יכול ליצור סולפידים שבירים.

שאלות נפוצות

שאלה 1: מדוע פחמן גבוה יותר משפר 321H בטמפרטורה גבוהה?A1: הפחמן של 0.04-0.10% מגיב עם טיטניום ויוצר יותר קרבידים טיטניום מאשר ב-321. קרבידים עדינים אלה מצמידים גבולות גרגרים ומאטים את הדיפוזיה האטומית שמניעה זחילה, מעלים את חוזק התפוקה ב-850 מעלות בערך ב-15-20% מאריכים את חיי הקרע ומאריכים את חיי המתח.

ש 2: האם 321H שומר על עמידות בפני קורוזיה של 321?A2: כן. טיטניום מצוין במינימום 5×C, ולכן עבור 0.10% פחמן, הטיטניום המינימלי הוא 0.50%, מה שקושר למעשה את כל הפחמן ומונע אזורים מדוללים- בכרום. עמידות בפני קורוזיה בין-גרגירית לאחר ריתוך גפרורים 321.

ש 3: מהי טמפרטורת השירות המקסימלית של 321H?A3: שירות רציף מוגבל בדרך כלל לכ-900 מעלות באטמוספרות מחמצנות. בין 870 מעלות ל-900 מעלות, 321H מועדף על פני 321 עבור חלקים נושאי עומס-; מעל 900 מעלות שקול 309S, 310S או 347H בהתאם ללחץ ולאווירה.

ש 4: איך 321H מרותך?A4: על ידי GTAW, GMAW או SMAW עם חומר מילוי מיוצב-מטיטניום, כניסת חום נמוכה, טמפרטורת מעבר מתחת ל-150 מעלות בערך, ופנים מפרקים נקיים. טיפול בחום לאחר-ריתוך אינו נדרש עבור עמידות בפני קורוזיה.

ש5: מהי המקבילה EN של 321H?A5: EN 10088 אינו מגדיר דרגת H-; הציון EN 10088 הקרוב ביותר הוא 1.4541 (X6CrNiTi18-10), התואם לתקן 321. ייעוד H קיים ב-ASTM A240, ASTM A213, ASME SA-240 ו-SA-213, וב-JIS כ-SUS321H.

ש6: מתי עלי לבחור 321H במקום 347H?A6: בחר 321H עבור שירות נושא עומס של 800-900 מעלות- שבו העלות חשובה והריתוך הוא פשוט; 321H הוא בדרך כלל זול יותר מ-347H. בחרו ב-347H שבו חוזק זחילה מרבי ויציבות ניוביום קרביד מצדיקים את המחיר הגבוה יותר, ושימו לב ש-321H מועדף בדרך כלל באטמוספרות עשירות בגופרית.