Нержавеющая сталь 321: титан, -стабилизированный к межкристаллитной коррозии-, устойчивый к коррозии

Нержавеющая сталь 321 — это улучшенная версия стали 304,-стабилизированная титаном, с добавлением 0,10 %-0,30 % титана. Титан преимущественно соединяется с углеродом с образованием TiC, предотвращая осаждение карбида хрома на границах зерен во время сварки или эксплуатации при высоких температурах, тем самым фундаментально решая проблему межкристаллитной коррозии 304 в диапазоне температур сенсибилизации (450-850 градусов).

Основные параметры

Химический состав (мас.%): C Меньше или равно 0,08, Si Меньше или равно 1,00, Mn Меньше или равно 2,00, P Меньше или равно 0,045, S Меньше или равно 0,030, Cr=17.00-19.00, Ni=9.00-12.00, Ti=0.10-0.30, Fe= Баланс

Механические свойства (в отожженном состоянии): предел прочности при растяжении более или равен 520 МПа, предел текучести более или равен 205 МПа, относительное удлинение более или равно 40 %, твердость по Бринеллю менее или равно 201HB.

Рабочая температура: от 400 до 900 градусов (непрерывная работа), до 950 градусов для кратковременной-службы.

Эквивалентные марки: SUS321 (JIS), EN 1.4541 (EN), UNS S32100 (ASTM).

Преимущества производительности: Стабилизация титана обеспечивает стойкость к межкристаллитной коррозии без термообработки после-сварки; предел ползучести при высоких-температурах на 22% выше, чем у 304 при 600 градусах; композитная оксидная пленка Cr₂O₃-TiO₂, сформированная при высоких температурах, имеет лучшую компактность, чем 304, с на 30% меньшей скоростью прироста веса при окислении при 900 градусах; хорошая свариваемость и формуемость.

Типичные применения: трубы высокотемпературных теплообменников, трубопроводы вторичного контура атомных электростанций, трубы печей химического крекинга, автомобильные выхлопные системы (коллекторы, корпуса каталитических нейтрализаторов), а также высоко-компоненты в нефтехимических установках каталитического крекинга.

Практические вопросы и ответы

В1: Какова роль титана в нержавеющей стали 321? A1: Сродство титана к углероду выше, чем у хрома. Он предпочтительно соединяется с углеродом с образованием стабильного TiC, избегая образования Cr₂₃C₆ и, как следствие, обеднения хромом на границах зерен. Испытания термического моделирования показывают, что после выдержки при температуре 650 градусов в течение 2 часов выделение карбидов хрома по границам зерен у 304 достигает 3,2%, а у 321 - всего 0,8%.

В2: Произойдет ли «выгорание титана» при сварке 321? А2: Да. Титан склонен к окислению и выгоранию, когда температура сварки превышает 1200 градусов. Следует использовать сварку TIG с контролем тока на уровне 100–140 А, сокращением времени пребывания дуги и использованием защиты чистым аргоном для обеспечения содержания титана не менее 0,10%.

В3: В чем разница между 321 и 304 с точки зрения стойкости к межкристаллитной коррозии? A3: 304 склонен к межкристаллитной коррозии, если после сварки он остается в диапазоне 450-850 градусов в течение длительного времени (зона сенсибилизации); 321, благодаря стабилизации титана, не вызывает сенсибилизации, даже если он остается в зоне сенсибилизации в течение длительного времени, и обладает превосходной стойкостью к межкристаллитной коррозии без термообработки после сварки.

Вопрос 4. Подходит ли сталь 321 для труб котлов, работающих при высоких-температурах и-высоком давлении? А4: Да. Он обладает превосходной -стойкостью к ползучести при высоких температурах и стойкостью к межкристаллитной коррозии и может использоваться в качестве труб перегревателя и перегревателя котла в диапазоне температур 400-850 градусов и давлении менее или равном 10 МПа. Следует отметить, что толщина стенки должна быть разумно рассчитана в соответствии с рабочим давлением, чтобы обеспечить структурную безопасность.

Вопрос 5. Как обрабатывать поверхность нержавеющей стали 321, чтобы повысить стойкость к высоко-окислительному окислению? A5: После обработки выполните пассивационную обработку 25% раствором азотной кислоты + 2% раствором плавиковой кислоты (комнатная температура, 20 минут) для образования плотной композитной оксидной пленки Cr₂O₃-TiO₂; Для компонентов, используемых при температуре выше 800 градусов, на поверхность можно нанести высоко-термостойкое керамическое покрытие для дальнейшего повышения стойкости к окислению.