321 الفولاذ المقاوم للصدأ - المعروف في مواصفات الأنابيب باسمTP321(UNS S32100) - عبارة عن درجة أوستنيتي ثابتة من التيتانيوم- تم تصميمها لوظيفة واحدة فوق كل الوظائف الأخرى: وهي البقاء مقاومة للتآكل- ومستقرة الأبعاد حيث يمكن أن يتحسس 304 ويضعف. من خلال ربط الكربون بالتيتانيوم، يحافظ 321 على حدود حبيباته نظيفة من خلال اللحام والتسخين المستمر، مما يجعله عنصرًا أساسيًا في مجمعات العادم، والسخانات التي تعمل بالنار، والمبادلات الحرارية، وخطوط نقل المصافي. تتناول هذه المقالة ماهية TP321، وكيميائه ومعاييره، ولماذا يتفوق على 304 و316 في الحرارة، وحدود درجة الحرارة الحقيقية، وأين يمكن تحديدها.
ما هوTP321 الفولاذ المقاوم للصدأ?
TP321 عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي 18-8 (حوالي 18% كروم و10% نيكل) مع إضافة صغيرة ولكنها حاسمة منالتيتانيوم. إنه تصنيف درجة الأنابيب / الأنبوب المستخدم فيأستم A312 (الأنابيب)وASTM A213 (أنبوب); نفس الكيمياء في اللوحة أو الشريط هي ببساطة "321" (UNS S32100). متغير كربون أعلى-،321H (UNS S32109)، تم تصميمه خصيصًا لمقاومة زحف درجات الحرارة المرتفعة-.
سبب إضافة التيتانيوم بسيط: في 304 العادي، التسخين في نطاق 425-815 درجة (800-1500 درجة فهرنهايت) يسمح للكربون بالانتقال إلى حدود الحبوب والترسيب على شكل كربيدات الكروم - وهي ظاهرة تسمىالتحسس. تتآكل المناطق المستنزفة من الكروم- بسهولة (التآكل الحبيبي، IGC). يمتلك التيتانيوم انجذابًا أقوى للكربون مقارنة بالكروم، لذلك فهو "يحبس" الكربون ويمنع هطول الأمطار الضار.
الكيمياء وخدعة التيتانيوم
| عنصر | TP321 (S32100)، % | TP321H (S32109)، % |
|---|---|---|
| الكربون (ج) | أقل من أو يساوي 0.08 | 0.04 – 0.10 |
| الكروم (الكروم) | 17.0 – 19.0 | 17.0 – 19.0 |
| النيكل (ني) | 9.0 – 12.0 | 9.0 – 12.0 |
| التيتانيوم (تي) | أكبر من أو يساوي 5 × C (بحد أقصى 0.70) | أكبر من أو يساوي 4 × C (بحد أقصى 0.70) |
| المنغنيز (من) | أقل من أو يساوي 2.00 | أقل من أو يساوي 2.00 |
| السيليكون (سي) | أقل من أو يساوي 0.75 | أقل من أو يساوي 0.75 |
| الفوسفور / الكبريت | أقل من أو يساوي 0.045 / أقل من أو يساوي 0.030 | أقل من أو يساوي 0.045 / أقل من أو يساوي 0.030 |
مواصفات ASTM / ASME
أستم A312 / أسمي SA312 - أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملحومة وغير الملحومة TP321.
أستم A213 / أسمي SA213- أنابيب غير ملحومة TP321 للغلايات والسخانات الفائقة والمبادلات الحرارية.
أستم A376 / أسم SA376- أنبوب غير ملحوم لخدمة محطة-درجة الحرارة المركزية-المركزية.
أستم A358 /A269- الأنابيب الملحومة وأنابيب الخدمة العامة-حيث تم تحديد 321.
الخواص الميكانيكية الشائعة (ملدن TP321): قوة الشد أكبر من أو تساوي515 ميجا باسكال (75 كيلو باسكال)، قوة الخضوع أكبر من أو تساوي205 ميجاباسكال (30 كيلو باسكال)، استطالة أكبر من أو تساوي35%يحمل . 321H الحد الأدنى من القوة أعلى قليلاً لدعم التصميمات المحدودة للزحف-.
المزايا الرئيسية في خدمة درجات الحرارة المرتفعة-.
مقاومة التآكل بين الحبيبات-بعد اللحام.تثبيت التيتانيوم يعني أن 321 لا يتحسس في المنطقة المتأثرة بالحرارة-، لذا فإن المعالجة الحرارية بعد اللحام لمقاومة IGC غير ضرورية بشكل عام.
الاحتفاظ بالقوة والاستقرار في الحرارة.على عكس304، 321 لا يفقد هامش التآكل الخاص به بسبب ترسيب الكربيد أثناء الخدمة في نافذة التوعية.
مقاومة جيدة للأكسدة.يشكل محتوى الكروم بنسبة 18% مقياسًا ثابتًا يصل إلى 815-870 درجة تقريبًا (1500-1600 درجة فهرنهايت) في الخدمة المستمرة.
ثبت في الحرارة الدورية.إنه يتحمل التسخين/التبريد المتكرر بشكل أفضل من الدرجات غير المستقرة، وهو أمر مهم لخطوط العادم والدراجات الحرارية-.
قابلية اللحام.321 ملحومة بسهولة من خلال العمليات المشتركة؛ يحافظ المثبت على صوت المفصل بدون PWHT في معظم الحالات.
321مقابل304 / 316 / 347
| درجة | مثبت | الأفضل في | احترس |
|---|---|---|---|
| 304 / 304L | لا شيء (304L=منخفض C) | التآكل العام، وانخفاض التكلفة | حساس في 425-815 درجة؛ ضعيف في الحرارة |
| 316 / 316L | لا شيء (316L=منخفض C) | كلوريد الرطب / مياه البحر (Mo) | ليس متخصصًا في درجات الحرارة المرتفعة- يضيف مو القليل عند الحرارة |
| 321 / 321H | التيتانيوم | درجة حرارة عالية، ملحومة، حرارة دورية | أضعف في الكلوريد المائي من 316L |
| 347 / 347H | النيوبيوم (ملحوظة) | قوة زحف أعلى قليلاً من 321 | أكثر تكلفة؛ أقل شيوعا لبساطة اللحام |
حدود درجة الحرارة
الخدمة المستمرة:يصل إلى حوالي815-870 درجة (1500-1600 درجة فهرنهايت)(الأكسدة-محدودة).
الخدمة المتقطعة:يصل إلى حوالي870 درجة (1600 درجة فهرنهايت).
المدى القصير/الذروة-:~925 درجة (1700 درجة فهرنهايت) كحد أقصى.
بالنسبة لضغط ASME-الضغط المسموح به في التصميم، راجع كود البناء المعمول به (على سبيل المثال، ASME B31.3، القسم الثامن) - القيم المسموح بها تتناقص إلى ما يزيد عن ~650 درجة .
التطبيقات النموذجية
السيارات والمعدات-الثقيلةمجمعات وأنظمة العادم
سخانات مشتعلةومعالجة الملفات في المصافي ومصانع البتروكيماويات
مبادلات حراريةوأنابيب الغلايات (A213 TP321) حيث يحدث التدوير الحراري
الطائرات والتوربينات الغازية-.أنابيب العادم
الطاقة الحرارية-.أنابيب التسخين وإعادة التسخين
وصلات التمدد وخطوط نقل الحرارة العالية-.
ملاحظات اللحام والتصنيع
321 قابل للحام بواسطة SMAW وGTAW وGMAW وSAW. الحشوات الشائعة هي 321 أو 347/347H.
نظرًا لأن التيتانيوم يمكن أن يتأكسد عند خط اللحام، فاستخدمه بشكل صحيحتطهير الظهر / التدريع الغازعلى ممر الجذر للحصول على سطح داخلي نظيف وخالي من القشور-.
بالنسبة لمعظم التجميعات المصنعة،-لا يلزم إجراء معالجة حرارية بعد اللحام لمقاومة IGC - حيث يحمي المثبت بالفعل منطقة HAZ.
يشبه التصنيع الآلات الأوستنية الأخرى: استخدم الإعدادات الصلبة وتجنب تصلب العمل.
خاتمة
يكتسب TP321 مكانه في أي مكان يعيش فيه الأنبوب المقاوم للصدأ في حرارة مستمرة أو دورية ولا يمكنه تحمل التحسس بعد اللحام. يوفر تثبيت التيتانيوم الخاص به -مقاومة للتآكل بين الحبيبات بدون معالجة حرارية بعد اللحام، كما أن سلوك الأكسدة الخاص به يبقيه قابلاً للخدمة حتى 870 درجة تقريبًا. يجب أن يتذكر المحددون التجارة: 321 هو-متخصص في درجات الحرارة العالية وقابلية اللحام، وليس درجة مياه البحر-بديل - للكلوريد الرطب، ويظل 316L أو 317L أو مزدوج هو الاختيار الصحيح.
التعليمات
س: هل TP321 هو نفس الفولاذ المقاوم للصدأ 321؟
ج: في الأساس نعم. "321" هي الدرجة الأساسية (UNS S32100)؛ "TP321" هو تسمية الأنبوب/الأنبوب في ASTM A312/A213. 321H وهو الإصدار الأعلى من الكربون-لقوة درجة الحرارة المرتفعة-.
س: متى يجب أن أختار 321 على 304L؟
ج: عندما يعمل الأنبوب أو يتم لحامه في نطاق 425-815 درجة، أو عندما يرى التدوير الحراري . 304L، يساعد الكربون المنخفض، ولكن تثبيت التيتانيوم 321 فقط يمنع التحسس في تلك النافذة بشكل كامل.
س: هل يمكن أن يحل 321 محل 316 في عادم درجة الحرارة المرتفعة-؟
ج: في كثير من الأحيان نعم بالنسبة للعادم الجاف والساخن، نظرًا لأن الموليبدينوم 316 يضيف القليل عند درجة الحرارة المرتفعة ويكون تثبيت 321 أكثر أهمية. بالنسبة للبيئات الرطبة/الكلورية، لا يزال 316L متفوقًا.
س: ما هي درجة حرارة الخدمة القصوى لـ TP321؟
ج: الأكسدة المستمرة-خدمة محدودة تصل إلى حوالي 815-870 درجة؛ المدى القصير-يبلغ ذروته بالقرب من 925 درجة. لتصميم الضغط، تحقق من الضغوط المسموح بها في كود ASME الحاكم.
