SS321 vs SS347: Jämförelse och urval av hög-temperaturprestanda

Två stabiliserade betyg, ett syfte

Kvaliteterna 321 och 347 tillhör den stabiliserade austenitiska rostfria stålfamiljen. Båda innehåller en avsiktlig tillsats som reagerar företrädesvis med kol, håller krom i fast lösning och förhindrar utfällning av krom-karbid vid korngränserna som orsakar intergranulär korrosion efter användning i sensibiliseringsområdet. Skillnaden är det stabiliserande elementet: 321 använder titan, medan 347 använder niob (columbium). Deras motsvarigheter är UNS S32100 / EN 1.4541 respektive UNS S34700 / EN 1.4550.

Kemisk sammansättning enligt ASTM A240

ASTM A240 specificerar följande gränser för plåt, plåt och remsa. Enstaka värden är maximivärden om de inte visas som ett intervall.

Element	321 (UNS S32100)	347 (UNS S34700)
Kol	0,08 max	0,08 max
Mangan	2.00 max	2.00 max
Kisel	0,75 max	0,75 max
Fosfor	0,045 max	0,045 max
Svavel	0,030 max	0,030 max
Krom	17.0-19.0	17.0-19.0
Nickel	9.0-12.0	9.0-13.0
Stabilisator	Ti 5 x (C+N) min, 0,70 max	Nb + Ta 10 x C min, 1,00 max

Båda kvaliteterna delar samma kromintervall och liknande nickelinnehåll, så deras allmänna korrosionsbeständighet i vattenhaltiga medier är nära. Valet mellan dem styrs av svetsning, av miljön med exakt hög-temperatur och av i vilken form materialet kommer att användas.

Korrosionsbeständighet i det kritiska intervallet 427-816 grader

Området från cirka 800-1500 grader F (427-816 grader) är där ostabiliserade rostfria stål sensibiliseras: kromkarbider fälls ut vid korngränserna och den intilliggande metallen blir kromutarmad, så stålet korroderar intergranulärt. Både 321 och 347 motsätter sig detta, men inte identiskt. Graden 347 anses generellt vara överlägsen i intervallet 427-816 grader, särskilt i starkt oxiderande medier, eftersom dess niobkarbider är mer stabila och förblir finfördelade vid dessa temperaturer. Grade 321 presterar bra men kan visa minskat motstånd under mycket långvarig exponering i det kritiska intervallet, när titankarbider förgrovar och fritt titan förbrukas. För utrustning med lång livslängd som arbetar kontinuerligt inom 427-816 grader är 347 därför den säkrare specifikationen.

Svetsbeteende: Varför 347 är fyllmedlet för båda

Det finns en grundläggande skillnad i hur de två stabilisatorerna beter sig vid svetsning. Titan överförs inte bra över en svetsbåge med hög-temperatur: det oxideras och förloras i bågkolonnen, så en 321-svetsstav skulle inte ge effektiv stabilisering till svetsmetallen. Niob, däremot, överförs tillförlitligt över bågen. Av denna anledning är klass 347 standardtillsatsmetallen för svetsning av både 321 och 347 grundmaterial, och den används ofta för att sammanfoga 321 komponenter. Efter-svetsglödgning krävs inte för någon av sorterna i de flesta tjänster, eftersom den stabiliserade värme{11}}påverkade zonen förblir resistent mot intergranulär korrosion.

Termisk cykling och applikationer

Där komponenter upplever upprepad uppvärmning och kylning, har klass 321 ett väl-etablerat rekord, särskilt inom flyg- och rymdindustrin. Dess titan-stabiliserade struktur klarar termisk cykling bra, och kvaliteten är ett standardval för flygplans avgassystem, motorbälgar och kanaler som växlar mellan omgivnings- och driftstemperatur. Klass 347 är att föredra där maximal hårdmetallbeständighet krävs inom sensibiliseringsintervallet, och den specificeras ofta som tillsatsmetall eller för komponenter i korrosiv hög-temperaturkemisk service. Typiska delade applikationer inkluderar expansionsfogar,-värmeväxlarslangar, ugnsdelar, pannöverhettare och kemisk bearbetningsutrustning upp till cirka 900 grader.

FAQ

Q1. Vilket är bättre vid hög temperatur, 321 eller 347?För korrosionsbeständighet inom 427-816 graders sensibiliseringsintervall är 347 i allmänhet bättre. För termiskt-cykelmotstånd och avgasapplikationer har 321 det starkare serviceresultatet. Över cirka 900 grader tappar både styrka och högre legeringskvaliteter som 310 bör övervägas.

Q2. Varför används 347 som fyllmedel för svetsning av 321?Titan går förlorat över svetsbågen, så 321 filler skulle inte stabilisera svetsen. Niob överförs tillförlitligt, så 347 filler ger en stabiliserad svets som matchar modermaterialet.

Q3. Vad är skillnaden mellan stabiliseringselement?321 stabiliseras med titan; 347 med niob plus tantal. Båda förhindrar utfällning av krom-karbid, men niobkarbider är mer stabila under långvarig exponering i intervallet 427-816 grader.

Q4. Kräver 321 och 347 värmebehandling efter-svets?Nej. Båda är stabiliserade, så den svetsvärmepåverkade zonen motstår intergranulär korrosion utan lösningsglödgning i de flesta tjänster.

F5. Vad är motsvarigheten till 321 och 347?321 är UNS S32100 / EN 1.4541; 347 är UNS S34700 / EN 1.4550. Båda omfattas av ASTM A240 för platta produkter och av rör- och rörspecifikationer som ASTM A312 och A213.