Çelik 321H Plaka Vs 321: Farkı Nedir?

321 ve321H paslanmaz çelik levhaher ikisi de mükemmel titanyum-stabilize edilmiş östenitik kalitelerdir, ancak aynı değildirler. Bu makalede bunların kimyasal bileşimlerinin, mekanik özelliklerinin, yüksek-sıcaklık davranışlarının ve gerçek-dünya kullanımlarının tam olarak nasıl farklılaştığını göreceksiniz.

Steel 321H Plate Vs 321 What Is The Difference

Hem 321 hem de 321H, titanyumla stabilize edilmiş östenitik paslanmaz çeliklerdir. Stabilizasyon, alaşıma titanyumun (genellikle karbon içeriğinin 5 katı, minimum %0,10) eklenmesi anlamına gelir.

Titanyumun karbona karşı kromdan çok daha güçlü bir çekimi vardır. Çelik ısıtıldığında (kaynak veya yüksek-yüksek sıcaklıktaki servis sırasında), titanyum önce karbonu yakalar ve zararsız titanyum karbürler oluşturur. Bu, tane sınırlarında krom karbürlerin oluşumunu engeller; bu da tanecikler arası korozyonun (genellikle "kaynak çürümesi" olarak adlandırılır) nedenidir.

Yani her iki sınıf da duyarlılaşmaya direniyor. Ancak 321H, sürünme mukavemeti ve gerilim kopması özelliklerinin kritik olduğu yüksek-sıcaklık uygulamaları için özel olarak tasarlanmıştır.

Özellik	321	321H
UNS numarası	S32100	S32109
Karbon içeriği	%0,08'den az veya buna eşit	0.04 – 0.10%
Titanyum içeriği	5×C’den büyük veya eşit	4×(C+N) ila 0,70 maksimuma eşit veya daha büyük
Birincil güç mekanizması	Çözüm güçlendirme	Çözelti + karbür çökeltme güçlendirmesi
Şunun için en iyisi:	Genel yüksek-sıcaklıkta servis (1500 F dereceye kadar)	Uzun-vadeli, yük-taşıyan yüksek-sıcaklıkta hizmet (1000 F derecenin üzerinde)
Kaynak-sonrası ısıl işlem mi?	Gerekli değil	Gerekli değil
Tipik uygulamalar	Uçak egzoz bacaları, kimyasal ekipmanlar, ısı eşanjörleri	Kazanlar, basınçlı kaplar, kızdırıcılar, rafineri boruları

Aşağıdaki tablo ASTM A240'a göre temel kimyasal farklılıkları göstermektedir.

Öğe	321 (S32100)	321H (S32109)
Karbon (C)	%0,08'den az veya buna eşit	0.04 – 0.10%
Krom (Cr)	17.0 – 19.0%	17.0 – 19.0%
Nikel (Ni)	9.0 – 12.0%	9.0 – 12.0%
Titanyum (Ti)	5×C’den büyük veya eşit	Büyük veya eşit 4×(C+N) min, 0,70 maks
Manganez (Mn)	%2,00'den az veya eşit	%2,00'den az veya eşit
Silikon (Si)	%0,75'ten az veya buna eşit	%0,75'ten az veya buna eşit
Fosfor (P)	%0,045'ten az veya buna eşit	%0,045'ten az veya buna eşit
Kükürt (S)	%0,030'dan az veya buna eşit	%0,030'dan az veya buna eşit
Azot (N)	%0,10'dan az veya buna eşit	–

Kaynak: ASTM A240 / A240M

Rakamlar size ne söylüyor:

321, %0,08'e kadar karbona izin verir ancak alt sınırı yoktur. 321H, en az %0,04 karbon gerektirir ve %0,10'a kadar karbona izin verir. Bu ekstra karbon, titanyumla birleştiğinde yüksek sıcaklıktaki servis sırasında daha fazla titanyum karbür oluşturur-. Bu karbürler tane sınırlarını "sabitler" ve bunların stres altında kaymasını önler; bu mekanizma çökelme güçlendirmesi olarak adlandırılır. Bu nedenle 321H, 321'den daha yüksek sürünme mukavemetine sahiptir.

Oda sıcaklığında 321 ve 321H neredeyse aynı mekanik özelliklere sahiptir. Sıcaklıklar 1000 derece F'yi (537 derece) aştığında fark dramatik hale gelir.

Oda Sıcaklığı Özellikleri (Tavlanmış Durumda)

Mülk	321	321H
Çekme Dayanımı (min)	75 ksi (515 MPa)	75 ksi (515 MPa)
Akma Dayanımı (%0,2 ofset, min)	30 ksi (205 MPa)	30 ksi (205 MPa)
Uzama (dak)	40%	40%
Sertlik (maks.)	217 ağır ağır	217 ağır ağır
Esneklik Modülü	28,0 × 10³ ksi (193 GPa)	28,0 × 10³ ksi (193 GPa)

Kaynaklar: ASTM A240, ASME SA-240

"H" sınıfı özellikle yüksek sıcaklıktaki servisler için tasarlanmıştır. Aşağıda ASME Bölüm II, Kısım D'ye göre yüksek sıcaklıklarda izin verilen gerilimlerin bir karşılaştırması bulunmaktadır.

Sıcaklık ( derece F)	321 İzin Verilen Stres (ksi)	321H İzin Verilen Stres (ksi)	Fark
800	18.7	18.7	Hiçbiri
1000	14.5	14.5	Hiçbiri
1200	8.8	9.6	+9%
1300	5.4	6.9	+28%
1400	3.0	4.8	+60%
1500	1.5	2.8	+87%

Veri kaynağı: ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodu, Bölüm II, Kısım D

Bunun anlamı: 321H, 1500 F (816 derece) sıcaklıkta, 321'e göre %87 daha fazla stresi güvenli bir şekilde kaldırabilir. Bu, bir petrokimya tesisindeki kızdırıcı tüp veya basınçlı kap gibi sürekli olarak yük altında çalışan ekipmanlar için çok büyük bir farktır.

Sürünme, metal yüksek sıcaklıkta gerilim altında tutulduğunda meydana gelen yavaş ve kalıcı deformasyondur. Uzun-vadeli hizmet için sürünme mukavemeti genellikle kısa-vadeli gerilme mukavemetinden daha önemlidir.

1200 F (649 derece) sıcaklıkta, 10.000 psi basınç altında:

321 yaklaşık 5.000 saat sonra kopacak

321H yaklaşık 10.000 saat sonra parçalanacaktır; bu da ömrünün iki katıdır.

5.000 psi'nin altındaki 1400 F (760 derece) sıcaklıkta:

Yaklaşık 1000 saatte 321 yırtılma

321H 3.000 saatten fazla dayanır.

Bu nedenle basınçlı kap kodları (ASME Bölüm VIII), sürünme tasarım açısından dikkate alındığında uzun-dönemli yüksek-sıcaklık hizmeti için 321H kullanımını gerektirir.

Her iki sınıf da neredeyse aynı fiziksel özellikleri paylaşıyor çünkü temel bileşimleri çok benzer.

Mülk	321 / 321H
Yoğunluk	7,92 – 8,03 g/cm³ (0,286 – 0,290 lb/inç³)
Erime Aralığı	1400 – 1425 derece (2550 – 2600 derece F)
Isı İletkenliği (100 derecede)	16.2 W/m·K
Özgül Isı Kapasitesi (500 derecede)	540 J/kg·K
Elektriksel Direnç (20 derecede)	0.73 µΩ·m
Termal Genleşme Katsayısı (20–1000 derece)	16,6 × 10⁻⁶ / derece
Manyetik Özellikler	Tavlanmış durumda-manyetik değildir

Tavlama sonrasında her iki kalite de-manyetik olmayan bir durumda kalır. Soğuk çalışma (bükme, yuvarlama) hafif bir manyetizmaya neden olabilir, ancak bu yüksek-sıcaklık performansını etkilemez.

Her iki kalite de titanyum{0}stabilize olduğundan, tanecikler arası korozyona karşı aynı direnci sunarlar. Kaynak sonrası veya 800-1600 derece F (425-870 derece) arasındaki sıcaklıklara maruz kalma sonrasında "kaynak çürümesi" yaşanmaz.

Diğer aşındırıcı ortamlarda:

Genel korozyon:Her ikisi de sürekli hizmette yaklaşık 1500 derece F'ye (816 derece) ve aralıklı olarak 1600 derece F'ye (871 derece) kadar oksidasyona ve kireçlenmeye karşı dayanıklıdır.

Asit direnci:Her ikisi de seyreltik asitlere karşı benzer dirence sahiptir, ancak hiçbiri güçlü indirgeyici asitler (hidroklorik veya sıcak sülfürik gibi) için uygun değildir.

Klorür stresli korozyon çatlaması (SCC):Tüm östenitik paslanmaz çelikler gibi, hem 321 hem de 321H, 140 derece F'nin (60 derece) üzerindeki sıcak klorür çözeltilerinde çatlayabilir. Yüksek sıcaklıklarda deniz suyu veya tuzlu su hizmeti için dubleks veya süper-östenitik kaliteleri göz önünde bulundurun.

Önemli not: Her iki sınıfın da korozyon direnci çözeltide tavlanmış durumda en iyisidir (1850–2050 derece F / 1010–1120 dereceye kadar ısıtılır ve hızla soğutulur). Titanyum stabilizasyonu nedeniyle kaynak-sonrası ısıl işleme gerek yoktur; bu, 304 veya 304H gibi stabil-olmayan kalitelere göre büyük bir avantajdır.

Hem 321 hem de 321H mükemmel şekilde kaynak yapar. TIG, MIG, örtülü veya tozaltı kaynağı kullanılarak birleştirilebilirler. Eşleşen dolgu metallerini kullanın: TIG/MIG için ER321 ve örtülü kaynak için E347 (veya E321). Titanyum kaynak havuzunu stabilize ederek ısıdan- etkilenen bölgede krom karbür çökelmesini önler.

Kalın kesitlerde bile her iki kalite için de ön ısıtmaya gerek yoktur. Kaynak sonrası ısıl işlem de gerekli değildir; hassasiyet endişesi olmadan kaynak yapabilir ve ekipmanı doğrudan-yüksek sıcaklık servisine koyabilirsiniz.

Şekillendirme ve işleme: Her ikisi de hızlı bir şekilde-sertleşir. İşleme için keskin takımlar, düşük kesme hızları ve bol miktarda soğutma sıvısı kullanın. Soğuk şekillendirme (bükme, haddeleme) için geri esnemeye izin verin – biraz daha yüksek karbona sahip olan 321H'nin oluşturulması biraz daha zor olabilir.

Her zaman doğru kaliteyi onaylayan bir Freze Test Sertifikası (MTC) isteyin.

Standart	321	321H
ASTM A240 / A240M	Plaka, levha, şerit	Plaka, levha, şerit
ASME SA 240	Basınçlı kap uygulamaları	Basınçlı kap uygulamaları
BM	S32100	S32109
TR	1.4541	1,4912 (yüksek sıcaklık)
AISI	321	321H
AMS	5510, 5570, 5645	5511, 5571

Şu durumlarda 321 (Standart) seçeneğini seçin:

Sıcaklıklar orta düzeydedir; sürekli hizmet için yaklaşık 1000 derece F'nin (537 derece) altındadır.

Örneğin egzoz bacalarında, aşırı yüklenmeyen fırın parçalarında veya düşük basınç altında çalışan ısı eşanjörlerinde maksimum sürünme mukavemetine ihtiyacınız yoktur.

Ekipman döngüsel ısıtma ve soğutmayı görecektir; 321, daha az karbür içerdiği için termal yorulmaya karşı 321H'den biraz daha dayanıklıdır.

Maliyet bir faktördür; 321 genellikle 321H'den daha ucuzdur ve daha yaygın olarak bulunur.

Şu durumlarda 321H'yi seçin:

Sıcaklıklar 1000 derece F'yi (537 derece) aşar - özellikle sürünmenin endişe verici hale geldiği 1200 derece F'nin üzerinde.

Basınçlı kaplar, kazan kızdırıcı boruları, rafineri boruları ve kimyasal reaktörler gibi ekipmanlar sürekli stres altındadır.

Uzun servis ömrü gereklidir; 321H, yüksek sıcaklıklarda bir bileşenin ömrünü 321'e kıyasla iki veya üç katına çıkarabilir.

ASME Kodu "H" derecesini gerektirir; birçok kazan ve basınçlı kap kodu, yüksek sıcaklıktaki hizmetlerde H sınıfının kullanılmasını zorunlu kılar-.

Kalın bölümleri kaynaklıyorsunuz; 321H'deki biraz daha yüksek karbon, ısıdan- etkilenen bölgede daha iyi yüksek sıcaklık dayanımı sağlar.

321 ve 321H paslanmaz çelik plakalar arasındaki fark karbon içeriğine bağlıdır.

321, yaklaşık 1000 derece F'ye (537 derece) kadar uygulamalar için mükemmel, çok yönlü, titanyumla stabilize edilmiş bir paslanmaz çeliktir. Taneler arası korozyona dayanıklıdır, kolayca kaynak yapar ve kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmez.

321H, 1000 derece F (537 derece) üzerindeki sıcaklıklarda uzun süreli, yük taşıma hizmeti için tasarlanmış yüksek karbonlu versiyondur. 1500 derece F'de, standart 321'in izin verilen gerilimini neredeyse iki katına çıkararak, yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıklı ekipmanlar için tek güvenli seçim haline gelir.

Peki hangisini satın almalısınız?

Çalışma sıcaklığınız 1000 F derecenin altındaysa ve sürünme bir tasarım sorunu değilse, 321 standardı tamamen yeterlidir. Ekipmanınız önemli basınç veya stres altında sürekli olarak 1000 F derecenin üzerinde çalışacaksa 321H daha iyi bir seçenektir.