SS310S срещу SS321: Сравнение на високо-температурна неръждаема стомана

SS310S срещу SS321и двете са аустенитни степени. И двете издържат на високи температури. И двете се показват в един и същ лист със спецификации на ASTM A312. И все пак, избирането на грешната не просто губи пари -, то може да спре линия на пещ за три седмици, докато спешно-замените тръби от мелница на 6000 километра.

HT PIPE е aSS 321иss 310sдоставчик с 15+ опит в износа.Свържете се с насза повече информация и оферти безплатно!

• SS310S (UNS S31008)е високо{0}}хромна и-никелова сплав, оптимизирана за устойчивост на окисление. „S“ означава ниско-въглеродна химия (0,08% максимум) за подобряване на заваряемостта и намаляване на утаяването на карбид по време на производството.
• SS321 (UNS S32100)е по същество стандартна неръждаема стомана 304, стабилизирана ститан. Титанът нетърпеливо се свързва с въглерода, предотвратявайки кражбата на хром и оставяйки границите на зърната уязвими за корозия.

Продуктови форми

Бар и прът

Плоча и лист

Намотка и лента

Тръби и тръби

Монтаж: фланец, тройник, коляно, редуктор и др.

Коване: пръстен, вал, кръг, блок и др.

Висока{0}}температурна производителност: Къде 310S печели своята цена

Това е мястото, където двете степени се разминават рязко и където прекаленото опростяване причинява истински инженерни провали.

Устойчивост на окисление

310S образува скала от хромен оксид, която остава непокътната и прилепнала до около 1100 градуса при непрекъснато обслужване, като периодичното излагане се толерира до 1150 градуса. Виждали сме пещни тръби 310S в саудитска нефтохимическа крекинг инсталация, които все още работят след 9 години непрекъснато обслужване при 1050 градуса. Оксидният слой всъщност се регенерира, ако е повреден - го надраскате, а откритият хром се -окислява повторно за минути.

Таванът на устойчивост на окисляване на 321 е около 870-900 градуса. Натиснете го над това и оксидната скала започва да се разцепва - отлепя се и излага пресния метал на атака. Механизмът е различен от това, което бихте видели с 304 (който страда от бързо мащабиране над 800 градуса), но крайният резултат е същият: загубата на метал се ускорява и експлоатационният живот на компонента се срива.

Практически праг:Ако вашата продължителна работна температура надвиши 900 градуса, разговорът е приключил. Използвайте 310S. Не позволявайте на доставчик да ви уговори на 321, за да спестите пари - спестяванията се изпаряват, когато тръбата се повреди на 14-ия месец и вие търсите спешни заместители с 40% премия.

Якост на пълзене и разкъсване

При 600 градуса и двата вида се представят по подобен начин, - 321 титанова-стабилизирана структура всъщност му дава леко предимство по отношение на пластичността при пълзене. Но картината се обръща драматично при по-високи температури:

При 800 градуса 310S запазва приблизително 60% от своята стайна{3}}якост на опън при температура. 321 пада до около 45%.

При 1000 градуса 310S все още поддържа полезна структурна цялост. 321 по същество е неизползваем - скоростта му на пълзене надвишава приемливите граници за всяко-приложение, носещо налягане.

За тръбите на прегревателя на котела, проектирани по ASME B31.1 или EN 13480, тази разлика се превежда директно в изчисленията на дебелината на стената. А310S тръбаможе да бъде посочено при 4 мм стена, където еквивалент 321 ще се нуждае от 6 мм, за да постигне същите 100 000-часа живот на разкъсване при 850 градуса - и в този момент разликата в разходите се стеснява значително, защото купувате повече метал.

Устойчивост на термичен цикъл

Това е подценен фактор, който хваща много проекти-неподготвени. Оборудването за пещ и термична обработка рядко работи в стабилно състояние - то се движи нагоре и надолу, понякога ежедневно.

321 се справя добре с термични цикли до около 750 градуса. Утайките от титанов карбид са стабилни и не загрубяват значително по време на цикъла, така че защитата от междукристална корозия издържа на хиляди цикли.

310S е по-нюансиран. Неговото високо съдържание на никел дава отлична устойчивост на термична умора, но многократното циклиране през диапазона от 650-900 градуса може да насърчи утаяване на сигма фаза - твърда, крехка интерметална фаза, която намалява якостта на удар. Ето защо отгряването в разтвор (обикновено при 1050-1150 градуса, последвано от бързо охлаждане) е определено за 310S компоненти, подложени на тежки цикли. Ако вашият доставчик пропусне отгряването или охлажда твърде бавно, ще получите сигма фаза в експлоатация и тръбите ще се спукат на заваръчните шевове.

Устойчивост на корозия: Не е толкова просто, колкото "310S Wins"

Ето къде много статии за сравнение грешат. Те ще ви кажат, че 310S има по-добра устойчивост на корозия навсякъде. Това е само половината вярно, а другата половина има значение.

Атмосферна и обща корозия

За обща атмосферна експозиция и леко химическо обслужване и двата класа се представят сравнимо. Пасивният филм от хромен оксид се образува и върху двете. Няма да видите значителна разлика в, да речем, морска атмосфера при температура на околната среда.

Високо{0}}температурно окисление

310S печели категорично. По-високото му съдържание на хром създава по-дебела, по-прилепнала оксидна скала. В атмосфера от 1000 градуса въздух, 310S показва скорости на окисляване под 0,05 mm/година. 321 при същата температура ще доведе до загуба на метал с 5-10 пъти тази скорост -, което е неприемливо за който и да е дълготраен компонент.

Междукристална корозия

Това е домашният терен на 321. След заваряване или обслужване в диапазона на чувствителност от 425-870 градуса, добавката на титан на 321 предотвратява утаяването на хромен карбид по границите на зърната. Завареното съединение запазва пълна устойчивост на корозия без топлинна обработка след заваряване.

310S, без титанова стабилизация, може да претърпи сенсибилизация, ако се държи в критичния температурен диапазон - особено в засегнатата от топлина- зона на заваръчните шевове. За дебел-заварени профили, които се охлаждат бавно през диапазона на чувствителност, това е реален риск. Смекчаването е отгряване на разтвор след заваряване, но това не винаги е практично при изградена инсталация.

Долен ред:Ако вашето приложение включва заваряване, последвано от обслужване в диапазона 400-870 градуса с корозивна среда, 321 често е по-безопасният металургичен избор въпреки по-ниското съдържание на сплав. Ако сте над 900 градуса в окислителна атмосфера, 310S е единствената жизнеспособна опция.

Сулфидиране и карбуризация

За услуги в рафинерии - особено при преработка на суров петрол в Близкия изток, където нивата на сяра могат да бъдат агресивни - 310Високото съдържание на хром в S осигурява значително по-добра устойчивост на сулфидиране. Атмосферите за карбуризиране (пещи за крекинг на етилен, например) също предпочитат 310S, въпреки че специализирани степени като HP-модифицирани отливки често се използват при най-тежките услуги за карбуризиране.

321 не предлага особено предимство в устойчивостта на сулфидиране или карбуризация в сравнение със стандарт 304. Ако спецификацията на вашата рафинерия изисква устойчивост на сулфидиране, не замествайте 321.

Заваряемост и изработка: Реалността на производствения етаж

SS321 Заваряване

321обикновено се смята за подходящ-клас за заварчици. Титановата стабилизация означава, че не се нуждаете от -отгряване на разтвора след заваряване, за да възстановите устойчивостта на корозия - значително разходно и логистично предимство, особено за полево заваряване на големи възли.

Стандартните GTAW (TIG) и SMAW (stick) процеси работят добре. Допълнителният метал обикновено е ER347 (ниобий-стабилизиран), а не ER321, тъй като титанът не преминава добре през дъгата. Виждали сме, че някои магазини се опитват да използват пълнител ER308L поради разходни причини - това работи механично, но жертва защитата от междукристална корозия, така че не се препоръчва за корозивно обслужване.

Подаването на топлина трябва да се контролира, за да се поддържа температурата между проходите под 150 градуса за тънки участъци. За дебели -секционни многопроходни-заваръчни шевове, зърната на нишката, а не тъкачните отлагания помагат за ограничаване на времето в диапазона на сенсибилизация.

SS310S Заваряване

310S е по-взискателен. Високото съдържание на сплав увеличава риска от горещо напукване - особено напукване от втвърдяване в заваръчния метал и напукване от ликвация в зоната, засегната от топлина-. Това е добре-документиран проблем с напълно аустенитни заварки.

Ключови практики:

• Използвайте подходящ пълнител (ER310) или леко над-легиран пълнител за критично обслужване
• Поддържайте входящата топлина ниска - мъниста, а не тъкани
• Контролирайте стриктно междинната температура (под 150 градуса)
• Минимизирайте ограничаването на фугата, за да предотвратите напукване по време на втвърдяване
• Отгряване на разтвор след заваряване за приложения,-съдържащи критично налягане

Често задавани въпроси

В: Може ли SS321 да замени SS310S?

Само ако работната температура е под 900 градуса и атмосферата не е силно сулфидизираща или карбуризираща. За всичко над 900 градуса, 321 не е жизнеспособен заместител - той ще се провали от окисляване и мащабиране. Никога не заменяйте без инженерен преглед.

Въпрос: Коя степен е по-добра за заваряване?

SS321 е по-щадящ за заваряване. Стабилизацията с титан елиминира необходимостта от отгряване на разтвора след-заваряване в повечето приложения. SS310S изисква внимателен контрол на процедурата за заваряване (ниско подаване на топлина, накрайници, контролирана междупроходна температура) и често се нуждае от отгряване с разтвор за критично обслужване.

Въпрос: Каква е температурната граница за SS321?

За непрекъсната работа, 321 е оценен на приблизително 870-900 градуса. За периодично обслужване с термични цикли препоръчваме да останете под 800 градуса, за да осигурите дългосрочна структурна цялост. Над 900 градуса степента на окисляване нараства бързо и степента вече не е подходяща.

Въпрос: Защо SS310S е много по-скъп от SS321?

Разликата в цената отразява цената на суровината. 310S съдържа 19-22% никел срещу 9-12% на 321 и 24-26% хром срещу 17-19%. При сегашното ценообразуване на никела, тази разлика в сплавта възлиза на $800-1200/тон. Балансът е по-ниски производствени обеми (310S е специален клас, произведен при по-малки нагрявания) и по-високи разходи за обработка.

Въпрос: SS310S изисква ли термична обработка след-заваряване?

За не-критични приложения и тънки секции, не. За-съдържащи налягане заварки при корозивна или-температурна работа се препоръчва отгряване в разтвор при 1050-1150 градуса, последвано от бързо охлаждане, за да се разтворят всички хромни карбиди, образувани по време на заваряването, и да се хомогенизира микроструктурата.

Въпрос: Има ли европейски еквиваленти?

да SS310S съответства на EN 1.4845 (X10CrNi25-21). SS321 отговаря на EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10). За немски приложения AD 2000 W10 покрива 310S за използване в съдове под налягане. Винаги посочвайте както обозначенията ASTM, така и EN в поръчките за покупка за европейски материали.

В: Какъв добавъчен метал трябва да използвам за заваряване на SS321?

Използвайте ER347 (ниобий-стабилизиран) пълнител вместо ER321. Титанът не се пренася ефективно през заваръчната дъга, така че ниобият осигурява стабилизиращата функция в наслоения заваръчен метал. ER308L може да се използва за не-критични приложения, но не осигурява защита от междукристална корозия.

Въпрос: Как да проверя, че съм получил правилната оценка?

PMI (Положителна идентификация на материала) с използване на ръчно XRF или OES оборудване е най-бързият метод. За пълна проверка заявете 3.1 или 3.2 MTR и кръстосана-проверете топлинния анализ спрямо границите на състава на ASTM A240. За 321 се уверете, че съдържанието на титан е в диапазона - това е елементът, който най-често се „забравя“ от мелниците от по-ниско ниво-.

Въпрос: Каква е разликата между 310 и 310S?

Обозначението „S“ показва ниско{0}}въглеродния вариант (C по-малко или равно на 0,08% спрямо по-малко или равно на 0,25% за стандарт 310). Ниският въглерод намалява риска от сенсибилизация по време на заваряване и обслужване в диапазона 425-870 градуса. За почти всички съвременни приложения е посочен 310S. Стандарт 310 рядко се използва в ново строителство.

Свържете се сега