เหล็กกล้าไร้สนิม 321 กับ 347: โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-มีความเสถียรเมื่อเปรียบเทียบ

 

องค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติหลัก และการใช้งานทั่วไปมีอะไรบ้าง
โลหะผสมทั้งสองมีโครเมียม 18% และนิกเกิล 9-11% เกรด 321 (UNS S32100) มีความเสถียรด้วยไทเทเนียม ในขณะที่เกรด 347 (UNS S34700) ใช้ไนโอเบียม (โคลัมเบียม) ในการรักษาเสถียรภาพ ซึ่งจะช่วยป้องกันการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ระหว่างการเชื่อม มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีได้ถึงประมาณ 900 องศา . 321 มักใช้ในระบบไอเสียของเครื่องบิน ตัวออกซิไดซ์ความร้อน และเครื่องเป่าลมขยายตัว. 347 เป็นที่นิยมใช้ในเครื่องทำความร้อนในโรงกลั่น เครื่องปฏิกรณ์เคมีอุณหภูมิสูง และส่วนประกอบในการสร้างพลังงานเพื่อความแรงของการคืบ

การเลือกองค์ประกอบที่ทำให้เสถียรส่งผลต่อประสิทธิภาพอย่างไร
ไทเทเนียมใน 321 และไนโอเบียมใน 347 ทั้งคู่รวมตัวกับคาร์บอน ช่วยป้องกันการสูญเสียโครเมียม อย่างไรก็ตาม ไนโอเบียมคาร์ไบด์จะเสถียรกว่าที่อุณหภูมิสูงมาก (สูงกว่า 800 องศา) ทำให้มีความต้านทานต่อการคืบคลานและ "การชุบแข็งด้วยความร้อน" ได้ดีกว่า 347 เป็นเวลานาน ในการทำความร้อนและความเย็นแบบเป็นรอบ โครงสร้างที่มีความเสถียรของ 347 ยังต้านทานการเสื่อมสภาพของขอบเขตเกรนได้ดีกว่า 321 ทำให้เชื่อถือได้มากขึ้นในการใช้งานแบบหมุนเวียนความร้อนที่มีความต้องการสูง

347 ในสภาพแวดล้อมใดเป็นตัวเลือกที่ชัดเจนและจำเป็นมากกว่า 321
เลือก 347 เมื่อส่วนประกอบทำงานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงกว่า 800 องศาภายใต้ความเค้น เช่น ในท่อฮีทเตอร์ยิ่งยวด ท่อรังสีของเตาเผา หรือชิ้นส่วนหม้อไอน้ำแรงดันสูง- นอกจากนี้ยังเป็นที่ต้องการในบรรยากาศออกซิไดซ์อย่างแรงและการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับกรดไนตริก สำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิสูง-เป็นช่วงๆ หรือรอบการระบายความร้อนที่รุนแรงน้อยกว่า เช่น ในท่อร่วมไอเสียหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนบางชนิด 321 ให้ประสิทธิภาพที่เพียงพอในราคาที่อาจต่ำกว่า

ผู้ผลิตควรคำนึงถึงสิ่งใดเมื่อทำการเชื่อมเกรดเหล่านี้
การเชื่อมทั้งสองเกรดต้องใช้ขั้นตอนออสเทนนิติกมาตรฐาน แต่ต้องคำนึงถึงอินพุตความร้อนด้วย สำหรับ 321 ก๊าซป้องกันที่ไม่เพียงพอสามารถนำไปสู่การออกซิเดชันของไททาเนียม ซึ่งลดผลกระทบในการรักษาเสถียรภาพที่แนวเชื่อม สำหรับ 347 จะใช้สารตัวเติมไนโอเบียมมาตรฐาน-ที่มีความเสถียร (เช่น ER347) โดยทั่วไปแล้วการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม-ไม่จำเป็นสำหรับส่วนที่บาง แต่สำหรับการเชื่อมที่หนาในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง อาจแนะนำให้ทำการอบอ่อนด้วยสารละลายเพื่อให้ความต้านทานการกัดกร่อนกลับคืนมาอย่างเหมาะสม

ปัจจัยสุดท้ายใดที่ควรเป็นแนวทางในการเลือกระหว่าง 321 ถึง 347
ตัดสินใจโดยพิจารณาจากอุณหภูมิในการให้บริการ ความเครียด และบรรยากาศ สำหรับอุณหภูมิที่สม่ำเสมอเกิน 800 องศาโดยมีภาระทางกล ให้ระบุ 347 สำหรับอุณหภูมิปานกลาง (600–800 องศา ) และในกรณีที่ต้นทุนเป็นปัจจัย 321 มักจะเพียงพอ ตรวจสอบสภาพแวดล้อมทางเคมีและความร้อนเฉพาะของการใช้งานเสมอ และศึกษาหลักเกณฑ์อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง (เช่น ASME) สำหรับวัสดุที่ได้รับอนุมัติในการให้บริการด้านแรงดันและอุณหภูมิสูง-