Zašto je za SS 321 potrebna stabilizacijska toplinska obrada?

Stabilizirajuća toplinska obrada potrebna je za SS 321 jer se kvaliteta oslanja na titan da zadrži ugljik vezan kao titanijev karbid, a ne krom karbid. Bez stabilizacije, ugljik otopljen u austenitu može precipitirati kao -karbidi bogati kromom na granicama zrna tijekom zavarivanja ili tijekom rada u temperaturnom rasponu od 450-850 stupnjeva C, iscrpljujući susjednu matricu kroma i ostavljajući čelik podložnim interkristalnoj koroziji.

Što se događa bez stabilizacije

U nestabiliziranom austenitnom nehrđajućem čeliku, izloženost 450-850 stupnjeva C uzrokuje taloženje krom karbida (Cr23C6) na granicama zrna. Zone osiromašene kromom oko taloga postaju anodne u odnosu na unutrašnjost zrna, a u korozivnom mediju materijal trpi intergranularni napad. Ovaj fenomen, nazvan senzibilizacija, način je kvara koji je dizajniran da spriječi stabilizacija titana.

Kako titan radi u SS 321

SS 321 sadrži titan s najmanje peterostrukim udjelom ugljika plus dušika, s najviše 0,70%. Titan ima veći afinitet prema ugljiku nego krom. Tijekom stabilizirajućeg tretmana, titan reagira s ugljikom i stvara fine, stabilne titanove karbide, tako da tijekom naknadnog zavarivanja ili izlaganja servisu krom ostaje u čvrstoj otopini, a granice zrna ostaju -bogate kromom.

Putevi toplinske-obrade prema ASTM standardima

ASTM A213 (bešavne cijevi kotlova i pregrijača) i ASTM A240 (ploča) zahtijevaju da se materijal TP321/321 isporučuje u toplinski-obrađenom stanju. Postoje dva priznata načina: žarenje u otopini na minimalno 1040 stupnjeva C nakon čega slijedi brzo hlađenje, ili žarenje u otopini nakon čega slijedi stabilizirajući tretman u rasponu od približno 843-900 stupnjeva C. Stabilizacijski put je specificiran kada je potrebna maksimalna otpornost na interkristalnu koroziju u zavarenoj uporabi.

Stanje	Temperatura	Hlađenje
Otopina žarenja	1040 stupnjeva C min	Gašenje vodom ili brzo hlađenje
Stabilizacijski tretman	843 - 900 stupnjeva C	Hlađenje zrakom

Tipični sastav SS 321 (ASTM A240, wt%)

Element	Zahtjev
Ugljik	0,08 maks
Mangan	2,00 maks
Fosfor	0,045 maks
Sumpor	0,030 maks
Silicij	0,75 maks
Krom	17.00 - 19.00
nikal	9.00 - 12.00
Titanij	5 x (C + N) min, 0,70 maks

Praktične posljedice za zavarenu opremu

Nakon stabilizirajućeg tretmana, zavareni spojevi 321 mogu se koristiti bez obveznog žarenja otopinom nakon -zavarivanja u mnogim korozivnim uslugama, pojednostavljujući izradu izmjenjivača topline i procesnih cjevovoda. Klasa ostaje poželjna opcija stabilizirana-titanom gdje se oprema više puta zagrijava i hladi kroz raspon osjetljivosti tijekom rada.

Često postavljana pitanja

P1: Koja se temperatura koristi za stabilizaciju toplinske obrade?A1: Tipično 843-900 stupnjeva C (oko 850-950 stupnjeva C u praksi), primijenjeno nakon žarenja u otopini.

P2: Zašto se koristi 321 umjesto 304 za zavarene usluge?A2: Dodatak titana sprječava taloženje krom karbida tijekom zavarivanja, tako da 321 održava otpornost na interkristalnu koroziju bez potrebe za-žarenjem otopinom za zavarivanje.

P3: Koji je temperaturni raspon osjetljivosti?A3: Približno 450-850 stupnjeva C; izloženost u ovom rasponu može precipitirati kromove karbide u nestabiliziranim stupnjevima.

P4: Utječe li stabilizirajući tretman na mehanička svojstva?A4: Izvodi se nakon žarenja u otopini i ne mijenja značajno zajamčena mehanička svojstva; vlačna čvrstoća i granica tečenja ostaju prema važećem standardu.

P5: Primjenjuje li se stabilizirajući tretman na svih 321 proizvoda?A5: To je opcija specifikacije. Cijevi i ploče se rutinski isporučuju i žare; stabilizirajući tretman je specificiran kada primjena zahtijeva maksimalnu otpornost na interkristalnu koroziju u zavarenoj konstrukciji.