Детали трубопроводов AISI 321

Содержание

1. Расшифровка
2. Химический состав
3. Аналоги
4. Физические свойства
5. Область применения
6. Модификации

В категории нержавеющих фитингов детали трубопроводов AISI 321 занимают верхнюю позицию по показателям коррозионной стойкости, жаропрочности, жаростойкости. В сплаве содержится высокий процент титана, что, с одной стороны, обеспечивает высокий ресурс трубопроводов, с другой стороны, резко увеличивает стоимость реализации таких проектов.

Расшифровка

Обозначение конструкционного материала по стандарту США AISI 321 расшифровывается следующим образом:

·         трехзначное число используется в данном американском стандарте только для обозначения нержавеющих сталей/сплавов;

·         первая из трех цифр – 3, указывает на принадлежность к 300 серии аустенитных сталей;

·         вторая и третья цифры используются для обозначения порядкового номера сплава внутри серии, более никакой информации не несут;

Дальнейшая расшифровка производится по таблицам характеристик и соответствий со сталями по стандартам других стран:

·         хромоникелевый высоколегированный сплав;

·         около 0,5% титана в качестве стабилизирующей добавки;

·         соотношение хрома/никеля составляет 18/10 частям, соответственно;

·         химический состав подобен российской стали 08Х18Н10Т;

·         использование в температурном диапазоне +400°С … +800°С;

·         не закаливается и не магнитится, даже после холодной обработки резанием.

Для изготовления «супердымоходов» отопительных приборов на газообразном и жидком топливе отвод AISI 321 считается лучшим вариантом. Поскольку сплав не разрушается при контакте с выделяющимися из топлива кислотами.

В серии AISI 300 – 301, 302B, 303, 304, 305, 309, 310, 314, 317L, 321 и 347 сплав стоит на предпоследнем месте. То есть, практически завершает линейку аустенитных высоколегированных нержавеющих сталей. Соответственно, он обладает самыми высокими характеристиками в анной подкатегории, стоит дорого.

Химический состав

В процентном соотношении в сталь AISI 321 входят следующие химические элементы-металлы:

·         Fe (железо) – 66 – 71%;

·         С (углерод) – около 0,08%;

·         Р (фосфор) – меньше 0,045%;

·         S (сера) – менее 0,03%;

·         N (азот) – около 0,1%;

·         Si (кремний) – менее 1%;

·         Mn (марганец) – менее 2%;

·         Cr (хром) – от 17 до 19%;

·         Ni (никель) – от 9 до 12%;

·         Cu (медь) – меньше 0,3%;

·         Ti (титан) – менее 0,5%.

Легирующие добавки для AISI 321 подобраны с учетом создания аустенитной структуры сплава и ее упрочнении под воздействием высоких температур. Титан создает карбид при взаимодействии с углеродом, прочность которого намного выше поверхностной пленки обычной нержавеющей стали.

Легированием снижается скорость закалки, риск трещинообразования, порог хладоломкости и деформируемость изделий. Одновременно с этим увеличивается коррозионная стойкость материала, относительное сужение, текучесть, ударная вязкость, прокаливаемость.

При сварке нержавейки возникают следующие проблемы:

·         из-за высокого электрического сопротивления быстро сгорают электроды;

·         высокая теплопроводность приводит к прожогу сварочного шва;

·         для компенсации высокого коэффициента линейного расширения при нагреве необходим значительный зазор на усадку шва.

Дополнительно титан в составе стали повышает его тугоплавкость. То есть, чтобы расплавить металл, нужно увеличить сварочный ток, что чревато прожогом. Однако титан защищает сплав от межкристаллитной коррозии и растрескивания под воздействием нагрузок. То есть увеличивает жаропрочность и жаростойкость стали.

С другой стороны, титана в стали не может быть много, конкретно, более 0,8%, чтобы он не взаимодействовал с азотом, который является сопутствующим элементом железа, и присутствует в сплаве всегда. От межкристаллитной коррозии 08Х18Н10Т дополнительно стабилизируется после изготовления.

Экономически оправдано использовать детали трубопроводов AISI 321 в сложных, особых и специальных эксплуатационных условиях,

Аналоги

По российскому стандарту эквивалентным аналогом AISI 321 является коррозионно-стойкий сплав 08Х18Н10Т. В других странах ближайшими по химическому составу сплавами к AISI 321 являются:

·         Германия – X6CrNiTi18-10, X10CrNiTi18-9;

·         Великобритания – 321S12, 321S18, 321S22 и 321S31;

·         Япония – SUS 321;

·         Швеция – 2337;

·         Франция – Z6CNT18-10;

·         Испания – F.3523;

·         Евросоюз – 1.4541.

Согласно американскому стандарту отвод нержавеющий AISI 321 обозначается и у азиатских, и у европейских производителей.

Физические свойства

Благодаря химическому составу нержавейка AISI 321 обладает следующими техническими характеристиками:

При повышении температуры в процессе эксплуатации характеристики фланцев AISI 321 изменяются следующим образом:

Предел текучести указан при наработке 100 000 часов. Для сплава AISI 321 рекомендуется непрерывное воздействие при +900°С или прерывистое при +810°С. Плотность материала составляет 7,79 г/см³.

Область применения

Помимо дымоходов, типовые детали трубопроводов AISI 321 используются в следующих отраслях промышленности:

·         теплообменники систем отопления и электростанций;

·         реторты и патрубки выхлопных систем;

·         печная арматура;

·         сварная коррозионно-стойкая труба;

·         сварочное оборудование;

·         коллекторы технологических трубопроводов.

Отпуск производится при +450 … +800°С, отжиг при +1050 … +1150°С, ковка при +1150 … 1250°С.Для сварки применяются электроды серии 347.

Модификации

Промышленность выпускает две разновидности нержавеющей стали этого типа. В AISI 321L процент углерода снижен до 0,03%, что улучшает ее свариваемость и сопротивление межкристаллитной коррозии. В AISI 321H интервал содержания углерод расширен для использования изделий из этой нержавейки в особых эксплуатационных условиях.