Baja tahan karat 321 - dikenal dalam spesifikasi perpipaan sebagaiTP321(UNS S32100) - adalah titanium-kelas austenitik stabil yang dirancang untuk satu pekerjaan di atas segalanya: tetap tahan korosi-dan stabil secara dimensi di mana 304 akan peka dan melemah. Dengan mengikat karbon dengan titanium, 321 menjaga batas butirannya tetap bersih melalui pengelasan dan pemanasan berkelanjutan, menjadikannya bahan pokok dalam manifold buang, pemanas berbahan bakar, penukar panas, dan jalur transfer kilang. Artikel ini membahas apa itu TP321, sifat kimia dan standarnya, mengapa panasnya melebihi 304 dan 316, batas suhu sebenarnya, dan di mana menentukannya.
ApaBaja Tahan Karat TP321?
TP321 adalah baja tahan karat austenitik 18-8 (kira-kira 18% kromium, 10% nikel) dengan tambahan sedikit namun tegastitanium. Ini adalah sebutan kelas pipa/tabung yang digunakanASTM A312 (pipa)DanASTM A213 (tabung); kimia yang sama pada pelat atau batangan hanyalah "321" (UNS S32100). Varian-karbon yang lebih tinggi,321H (UNS S32109), diformulasikan untuk-kekuatan mulur suhu tinggi.
Alasan penambahan titanium sederhana saja: pada 304 biasa, pemanasan pada kisaran 425–815 derajat (800–1500 derajat F) memungkinkan karbon bermigrasi ke batas butir dan mengendap sebagai kromium karbida - sebuah fenomena yang disebutsensitisasi. Zona yang terkuras kromium-kemudian mudah terkorosi (korosi intergranular, IGC). Titanium memiliki afinitas yang lebih kuat terhadap karbon dibandingkan kromium, sehingga titanium "mengunci" karbon dan mencegah pengendapan yang merusak.
Kimia dan Trik Titanium
| Elemen | TP321 (S32100),% | TP321H (S32109),% |
|---|---|---|
| Karbon (C) | Kurang dari atau sama dengan 0,08 | 0.04 – 0.10 |
| Kromium (Cr) | 17.0 – 19.0 | 17.0 – 19.0 |
| Nikel (Ni) | 9.0 – 12.0 | 9.0 – 12.0 |
| Titanium (Ti) | Lebih besar dari atau sama dengan 5 × C (maks 0,70) | Lebih besar dari atau sama dengan 4 × C (maks 0,70) |
| Mangan (Mn) | Kurang dari atau sama dengan 2,00 | Kurang dari atau sama dengan 2,00 |
| Silikon (Si) | Kurang dari atau sama dengan 0,75 | Kurang dari atau sama dengan 0,75 |
| Fosfor / Belerang | Kurang dari atau sama dengan 0,045 / Kurang dari atau sama dengan 0,030 | Kurang dari atau sama dengan 0,045 / Kurang dari atau sama dengan 0,030 |
Spesifikasi ASTM / ASME
ASTM A312 / ASME SA312 - Pipa baja tahan karat austenitik mulus dan dilas TP321.
ASTM A213 / ASME SA213- Tabung mulus TP321 untuk boiler, superheater, dan penukar panas.
ASTM A376 / ASME SA376- pipa mulus untuk layanan-stasiun pusat-suhu tinggi.
ASTM A358 /A269- pipa las dan-tabung layanan umum dengan 321 yang ditentukan.
Sifat mekanik umum (anil TP321): kekuatan tarik Lebih besar dari atau sama dengan515 MPa (75 ksi), kekuatan luluh Lebih besar dari atau sama dengan205 MPa (30 ksi), perpanjangan Lebih besar dari atau sama dengan35%. 321H memiliki kekuatan minimum yang sedikit lebih tinggi untuk mendukung desain terbatas creep-.
Keuntungan Utama dalam Layanan-Suhu Tinggi
Ketahanan korosi-intergranular setelah pengelasan.Stabilisasi titanium berarti 321 tidak membuat sensitisasi di zona-yang terkena dampak panas, sehingga perlakuan panas pasca-pengelasan untuk ketahanan IGC umumnya tidak diperlukan.
Mempertahankan kekuatan dan stabilitas saat panas.Berbeda dengan304, 321 tidak kehilangan batas korosi akibat pengendapan karbida selama servis di jendela sensitisasi.
Ketahanan oksidasi yang baik.Kandungan kromium 18% membentuk skala stabil hingga sekitar 815–870 derajat (1500–1600 derajat F) dalam layanan berkelanjutan.
Terbukti dalam panas siklik.Bahan ini lebih tahan terhadap pemanasan/pendinginan berulang dibandingkan permukaan yang tidak distabilkan, sehingga penting untuk jalur pembuangan dan siklus{0}}termal.
Kemampuan las.321 mudah dilas dengan proses umum; penstabil menjaga suara sambungan tanpa PWHT dalam banyak kasus.
321vs304 / 316 / 347
| Nilai | Stabilisator | Terbaik di | Hati-Hati |
|---|---|---|---|
| 304 / 304L | tidak ada (304L=C rendah) | Korosi umum, biaya lebih rendah | Sensitivitas pada 425–815 derajat; lemah dalam panas |
| 316 / 316L | tidak ada (316L=C rendah) | Klorida basah / air laut (Mo) | Bukan spesialis{0}}temperatur tinggi; Mo menambahkan sedikit panas |
| 321 / 321H | titanium | Suhu tinggi, pengelasan, panas siklik | Lebih lemah dalam klorida berair dari 316L |
| 347 / 347H | Niobium (Nb) | Kekuatan mulur sedikit lebih tinggi dari 321 | Lebih mahal; kurang umum untuk kesederhanaan pengelasan |
Batas Suhu
Layanan berkelanjutan:hingga sekitar815–870 derajat (1500–1600 derajat F)(oksidasi-terbatas).
Layanan terputus-putus:hingga sekitar870 derajat (1600 derajat F).
Jangka-pendek/puncak:~maksimum 925 derajat (1700 derajat F).
Untuk tegangan izin desain-tekanan ASME, lihat kode konstruksi yang berlaku (misalnya, ASME B31.3, Bagian VIII) - nilai yang diizinkan lancip di atas ~650 derajat .
Aplikasi Khas
Otomotif dan-alat beratmanifold dan sistem pembuangan
Pemanas berbahan bakardan kumparan proses di kilang dan pabrik petrokimia
Penukar panasdan tabung boiler (A213 TP321) tempat terjadinya siklus termal
Pesawat terbang dan-turbin gassaluran pembuangan
Daya-termalpipa superheater dan reheater
Sambungan ekspansi dan-jalur transfer suhu tinggi
Catatan Pengelasan dan Fabrikasi
321 dapat dilas dengan SMAW, GTAW, GMAW dan SAW. Pengisi yang umum adalah 321 atau 347/347H.
Karena titanium dapat teroksidasi pada garis las, gunakanlah dengan benarpembersihan kembali / gas pelindungpada root pass untuk mendapatkan permukaan bagian dalam yang bersih,-bebas sisik.
Untuk sebagian besar rakitan fabrikasi,-perlakuan panas pascapengelasan untuk ketahanan IGC tidak diperlukan - penstabil sudah melindungi HAZ.
Pemesinan mirip dengan austenitik lainnya: gunakan pengaturan yang kaku dan hindari pengerasan kerja.
Kesimpulan
TP321 mendapatkan tempatnya di mana pun pipa tahan karat berada dalam panas yang berkelanjutan atau siklik dan tidak mampu menjadi peka setelah pengelasan. Stabilisasi titaniumnya memberikan ketahanan-korosi intergranular tanpa perlakuan panas pasca-pengelasan, dan perilaku oksidasinya membuatnya dapat digunakan hingga suhu sekitar 870 derajat . Penentu harus mengingat perdagangannya: 321 adalah-spesialis suhu dan kemampuan las yang tinggi, bukan pengganti-tingkat air laut - untuk klorida basah, 316L, 317L atau dupleks tetap merupakan pilihan yang tepat.
Pertanyaan Umum
T: Apakah TP321 sama dengan baja tahan karat 321?
J: Pada dasarnya ya. "321" adalah kelas dasar (UNS S32100); "TP321" adalah sebutan pipa/tabung dalam ASTM A312/A213. 321H adalah versi karbon-lebih tinggi untuk kekuatan-suhu tinggi.
T: Kapan saya harus memilih 321 dibandingkan 304L?
J: Saat pipa beroperasi atau dilas pada kisaran 425–815 derajat, atau mengalami siklus termal. 304karbon rendah L dapat membantu, namun hanya stabilisasi titanium 321 yang sepenuhnya mencegah sensitisasi pada jendela tersebut.
T: Dapatkah 321 menggantikan 316 pada knalpot-bersuhu tinggi?
J: Seringkali ya untuk knalpot yang kering dan panas, karena molibdenum 316 menambahkan sedikit pada suhu tinggi dan stabilisasi 321 lebih relevan. Untuk lingkungan basah/klorida, 316L masih lebih unggul.
T: Berapa suhu servis maksimum untuk TP321?
A: Oksidasi berkelanjutan-layanan terbatas hingga sekitar 815–870 derajat ; -puncak jangka pendek mendekati 925 derajat . Untuk desain tekanan, periksa tegangan yang diijinkan dalam kode ASME.
