Нерђајући челик 347: ниобијум-Стабилизовани аустенитни степен за високе-температуре и нуклеарне услуге

Шта је нерђајући челик 347?

Нерђајући челик 347 је аустенитни разред стабилизован ниобијумом и танталом, означен као УНС С34700 у АСТМ А240 и ЕН 1.4550 (Кс6ЦрНиНб18-10) у ЕН 10088, са јапанским еквивалентом СИС Г4430 по Ј. Стабилизација значи да је угљеник везан за стабилне ниобијум карбиде (НбЦ) уместо да слободно реагује са хромом. Ово спречава таложење хром-карбида на границама зрна током заваривања или дуготрајног излагања високим-температурама, тако да је челик отпоран на интергрануларну корозију и може да се користи у-завареном стању без накнадног-жарења заваривања. Квалитет 347 је пожељан избор када се компоненте суочавају са честим циклусима грејања и хлађења, јер се ниобијум карбиди не растварају и поново таложе током термичког циклуса тако лако као титанијум карбиди.

Хемијски састав

Границе састава испод прате АСТМ А240 за плоче, листове и траке; иста хемија се примењује на цеви и цеви према АСТМ А312 и А269.

Елемент	Састав (теж.%)
угљеник (Ц)	0,08 мак
манган (Мн)	2,00 мак
фосфор (П)	0,045 мак
сумпор (С)	0,030 мак
силицијум (Си)	0,75 мак
хром (Цр)	17.0-19.0
никл (Ни)	9.0-13.0
ниобијум + тантал (Нб+Та)	10 к Ц мин, 1,00 мак

Захтев за Нб+Та од најмање 10 пута већег садржаја угљеника, са практичним минимумом од 0,70%, гарантује да је присутно довољно ниобијума да се комбинује са свим угљеником у челику.

Мецханицал Пропертиес

У жареном стању, 347 пружа следећа минимална својства према АСТМ А240.

Својство (жарено)	Валуе
Затезна чврстоћа мин (МПа)	515
Граница течења мин (МПа)	205
Издужење мин (%)	40
Максимална тврдоћа (ХБ)	217

На повишеним температурама, 347 задржава корисну чврстоћу и, за разлику од не-стабилизованих врста, задржава своју отпорност на корозију чак и након дугих периода у температурном опсегу осетљивости од 425-815 степени.

Стабилизација ниобијума против стабилизације титанијума

Граде 321 користи титанијум за исту сврху стабилизације, али се ова два елемента понашају различито на високим температурама. Титанијум карбиди (ТиЦ) остају стабилни до око 1000 степени, док ниобијум карбиди (НбЦ) остају стабилни до око 1200 степени. У раду изнад 1000 степени, или под поновљеним термичким циклусом, титанијум карбиди могу да се растворе и поново -таложе на границама зрна, што локално исцрпљује хром и смањује отпорност на корозију. Ниобијум карбиди су много мање под утицајем термичког циклуса, због чега је 347 прецизиран за компоненте издувних гасова авиона, делове прегрејача и нуклеарне компоненте које се често загревају и хладе. Степен 321 остаје економичнији избор за статичку{11}услугу на високим температурама испод 1000 степени.

Заваривање и типичне примене

Класа 347 је лако заварљива ТИГ, МИГ и ММА процесима користећи одговарајући метал за пуњење 347 који има исти садржај ниобијума. Низак унос топлоте минимизира раст зрна у зони -захваћеној топлотом, а заштита од аргона од 99,99% чистоће спречава порозност на површини завара. Претходно загревање није потребно. Пошто је челик стабилизован, заварени спојеви задржавају своју међугрануларну отпорност на корозију без накнадног-жарења завара, што је велика предност за велике судове и сложене израде. Типичне примене укључују компоненте авионских мотора и издувне системе, нуклеарне посуде под притиском и унутрашње делове реактора, хемијске и петрохемијске реакторе, цеви за прегрејаче и прегрејаче, и делове пећи који раде изнад 800 степени.

ФАК

Како се стабилизација ниобијума разликује од стабилизације титанијума у ​​321?

Ниобијум формира НбЦ карбиде који остају стабилни до око 1200 степени, док титанијум формира ТиЦ стабилан до око 1000 степени. Под поновљеним термичким циклусом, ниобијум карбиди се много боље опиру растварању и поновном{3}}таложењу, тако да 347 одржава своју међугрануларну отпорност на корозију у флуктуирајућим радним условима на високим{5}}температурама. Степен 347 такође захтева 10 пута већи садржај угљеника у ниобијуму, у поређењу са 5 пута за титанијум у 321, што даје потпуније затварање угљеника-.

Зашто се 347 користи у нуклеарним посудама под притиском?

Заварени спојеви у нуклеарним посудама не смеју изгубити отпорност на корозију, јер сваки интергрануларни напад може постати пут цурења радиоактивних медија. Стабилизација ниобијума 347 одржава заварене спојеве отпорним на корозију-без накнадног-жарења, аустенитна структура је отпорнија на крхкост радијације боље од феритних разреда, а фина дистрибуција НбЦ помаже да се заробе дефекти изазвани зрачењем-и истовремено очувају дуктилност.

Како се 347 пореди са 304Л?

304Л се ослања на веома низак садржај угљеника (0,03% мак) да би се избегао таложење карбида, али се заштита губи у завареним или високо{2}}температурном раду изнад 425 степени. Степен 347 отпоран је на међугрануларну корозију кроз стабилизацију и задржава снагу изнад 600 степени . 304Л је јефтинији за апликације са ниским-напоном као што је опрема за храну; 347 је прави избор за заварене високо{10}компоненте као што су цеви за котлове.

Који је најбољи начин заваривања 347?

Користите ТИГ или МИГ са одговарајућим 347 додатним металом тако да метал вара има исту стабилизацију ниобијума. Одржавајте низак унос топлоте да бисте ограничили раст зрна у зони{2}}захваћеној топлотом, заштитите аргоном високе{3}}чистоће да бисте спречили порозност и избегли широко ткање. Није потребно претходно загревање, а брушење или кисељење након-завара уклања оксидни каменац са подручја завара.

Може ли се 347 користити на криогеним температурама?

Да. Аустенитна структура 347 остаје стабилна до -196 степени, тако да може да служи у некритичним криогеним применама као што су мале посуде за течни азот. За криогене компоненте са високим оптерећењем, 321 је обично пожељнији јер његови финији титанијум карбиди дају бољу ударну жилавост; већи ниобијум карбиди у 347 делују као мањи концентратори напрезања.