321 vs 347H ステンレス鋼: 高温安定化合金の比較-

321 と 347H は両方とも 18/8 オーステナイト系に属しますが、高温運転中の溶接部品の耐腐食性-と耐クリープ性-を維持するという同じ問題の異なる目的のために指定されています。この記事では、ASTM A240 と ASTM A312 を参照して、安定化化学、機械的特性、高温強度、耐食性、製造方法に関する 2 つのグレードを比較します。-

チタンとニオブの安定化の違い

安定化グレードには強力な炭化物形成剤が添加されているため、溶接や高温使用中に炭素が粒界でクロムと反応するのではなく、安定した炭化物に固定されます。{0}}これにより、熱影響部でのクロムの消耗と粒界腐食が防止されます。-影響を受けるゾーン. 321では、炭素含有量の少なくとも 5 倍（最大 0.70%）のチタンが使用されていますが、347H は炭素含有量の少なくとも 8 倍（最大 1.00%）のニオブとタンタルを使用しています。炭化ニオブは非常に高温では炭化チタンよりも安定しているため、347H は約 800 度を超える使用温度でもより多くの強度を維持します。

化学組成の比較

ASTM A240 に基づく組成範囲 (wt%):

要素	321 / UNS S32100	347H / UNS S34709
炭素	最大0.08	0.04-0.10
マンガン、最大	2.00	2.00
リン最大	0.045	0.045
硫黄、最大	0.030	0.030
シリコン、最大	0.75	0.75
クロム	17.00-19.00	17.00-19.00
ニッケル	9.00-12.00	9.00-13.00
チタン	5 x C 最小、0.70 最大	-
ニオブ+タンタル	-	8 x C 最小、1.00 最大

機械的特性と高温強度-

室温では、どちらのグレードも ASTM A240 に基づく同じ焼きなまし最小値 (引張強度 515 MPa、降伏強度 205 MPa、伸び 40%) を満たしています。実際の違いは高温で現れます。 347H の高炭素（0.04-0.10%）と炭化ニオブの組み合わせにより、より強力な析出強化がもたらされるため、347H は約 816 度まで耐荷重能力を維持し、長期使用において優れたクリープ強度と破断強度を示します-。約 760 ～ 816 度まで良好に機能し、一般に以下の条件下ではより寛容です。熱サイクルでは、より微細で安定した微細構造と優れた延性により、熱疲労による損傷のリスクが軽減されます。

溶接使用における耐食性

どちらのグレードも、安定化元素が炭素をクロム炭化物の形態から守るため、溶接後の粒界腐食に対して優れた耐性を示します。{0}穏やかな環境では、321 は一般的な耐食性においてわずかに優れています。高温での酸化や激しい使用において、347H は長時間の暴露でも優れた耐性を維持します。どちらのグレードも、塩化物孔食や隙間腐食が設計を左右するモリブデン含有グレードの代替として使用すべきではありません。{6}}

製造と溶接に関する考慮事項

321 は延性が高く、複雑な形状への成形が容易であるため、熱交換器チューブや拡張コンポーネントで最も多く使用されています。{{2}H では、高温強度を維持するために溶接入熱とパス間温度をより厳密に制御する必要がありますが、依然としてほとんどの工業製造に使用可能です。-適合する溶加材が使用されます。321 には 321- タイプのフィラー、347H には 347 タイプのフィラーが使用され、溶接金属が同じニオブ安定化を実現します。通常、どちらのグレードでも溶接後の熱処理は必要ありません。

アプリケーション選択ガイド

321 は、航空機の排気システム、循環熱を伴う熱交換器、膨張ベローズ、および熱サイクルが支配的な炉部品に対して指定されています. 347H は、発電所のボイラーの過熱器および再熱器の配管、高圧-配管、圧力容器、および高温の留め具に対して指定されています{{2}。通常、パイプについては ASTM A312 TP347H、パイプについては A213 TP347H に供給されています。ボイラー管。経験則として、クリープ強度が重要な場合は 347H を選択し、成形性と熱サイクルが重要な場合は 321 を選択します。

よくある質問

321 と 347H の安定化の違いは何ですか?

321 はチタンで安定化されています (最小 5 x 炭素、最大 0.70%)。 347H はニオブとタンタル (最小 8 x 炭素、最大 1.00%) で安定化され、さらに高温強度を高めるためにより多くの炭素 (0.04-0.10%) を担持しています。

800度を超えるクリープ強度に優れているのはどのグレードですか?

347H。炭化ニオブは高温で炭化チタンよりも強い析出強化をもたらすため、816 度付近で動作する圧力部品には 347H が推奨されます。

321を347Hの代わりに使用できますか?

クリープが管理基準ではない約 800 度未満での使用の場合は、多くの場合 321 で置き換えることができます。 800 度を超える温度で動作する圧力部品の場合は、クリープ強度に優れている 347H がより安全な選択です。

321 と 347H は溶接後の粒界腐食に耐性がありますか?

はい。どちらも熱影響部での炭化クロム{{1}の析出を防ぐために安定化されています。-、溶接後の熱処理を行わなくても、溶接状態で耐食性を維持します。-

溶接にはどのような溶加材を使用する必要がありますか?

321 には 321 タイプのフィラーを、347H には 347 タイプのフィラーを使用して、溶接金属の整合安定化を図ります。フィラーの選択は、アプリケーションの管理コード (ASME セクション IX または同等のもの) とも一致する必要があります。

これらのグレードの最高使用温度は何度ですか?

321 は通常、約 816 度までの継続使用に対して評価されます。 347H は約 816 度に評価され、その範囲内でより優れた長期クリープ性能を備えています。-これらの温度を超えると、酸化とクリープが発生するため、通常はより高い-合金耐熱性-グレードへの移行が余儀なくされます。