304 الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل 321 الفولاذ المقاوم للصدأ

كلا الصفين 304 و321 ينتميان إلى سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 300. إنها متشابهة في مقاومة التآكل، القوة، الصلابة وأداء اللحام، ولكن 321 يستخدم في الغالب في حالة مقاومة الحرارة من 500 إلى 600 درجة مئوية. الفولاذ المقاوم للصدأ 321H هو نسخة منخفضة الكربون من 321، وهو الفولاذ المقاوم للحرارة شائع الاستخدام، والذي يكون محتوى الكربون فيه أعلى قليلاً من 321 درجة. 304 فولاذ هو بديل للفولاذ المقاوم للصدأ 321 حيث تكون مقاومة التآكل الحبيبي بدلاً من قوة درجات الحرارة العالية مطلوبة.

بطريقة ما، يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ درجة 321 إصدارًا جديدًا يعتمد على الصف 304 عن طريق إضافة Ti لتحسين مقاومة التآكل لحدود الحبوب وقوة درجات الحرارة العالية. كعنصر استقرار، يتحكم عنصر Ti في تكوين كربيد الكروم، بشكل فعال، مما يجعل 321 يتمتع بقوة قوية في درجات الحرارة العالية، حتى أفضل بكثير من 304، 316L. محتوى أكبر من النيكل يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ 321 يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل في تركيزات ودرجات حرارة مختلفة من الأحماض العضوية، خاصة في الوسائط المؤكسدة. 321 الفولاذ المقاوم للصدأ يتمتع بخاصية تمزق الإجهاد وخاصية ميكانيكية مقاومة الإجهاد للزحف أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ 304. اسمحوا لي أن أوضح بالضبط الفرق بينهما من خلال الجدولين أدناه.

 

التركيب الكيميائي 304، 321، 321H

درجات ج سي من سجل تجاري ني س ص ن تي
304 0.08 1.0 2.0 18.0~20.0 8.0~10.5 0.03 0.045 / /
321 0.08 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 5C-0.70
321 هـ 0.04-0.1 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 0.16-0.7

 

الخاصية الميكانيكية 304 و 321

درجات قوة الشد، ميغاباسكال قوة الخضوع، ميغاباسكال استطالة، % صلابة، غ
304 ≥520 205-210 ≥40≥40 HB187
321 ≥520 ≥205   HB187

 

كما يتبين من الجدول أعلاه، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 321 على تيتانيوم ونيكل (Ni) أكثر من 304، وفقًا للمواصفة ASTM A182، يجب ألا يقل محتوى Ti عن 5 مرات من محتوى الكربون (C)، ولكن ليس أكثر من 0.7%. يمكن لـ Ti منع حساسية الفولاذ المقاوم للصدأ وتحسين عمر الخدمة لدرجات الحرارة المرتفعة، وهذا يعني، الصف 321 إنه أكثر ملاءمة لتصنيع حاويات الأحماض المقاومة للتآكل والمعدات المقاومة للتآكل وأنابيب النقل أو الأجزاء الأخرى من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 في بيئة درجة الحرارة العالية.

يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و321 في مجالات المواد الكيميائية والنفط والغاز والسيارات. الصف 304 عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ للأغراض العامة وله التطبيقات الأكثر شمولاً في عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل أدوات المائدة والخزائن والغلايات وقطع غيار السيارات والأجهزة الطبية ومواد البناء والمواد الكيميائية وصناعة الأغذية والزراعة والشحن ونقل النفط وما إلى ذلك. على. يستخدم الصف 321 في المجالات الكيميائية والفحم والبترول حيث تتطلب مقاومة تآكل حدود الحبوب وخصائص درجات الحرارة المرتفعة مثل أنابيب احتراق عادم الزيت وأنابيب عادم المحرك ومرفقات الغلايات والمبادلات الحرارية ومكونات الفرن ومكونات كاتم صوت محرك الديزل وأوعية ضغط الغلاية ، صهاريج نقل المواد الكيميائية، وصلات التمدد، وأنابيب الفرن، وما إلى ذلك

لماذا تحتاج الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ إلى محلول التلدين؟

يُشار إلى التلدين بالمحلول أيضًا باسم التلدين بمحلول الكربيد، وهي عملية يتم فيها تسخين جزء العمل إلى 1010 درجة مئوية أو أعلى لإزالة ترسيب الكربيد (الكربون من المحلول الصلب للفولاذ المقاوم للصدأ)، ومن ثم يتم التبريد السريع، عادةً، تبريد الماء و عاد الكربيد إلى المحلول الصلب المقاوم للصدأ. يمكن تطبيق معالجة التلدين بالمحلول على سبائك الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ. ل 304 الفولاذ المقاوم للصدأ المسبوكات، يمكن أن تنتج معالجة المحلول بنية مجهرية موحدة بدون شوائب كربيد. بشكل عام، يتم تسخين الأنبوب الفولاذي المقاوم للصدأ إلى حوالي 950 ~ 1150 درجة مئوية لفترة طويلة لجعل الكربيد وعناصر صناعة السبائك المختلفة مذابة بشكل كامل ومتساوي في الأوستنيت، ثم يتم إخماد الماء بسرعة للحصول على هيكل أوستنيت نقي بسبب الكربون وسبائك أخرى. عناصر هطول الأمطار في وقت متأخر. ويأتي السؤال، لماذا تحتاج الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ إلى محلول التلدين؟ أولاً يجب أن تعرف وظيفة عملية التلدين بالمحلول.

هيكل ميتالوغرافي موحد

هذا مهم بشكل خاص للمواد الخام. إن عدم الاتساق في درجة حرارة اللف ومعدل التبريد للأنابيب الفولاذية المدرفلة على الساخن يسبب نفس العواقب في الهيكل. عندما يزداد النشاط الذري عند درجات حرارة عالية، يذوب σ ويميل التركيب الكيميائي إلى أن يكون موحدًا، ثم يتم الحصول على بنية موحدة أحادية الطور بعد التبريد السريع.

 

القضاء على تصلب العمل

تعمل المعالجة بالمحلول الصلب على استعادة الشبكة الملتوية وإعادة بلورة الحبوب المكسورة. يتم تقليل الضغط الداخلي وقوة الشد للأنبوب الفولاذي بينما يزيد معدل الاستطالة لتسهيل العمل البارد المستمر.

 

زيادة مقاومة التآكل

تتناقص مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ مع ترسيب الكربيد، وتعود مقاومة التآكل للأنابيب الفولاذية إلى الأفضل بعد معالجة المحلول الصلب. تعد درجة الحرارة ووقت الاحتفاظ ومعدل التبريد من أهم العوامل في معالجة المحلول للفولاذ المقاوم للصدأ.

تعتمد درجة حرارة المحلول الصلب على التركيب الكيميائي. بشكل عام، يجب زيادة درجة حرارة المحلول الصلب بشكل مماثل للصف الذي يحتوي على المزيد من عناصر السبائك والمحتوى العالي، خاصة بالنسبة للصلب الذي يحتوي على نسبة عالية من المنغنيز والموليبدينوم والنيكل والسيليكون. فقط عن طريق رفع درجة حرارة المحلول الصلب وجعله مذابًا بالكامل يمكن تحقيق تأثير التليين.

ومع ذلك، هناك بعض الاستثناءات، مثل 316Ti. عندما تكون درجة حرارة المحلول الصلب مرتفعة، يذوب كربيد العناصر المستقرة بالكامل في الأوستينيت، والذي سوف يترسب عند حدود الحبوب على شكل Cr23C6 ويسبب تآكلًا بين الخلايا الحبيبية في التبريد اللاحق. يوصى باستخدام درجة حرارة المحلول الصلب المنخفضة لمنع كربيد (TiC وNbc) لعناصر التثبيت من التحلل والمحلول الصلب.

 

لماذا يتآكل الفولاذ المقاوم للصدأ؟

وكما نعلم جميعا، الفولاذ المقاوم للصدأ لديه القدرة على مقاومة الأكسدة الجوية، أي أنه لن يصدأ، ولكنه يتآكل أيضًا في الوسط مثل الأحماض والقلويات والملح، أي مقاومة التآكل. ومع ذلك، فإن مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ مشروطة، أي أن الفولاذ المقاوم للصدأ في وسط معين يكون مقاومًا للتآكل، ولكن في وسط آخر قد يتم تدميره. وفي المقابل، لا يوجد أي نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ مقاوم للتآكل في جميع البيئات.

يمكن أن يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للتآكل في مختلف الصناعات، بالمعنى الدقيق للكلمة، فإنه يظهر مقاومة ممتازة للتآكل في معظم الوسائط، ولكنه استثنائي في بعض الوسائط بسبب انخفاض الاستقرار الكيميائي والتآكل ولكن. لذلك، لا يمكن أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومًا للتآكل لجميع الوسائط باستثناء الأعطال الميكانيكية. التآكل الفولاذ المقاوم للصدأ يتجلى بشكل رئيسي كشكل خطير من أشكال تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ وهو التآكل المحلي (أي تكسير التآكل الإجهادي، والنقر، والتآكل بين الحبيبات، وإجهاد التآكل، وتآكل الشقوق). هذا التآكل المحلي يسبب ما يقرب من نصف الفشل. لفهم سبب تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب علينا أولاً أن نفهم نوع تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ.

 

تكسير التآكل الإجهادي (SCC)

تكسير التآكل الإجهادي (SCC) هو فشل الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يتعرض للإجهاد في بيئة متآكلة بسبب تمدد الحبوب القوية. تتميز SCC بتشكل كسر هش ويمكن أن تحدث في المواد ذات الصلابة العالية في وجود إجهاد الشد (سواء كان الإجهاد المتبقي أو الإجهاد المطبق أو كليهما) والوسائط المسببة للتآكل. في المصطلح الجزئي، يُطلق على الشق عبر الحبيبات اسم الكسر الحبيبي، وتسمى الشقوق على طول الرسم البياني لتمدد حدود الحبوب بالصدع بين الحبيبات، عندما يمتد SCC إلى عمق واحد (ضغط الحمل على قسم المواد لتحقيق إجهاد الكسر) في هواء، الفولاذ المقاوم للصدأ كصدع عادي (في المواد اللدنة، عادة من خلال تجميع العيوب المجهرية) والانفصال.

ولذلك، فإن قسم الجزء الذي فشل بسبب التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي سيحتوي على مناطق تتميز بالتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي ومناطق "دمامل" مرتبطة بالبلمرة التي كانت معيبة قليلاً.

 

تأليب التآكل

يشير التآكل الحفري إلى التآكل المحلي الطفيف غير القابل للتآكل أو المنتشر على سطح المواد المعدنية. حجم نقطة الحفر المشتركة أقل من 1.00 ملم، والعمق غالبًا ما يكون أكبر من فتحة السطح، والتي قد تكون حفرة ضحلة أو ثقبًا.

 

تآكل بين الخلايا الحبيبية

التآكل بين الحبيبات: خلع غير منتظم للحبيبات عند الحدود بين الحبوب المختلفة، وبالتالي منطقة مناسبة لفصل العناصر الذائبة أو ترسيب المركبات المعدنية مثل الكربيدات والأطوار δ في الفولاذ. لذلك، في بعض الوسائط المسببة للتآكل، من الشائع أن تتآكل حدود الحبوب أولاً، وقد تظهر معظم المعادن والسبائك تآكلًا بين الحبيبات في بعض الوسائط المسببة للتآكل.

 

تآكل الشقوق

يشير تآكل الشقوق إلى حدوث تآكل مرقط في شقوق أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو نوع من التآكل الموضعي. قد يحدث في شقوق ركود المحلول أو في سطح التدريع. قد تتشكل مثل هذه الفجوات عند الوصلات من المعدن إلى المعدن أو من المعدن إلى اللافلز، على سبيل المثال، عند المسامير، والمسامير، والحشيات، ومقاعد الصمامات، والرواسب السطحية السائبة.

 

التآكل العام

تآكل موحد على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ. قد يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ تآكلًا عامًا في الأحماض والقواعد القوية. عندما يحدث تآكل عام، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ يصبح رقيقًا تدريجيًا وحتى يفشل، وهو أمر لا يثير الكثير من القلق لأنه يمكن التنبؤ بهذا التآكل عادة عن طريق اختبار غمر بسيط. يمكن القول أن الفولاذ المقاوم للصدأ يشير إلى مقاومة الفولاذ للتآكل في الغلاف الجوي ووسط التآكل الضعيف، ومعدل التآكل أقل من 0.01 مم / سنة، أي "مقاومة كاملة للتآكل"؛ يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يقل معدل تآكله عن 0.1 ملم في السنة "مقاومًا للتآكل".