321 और321H स्टेनलेस स्टील प्लेटदोनों उत्कृष्ट टाइटेनियम स्थिरीकृत ऑस्टेनिटिक ग्रेड हैं, लेकिन वे समान नहीं हैं। इस आलेख में, आप देखेंगे कि उनकी रासायनिक संरचना, यांत्रिक गुण, उच्च तापमान व्यवहार और वास्तविक विश्व उपयोग किस प्रकार भिन्न हैं।
321 और 321H क्या हैं?
321 और 321H दोनों ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील हैं जो टाइटेनियम स्थिर हैं। स्थिरीकरण का मतलब है कि मिश्र धातु में टाइटेनियम (आमतौर पर 5× कार्बन सामग्री, न्यूनतम 0.10%) जोड़ा जाता है।
क्रोमियम की तुलना में टाइटेनियम में कार्बन के प्रति अधिक मजबूत आकर्षण होता है। जब स्टील को गर्म किया जाता है (वेल्डिंग या उच्च तापमान सेवा के दौरान), तो टाइटेनियम पहले कार्बन को पकड़ता है, जिससे हानिरहित टाइटेनियम कार्बाइड बनता है। यह अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम कार्बाइड के निर्माण को रोकता है - जो अंतर-कणीय क्षरण का कारण होता है (जिसे अक्सर "वेल्ड क्षय" कहा जाता है)।
इसलिए दोनों ग्रेड संवेदीकरण का विरोध करते हैं। लेकिन 321H को विशेष रूप से उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जहां रेंगने की शक्ति और तनाव टूटना गुण महत्वपूर्ण हैं।
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विशेषता |
321 |
321H |
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यूएनएस नंबर |
S32100 |
S32109 |
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कार्बन सामग्री |
0.08% से कम या उसके बराबर |
0.04 – 0.10% |
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टाइटेनियम सामग्री |
5×C से अधिक या उसके बराबर |
4×(C+N) से 0.70 अधिकतम से अधिक या उसके बराबर |
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प्राथमिक शक्ति तंत्र |
समाधान सुदृढ़ीकरण |
समाधान + कार्बाइड अवक्षेपण सुदृढ़ीकरण |
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के लिए सर्वोत्तम |
सामान्य उच्च तापमान सेवा (1500 डिग्री फ़ारेनहाइट तक) |
दीर्घावधि, भार{{1}उच्च तापमान सहन करने वाली सेवा (1000 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर) |
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पोस्ट वेल्ड ताप उपचार? |
आवश्यक नहीं |
आवश्यक नहीं |
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विशिष्ट अनुप्रयोग |
विमान निकास ढेर, रासायनिक उपकरण, हीट एक्सचेंजर्स |
बॉयलर, दबाव पोत, सुपरहीटर, रिफाइनरी पाइपिंग |
रासायनिक संरचना: कार्बन अंतर
नीचे दी गई तालिका एएसटीएम ए240 के अनुसार प्रमुख रासायनिक अंतर दिखाती है।
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तत्व |
321 (S32100) |
321H (S32109) |
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कार्बन (सी) |
0.08% से कम या उसके बराबर |
0.04 – 0.10% |
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क्रोमियम (Cr) |
17.0 – 19.0% |
17.0 – 19.0% |
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निकेल (नी) |
9.0 – 12.0% |
9.0 – 12.0% |
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टाइटेनियम (टीआई) |
5×C से अधिक या उसके बराबर |
4×(C+N) मिनट से अधिक या उसके बराबर, 0.70 अधिकतम |
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मैंगनीज (एमएन) |
2.00% से कम या उसके बराबर |
2.00% से कम या उसके बराबर |
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सिलिकॉन (Si) |
0.75% से कम या उसके बराबर |
0.75% से कम या उसके बराबर |
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फास्फोरस (पी) |
0.045% से कम या उसके बराबर |
0.045% से कम या उसके बराबर |
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सल्फर (एस) |
0.030% से कम या उसके बराबर |
0.030% से कम या उसके बराबर |
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नाइट्रोजन (एन) |
0.10% से कम या उसके बराबर |
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स्रोत: एएसटीएम ए240/ए240एम
संख्याएँ आपको क्या बताती हैं:
321 0.08% तक कार्बन की अनुमति देता है लेकिन इसकी कोई निचली सीमा नहीं है। वह अतिरिक्त कार्बन, जब टाइटेनियम के साथ मिलकर उच्च तापमान सेवा के दौरान अधिक टाइटेनियम कार्बाइड बनाता है। ये कार्बाइड अनाज की सीमाओं को "पिन" करते हैं और उन्हें तनाव के तहत फिसलने से रोकते हैं - एक तंत्र जिसे वर्षा सुदृढ़ीकरण कहा जाता है। यही कारण है कि 321H में 321 की तुलना में अधिक रेंगने की ताकत होती है।
यांत्रिक गुण: कमरे का तापमान बनाम उच्च तापमान
कमरे के तापमान पर, 321 और 321H में लगभग समान यांत्रिक गुण होते हैं। एक बार तापमान 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट (537 डिग्री) से अधिक हो जाने पर अंतर नाटकीय हो जाता है।
कमरे के तापमान के गुण (वापसी योग्य स्थिति)
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संपत्ति |
321 |
321H |
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तन्यता ताकत (न्यूनतम) |
75 केएसआई (515 एमपीए) |
75 केएसआई (515 एमपीए) |
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उपज शक्ति (0.2% ऑफसेट, न्यूनतम) |
30 केएसआई (205 एमपीए) |
30 केएसआई (205 एमपीए) |
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बढ़ाव (न्यूनतम) |
40% |
40% |
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कठोरता (अधिकतम) |
217 एचबीडब्ल्यू |
217 एचबीडब्ल्यू |
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लोच का मापांक |
28.0 × 10³ केएसआई (193 जीपीए) |
28.0 × 10³ केएसआई (193 जीपीए) |
स्रोत: एएसटीएम ए240, एएसएमई एसए 240
उच्च-तापमान गुण
"एच" ग्रेड विशेष रूप से ऊंचे तापमान सेवा के लिए डिज़ाइन किया गया है। एएसएमई अनुभाग II, भाग डी के अनुसार उच्च तापमान पर स्वीकार्य तनाव की तुलना नीचे दी गई है।
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तापमान (डिग्री एफ) |
321 स्वीकार्य तनाव (केएसआई) |
321एच स्वीकार्य तनाव (केएसआई) |
अंतर |
|
800 |
18.7 |
18.7 |
कोई नहीं |
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1000 |
14.5 |
14.5 |
कोई नहीं |
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1200 |
8.8 |
9.6 |
+9% |
|
1300 |
5.4 |
6.9 |
+28% |
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1400 |
3.0 |
4.8 |
+60% |
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1500 |
1.5 |
2.8 |
+87% |
डेटा स्रोत: एएसएमई बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड, खंड II, भाग डी
इसका क्या मतलब है: 1500 डिग्री फ़ारेनहाइट (816 डिग्री) पर, 321एच 321 की तुलना में 87% अधिक तनाव को सुरक्षित रूप से संभाल सकता है। यह उन उपकरणों के लिए एक बड़ा अंतर है जो लगातार लोड के तहत काम करते हैं - जैसे सुपरहीटर ट्यूब या पेट्रोकेमिकल संयंत्र में दबाव पोत।
रेंगने की ताकत की तुलना
रेंगना धीमी, स्थायी विकृति है जो तब होती है जब धातु को उच्च तापमान पर तनाव में रखा जाता है। लंबी अवधि की सेवा के लिए, रेंगने की शक्ति अक्सर छोटी अवधि की तन्य शक्ति से अधिक महत्वपूर्ण होती है।
10,000 पीएसआई के तनाव के तहत 1200 डिग्री फ़ारेनहाइट (649 डिग्री) पर:
321 लगभग 5,000 घंटों के बाद टूट जाएगा
321एच लगभग 10,000 घंटों के बाद टूट जाएगा - जीवन से दोगुना।
1400 डिग्री फ़ारेनहाइट (760 डिग्री) पर 5,000 साई से कम:
लगभग 1,000 घंटों में 321 टूटना
321H 3,000 घंटे से अधिक समय तक चलता है।
यही कारण है कि दबाव पोत कोड (एएसएमई धारा VIII) को दीर्घकालिक उच्च तापमान सेवा के लिए 321H के उपयोग की आवश्यकता होती है, जब रेंगना एक डिजाइन विचार है।
भौतिक गुण
दोनों ग्रेड लगभग समान भौतिक गुण साझा करते हैं क्योंकि उनकी आधार रचनाएँ बहुत समान हैं।
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संपत्ति |
321 / 321H |
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घनत्व |
7.92 – 8.03 ग्राम/सेमी³ (0.286 – 0.290 पौंड/इंच³) |
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पिघलने की सीमा |
1400 - 1425 डिग्री (2550 - 2600 डिग्री एफ) |
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तापीय चालकता (100 डिग्री पर) |
16.2 W/m·K |
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विशिष्ट ताप क्षमता (500 डिग्री पर) |
540 जे/किग्रा·के |
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विद्युत प्रतिरोधकता (20 डिग्री पर) |
0.73 µΩ·m |
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थर्मल विस्तार गुणांक (20-1000 डिग्री) |
16.6×10⁻⁶/डिग्री |
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चुंबकीय गुण |
एनील्ड स्थिति में गैर -चुंबकीय |
एनीलिंग के बाद दोनों ग्रेड गैर-चुंबकीय रहते हैं। ठंडा काम करना (झुकना, लुढ़कना) थोड़ा चुंबकत्व उत्पन्न कर सकता है, लेकिन यह उच्च तापमान प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है।
संक्षारण प्रतिरोध
क्योंकि दोनों ग्रेड टाइटेनियम स्थिर हैं, वे इंटरग्रेनुलर जंग के लिए समान प्रतिरोध प्रदान करते हैं। वेल्डिंग के बाद या 800-1600 डिग्री फ़ारेनहाइट (425-870 डिग्री) के बीच तापमान के संपर्क में आने के बाद कोई भी "वेल्ड क्षय" से पीड़ित नहीं होगा।
अन्य संक्षारक वातावरण में:
- सामान्य क्षरण:दोनों निरंतर सेवा में लगभग 1500 डिग्री फ़ारेनहाइट (816 डिग्री) और रुक-रुक कर 1600 डिग्री फ़ारेनहाइट (871 डिग्री) तक ऑक्सीकरण और स्केलिंग का विरोध करते हैं।
- एसिड प्रतिरोध:दोनों में तनु एसिड के प्रति समान प्रतिरोध है, लेकिन कोई भी मजबूत कम करने वाले एसिड (जैसे हाइड्रोक्लोरिक या गर्म सल्फ्यूरिक) के लिए उपयुक्त नहीं है।
- क्लोराइड तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी):सभी ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की तरह, 321 और 321एच दोनों 140 डिग्री फ़ारेनहाइट (60 डिग्री) से ऊपर गर्म क्लोराइड समाधान में दरार कर सकते हैं। उच्च तापमान पर समुद्री जल या नमकीन पानी की सेवा के लिए, डुप्लेक्स या सुपर ऑस्टेनिटिक ग्रेड पर विचार करें।
महत्वपूर्ण नोट: दोनों ग्रेडों का संक्षारण प्रतिरोध समाधान एनील्ड स्थिति (1850-2050 डिग्री एफ / 1010-1120 डिग्री तक गर्म और तेजी से ठंडा) में सबसे अच्छा है। टाइटेनियम स्थिरीकरण के कारण, पोस्ट वेल्ड ताप उपचार की आवश्यकता नहीं होती है - 304 या 304H जैसे गैर-स्थिर ग्रेड पर एक बड़ा लाभ।
वेल्डेबिलिटी और फैब्रिकेशन
321 और 321एच दोनों खूबसूरती से वेल्ड करते हैं। उन्हें टीआईजी, एमआईजी, स्टिक या जलमग्न आर्क वेल्डिंग का उपयोग करके जोड़ा जा सकता है। मैचिंग फिलर धातुओं का उपयोग करें: टीआईजी/एमआईजी के लिए ईआर321 और स्टिक वेल्डिंग के लिए ई347 (या ई321)। टाइटेनियम वेल्ड पूल को स्थिर करता है, जिससे गर्मी प्रभावित क्षेत्र में क्रोमियम कार्बाइड वर्षा को रोका जा सकता है।
किसी भी ग्रेड के लिए पहले से गरम करने की आवश्यकता नहीं है, यहां तक कि मोटे खंडों पर भी। पोस्ट -वेल्ड ताप उपचार की भी आवश्यकता नहीं है - आप संवेदीकरण के बारे में चिंता किए बिना वेल्ड कर सकते हैं और उपकरण को सीधे उच्च तापमान सेवा में डाल सकते हैं।
निर्माण और मशीनिंग: दोनों जल्दी से सख्त होने का काम करते हैं। मशीनिंग के लिए तेज़ उपकरण, कम काटने की गति और प्रचुर मात्रा में शीतलक का उपयोग करें। ठंड से निर्माण (झुकने, लुढ़कने) के लिए, स्प्रिंगबैक की अनुमति दें - 321H, इसके थोड़े अधिक कार्बन के साथ, इसे बनाना थोड़ा कठिन हो सकता है।
मानक और विशिष्टताएँ
हमेशा सही ग्रेड की पुष्टि करने वाले मिल टेस्ट सर्टिफिकेट (एमटीसी) का अनुरोध करें।
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मानक |
321 |
321H |
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एएसटीएम ए240/ए240एम |
प्लेट, चादर, पट्टी |
प्लेट, चादर, पट्टी |
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एएसएमई एसए 240 |
दबाव पोत अनुप्रयोग |
दबाव पोत अनुप्रयोग |
|
यूएनएस |
S32100 |
S32109 |
|
एन |
1.4541 |
1.4912 (उच्च तापमान) |
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ऐसी |
321 |
321H |
|
एम्स |
5510, 5570, 5645 |
5511, 5571 |
अनुप्रयोग: कब किसका उपयोग करें?
321 (मानक) चुनें जब:
तापमान मध्यम है - निरंतर सेवा के लिए लगभग 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट (537 डिग्री) से नीचे।
आपको अधिकतम रेंगने की शक्ति की आवश्यकता नहीं है - उदाहरण के लिए, निकास ढेर में, भट्ठी के हिस्से जो भारी लोड नहीं होते हैं, या कम दबाव में काम करने वाले हीट एक्सचेंजर्स में।
उपकरण में चक्रीय हीटिंग और कूलिंग दिखाई देगी - 321H की तुलना में 321 थर्मल थकान के प्रति थोड़ा अधिक प्रतिरोधी है क्योंकि इसमें कम कार्बाइड हैं।
लागत एक कारक है - 321 आमतौर पर 321एच की तुलना में कम महंगा और अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध है।
321H चुनें जब:
तापमान 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट (537 डिग्री) से अधिक है - विशेष रूप से 1200 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर जहां रेंगना चिंता का विषय बन जाता है।
उपकरण निरंतर तनाव में हैं - दबाव वाहिकाओं, बॉयलर सुपरहीटर ट्यूब, रिफाइनरी पाइपिंग और रासायनिक रिएक्टर।
लंबे समय तक सेवा जीवन की आवश्यकता होती है - 321H उच्च तापमान पर 321 की तुलना में एक घटक के जीवन को दोगुना या तिगुना कर सकता है।
एएसएमई कोड के लिए "एच" ग्रेड की आवश्यकता होती है - कई बॉयलर और दबाव पोत कोड ऊंचे तापमान सेवा के लिए एच ग्रेड के उपयोग को अनिवार्य करते हैं।
आप मोटे खंडों की वेल्डिंग कर रहे हैं - 321H में थोड़ा अधिक कार्बन गर्मी प्रभावित क्षेत्र में बेहतर उच्च तापमान शक्ति प्रदान करता है।
निष्कर्ष
321 और 321H स्टेनलेस स्टील प्लेटों के बीच का अंतर कार्बन सामग्री के कारण आता है।
321 लगभग 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट (537 डिग्री) तक के अनुप्रयोगों के लिए एक उत्कृष्ट, बहुमुखी टाइटेनियम-स्थिर स्टेनलेस स्टील है। यह अंतर-दानेदार जंग का प्रतिरोध करता है, आसानी से वेल्ड हो जाता है, और वेल्ड के बाद गर्मी उपचार की आवश्यकता नहीं होती है।
321H उच्च कार्बन संस्करण है जिसे 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट (537 डिग्री) से ऊपर के तापमान पर दीर्घकालिक, लोड-असर सेवा के लिए डिज़ाइन किया गया है। 1500 डिग्री फ़ारेनहाइट पर, यह मानक 321 के स्वीकार्य तनाव से लगभग दोगुना प्रदान करता है, जिससे यह उच्च दबाव, उच्च तापमान वाले उपकरणों के लिए एकमात्र सुरक्षित विकल्प बन जाता है।
तो आपको कौन सा खरीदना चाहिए?
यदि आपका ऑपरेटिंग तापमान 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट से कम है और रेंगना कोई डिज़ाइन चिंता का विषय नहीं है, तो मानक 321 पूरी तरह से पर्याप्त है। यदि आपका उपकरण महत्वपूर्ण दबाव या दबाव में लगातार 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर चलेगा, तो 321एच बेहतर विकल्प है।
