ورق استیل 321 چیست ؟ چه کاربردهایی دارد ؟
ویژگی های ورق استیل 321 چیست ؟ چرا به آن ضد سایش میگویند ؟
- 22/10/1399 28/5/1402
معرفی ورق استنلس استیل 321
جهت خرید ورق استیل بصورت ورق ارجینال یا کویل استیل می توانید از طریق شماره تماس : 02188175909 با کارشناسان بخش فروش توان فلز تماس بگیرید.
فهرست موضوعات
معرفی ورق استیل 321
ورق استیل 321 یک فولاد زنگ نزن (استنلس استیل) آستنیتی بوده و همچون دیگر رده های آلیاژی سری 300 فاقد خاصیت مغناطیسی است. ورق استیل 321 که به استیل ضد سایش نیز معروف است ترکیب مشابهی با گرید 304 (ورق استیل نگیر) دارد. عمده ترین تفاوت این دو فولاد زنگ نزن مربوط به حضور تیتانیم در ترکیب شیمیایی ورق استیل 321 است. حضور تیتانیم در ساختار این فولاد منجر به کاهش رسوب زایی کاربیدها و افزایش مقاومت به خوردگی بین دانه ای در محدوده دمایی 425 الی 816 درجه سانتی گراد حین سرویس دهی و جوشکاری می شود. در حالی که یکی از معضلات انواع استنلس استیل های آستنیتی زایی رسوب زایی کاربید کروم در این محدوده دمایی و به تبع آن خوردگی بین دانه ای (intergranular corrosion) است. درحالی که این رده ی آلیاژی قابلیت بکارگیری و سرویس دهی در این محدوده دمایی را دارد. همچنین استیل 321 دارای خواص دمابالای بهتری همچون خواص خزشی و استحکامی در مقایسه با گرید 304 می باشد. به همین دلیل قیمت ورق استیل 321 در مقایسه با گرید 304 بالاتر است. این گرید از فولادهای زنگ نزن در دماهای برودتی (زیر صفر درجه سانتی گراد) چقرمگی عالی از خود نشان می دهد.
آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 321
در جدول زیر ترکیب شیمیایی استنلس استیل 321 ارائه شده است. همانطورکه ملاحظه می شود در این جدول اطلاعات مربوط به آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 321 و (H) 321 نشان داده شده است. گرید (H) 321 نسبت به استیل 321 کربن بیشتری داشته و به همین دلیل (دارا بودن کربن بیشتر) در دماهای بالا خواص استحکامی بهتری دارد.
| Grade | C | Mn | Si | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Other | |
| 321 | min | - | 2.00 | 0.75 | 0.045 | 0.030 | 17.0 | - | 9.0 | 0.10 | TAI=5(C+N) |
| max | 0.08 | 19.0 | 12.0 | 0.70 | |||||||
| 321H | min | 0.04 | 2.00 | 0.75 | 0.045 | 0.030 | 17.0 | - | 9.0 | - | Ti=4(C+N) |
| max | 0.10 | 19.0 | 12.0 | 0.70 |
خواص مکانیکی ورق استیل 321
| Grade | Tensile Strenth(Mpa) min | Yield Strength proof(Mpa) min | Elongation(% in 50 mm) min | Hardness | |
| Rockwell B(HR) max | Brinell (HB) max | ||||
| 321 | 515 | 205 | 40 | 95 | 217 |
| 321H | 515 | 205 | 40 | 95 | 217 |
خواص فیزیکی ورق استیل 321
| Grade | Density(kg/m3 | Elastic Modulus(Gpa) | Mean Coefficient of Thermal Expansion | Thermal Conductivity | Spwcific Heat 0-100 0C | Electrival Resistivity | |||
| 0-100 0C | 0-315 0C | 0-538 0C | at 100 0C | at 500 0C | |||||
| 321 | 8027 | 193 | 16.6 | 17.2 | 18.6 | 16.1 | 22.2 | 500 | 720 |
مقاومت به خوردگی ورق استیل 321
عمده ترین ویژگی و مزیت ورق استیل 321 نسبت به گرید 304 مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای است. معمولا یکی از مشکلات و معضلات استنلس استیل های آستنیتی سری 300 پدیده رسوب زایی کاربید کروم و وقوع خوردگی بین دانه ای در محدوده دمایی 425 تا (C) 860 می باشد. این پدیده که تحت عنوان sensitization از آن یاد می شود عمدتا حین جوشکاری و سرویس دهی طولانی مدت در محدوده دمایی فوق الذکر به وقوع می پیوندد. معمولا در بازه دمایی اشاره شده کروم موجود در ترکیب استیل که باید صرف تشکیل لایه پسیو شود با کربن ترکیب شده و رسوبات کاربید کروم را تشکیل می دهند. این رسوبات در مرزدانه ها رسوب زایی می کنند و منجر به وقوع خوردگی می شوند. جهت جلوگیری از این پدیده حین فرایند جوشکاری، گریدهای کم کربن همچون ورق استیل (L) 304 توسعه یافتند. اما بکارگیری گریدهای کم کربن این مشکل را در شرایط کاری طولانی مدت در بازه دمایی 425 تا (C) 860 باشد، حل نمی کنند. از این رو گریدهایی همچون 321 و 347 که دارای عناصری نظیر تیتانیم و نیوبیوم هستند توسعه یاقته و تجاری شدند. ورق استیل 321 در ساختار خود دارای تیتانیم بوده و در مقابل خوردگی بین دانه ای نسبت به دیگر استیل های آستنیتی سری 300 مقاوم تر است. دلیل این امر این است که تیتانیم در مقایسه با کروم میل ترکیبی بیشتری با کربن دارد و با تشکیل کاربید تیتانیم از رسوب زایی کاربید کروم جلوگیری می کند. همچنین رسوبات کاربید تیتانیم بر خلاف کاربید کروم در مرزدانه ها رسوب زایی نمی کنند و در وسط دانه تشکیل می شوند.
به طور کلی رفتار ورق استیل 321 در مقابل خوردگی مشابه با گرید 304 و (L) 304 در حالت آنیل بوده به غیر از زمانی که در معرض خوردگی بین دانه ای قرار می گیرد. به عنوان مثال این آلیاژ مانند استیل 304 دارای مقاومت به خوردگی خوبی در برابر آب آشامیدنی حاوی کلر و در دمای محیط، تا میزان (mg/L) 200 کلر مقاوم است. زمانی که دمای آب به 60 درجه سانتی گراد می رسد این مقاومت به خوردگی تا میزان (mg/L) 150 کلر، کاهش می یابد. همچنین زمانی که در محیط های هالیدی قرار می گیرد مشابه با گرید 304 در معرض خوردگی تنشی (SCC) قرار دارد. البته در برابر خوردگی های تنشی ناشی از پلی تیونیک اسید در محیط های هیدروکربنی مقاوم است. ترکیباتی که به عنوان پلی تیونیک اسید شناخته می شوند مخلوطی از سولفید هیدروژن، سولفیدهای فلزی، آب، هوا و اکسیژن می باشند. معمولا سولفیدهای موجود در ترکیب این اسید منجر به وقوع خوردگی تنشی می شود. پالایشگاه ها یکی از محیط هایی در معرض خوردگی های ناشی پلی تیونیک اسید می باشد. فرایندهای پالایش نفت نیز معمولا تحت شرایط خوردنده، دما و فشار بالا انجام می شود و امکان وقوع خوردگی بین دانه ای نیز وجود دارد. بنابراین متریالی که در ساخت تجهیزات مرتبط با پالایش نفت استفاده می شود می بایست در برابر خوردگی های ناشی از پلی تیونیک اسید مقاوم بوده و همچنین تحت دما و فشار بالا از دوام معقولی برخوردار باشد. به همین جهت در ساخت این قبیل تجهیزات از ورق استیل 321 استفاده می شود. زیرا این گرید در برابر خوردگی بین دانه ای و خوردگی تنشی ناشی از پلی تیونیک اسید مقاوم بوده و خواص استحکامی مناسبی نیز در دماهای بالا دارد.
این نکته را نیز باید گفت که استیل 321 در برابر اکثر اسیدهای آلی رقیق شده در دماهای متوسط، در برابر اسید فسفریک خالص در دمای پایین و محلول های رقیق شده از این اسید تا غلظت 10 درصد در دماهای بالا مقاوم است.
مقاومت به حرارت ورق استیل 321
ورق استیل 321 دارای استحکام و پایداری فازی بالا، مقاومت به اکسیداسیون و سایش تا دمای 900 درجه سانتی گراد است. این فولاد در سرویس دهی های پیوسته تا دمای 925 درجه سانتی گراد و در سرویس دهی های متناوب تا 900 درجه سانتی گراد مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. به همین دلیل در این محدوده دمایی مورد استفاده قرار می گیرد. در قسمت قبل در مورد خوردگی بین دانه ای و اینکه چرا فولاد زنگ نزن 321 نسیت به دیگر گریدهای سری 300 همچون استیل 304 در برابر این نوع خوردگی مقاوم بوده، صحبت شد. اما علاوه بر موارد اشاره شده این نکته را باید اشاره نمود که ورق استیل 321 در دماهای بالا خواص خزشی (creep)، استحکامی و تنش گسیختگی (stress rupture) بهتری نیز نسب به گرید 304 دارد. همین ویژگی سبب کاربرد آن در ساخت بویلر و مخازن تحت فشار شده است.
عملیات حرارتی ورق استیل 321
عملیات تنش زدایی ورق استیل 321 معمولا در دمای 700 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت انجام می گیرد. نحوه سرد کردن پس از این نوع عملیات نیز در هوا می باشد.
سیکل عملیات آنیل ورق استیل 321 شامل حرارت دهی در محدوده دمایی 950 الی 1120 و سرمایش سریع جهت دستیابی به حداکثر مقاومت به خوردگی می باشد.
زمانی که کاربردر در دمای 425 درجه سانتی گراد مد نظر باشد، یک نوع عملیات حرارتی در محدوده دمایی 870 الی 900 به مدت یک ساعت و به ازای هر 25 میلی متر ضخامت انجام می شود. معمولا سرمایش در هوا نیز پس از این نوع عملیات حرارتی انجام می شود.
جوش پذیری ورق استیل 321
ورق استیل 321 دارای قابلیت جوشکاری به وسیله تمامی روش های ذوبی با فیلر و بدون فیلر را دارد. معمولا طبق استاندارد AS 1554.6 از گرید 347 و (Si) 347 به عنوان فیلرجهت جوشکاری استنلس استیل 321 استفاده می شود. این گرید جوش پذیری قایل مقایسه ای با گریدهای 304 و (L) 304 داشته با این تفاوت که به خاطر دارابودن تیتانیم مقاومت بیشتری در برابر رسوب زایی کاربیدها دارد.
کاربردهای ورق استیل 321
همانطورکه در قسمت های قبل نیز اشاره شد مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای در محدوده دمایی 425 الی (C) 860 عمده ترین دلیل توسعه یافتن این آلیاژ بوده است و بیشتر نیز در این بازه دمایی بکارگیری می شود. به همین دلیل برای بکارگیری در ساخت تجهیزات صنایع غذایی، لبنی و دارویی که تحت دمای بالا به ویژه محدوده دمایی فوق الذکر کار می کنند مورد استفاده واقع می شود. به طور کلی ورق استیل 321 به خاطر خواص استحکامی مناسب، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون در دمای بالا، معمولا برای کاربردهای تا دمای (C) 900 مناسب می باشد. از این رو در ساخت قطعات کوره، مبدل های حرارتی، بویلرها، تجهیزات صنایع شیمیایی، پالایشی و نیروگاهی مورد استفاده قرار می گیرد. ساخت قطعات موتورهای هوایی یکی دیگر از کاربردهای این گرید از استنلس استیل های سری 300 می باشد.
قیمت ورق استیل 321
یکی از مهمترین عواملی که منجر به تفاوت قیمت مقاطع تولیدی از فولادهای زنگ نزن همچون ورق استیل می شود، عناصر موجود در ترکیب شیمیایی این فولادهاست. معمولا استنلس استیل ها بر حسب ساختار فازی در پنج گروه طبقه بندی می شوند. ساختارهای فازی نیز معمولا بر اساس عناصر آلیاژی موجود در ترکیب شیمیایی استنلس استیل ها تعیین می شود. عناصر آلیاژی اصلی در ترکیب استنلس استیل های آستیتی سری 300 نیز کروم و نیکل می باشد که تمامی گریدها در این خانواده آلیاژی مقادیری از این عناصر را در ترکیب شیمیایی خود دارند. بنابراین می توان گفت که در این گروه از فولادهای زنگ نزن هر رده آلیاژی که کروم و نیکل بیشتری داشته باشد قیمت بالاتری نیز دارد. اما در برخی از این فولادها همچون استیل های 304 و 321 مقادیر عناصر کروم و نیکل تفاوت شایانی نداشته و شاید این سوال مطرح شود که چرا قیمت ورق استیل 321 نسبت به استیل 304 بیشتر است. در پاسخ به این سوال باید گفت که گرید 321 حاوی مقادیری از تیتانیم در ترکیب خود بوده در حالی که استیل 304 فاقد این عنصر است. به همین خاطر قیمت ورق استیل 321 نسبت به این گرید بیش تر می باشد. در مورد نقش تیتانیم و تاثیری که بر خواص استیل 321 می گذارد هم در قسمت های قبلی صحبت شد. علاوه بر تفاوت قیمتی که بر حسب ترکیب شیمیایی در بین انواع رده های آلیاژی از فولادهای زنگ نزن وجود دارد پارامتر های دیگری نیز وجود دارند که بر قیمت گذاری این فولادها موثر هستند. به عنوان مثال ضخامت، سطح پرداخت پایانی، نوسانات ارزی، میزان عمده بودن بار، برند تولیدی و..... دیگر عواملی هستند که بر تعیین قیمت ورق استیل تاثیرگذارند.
خرید ورق استیل 321
امروزه استنلس استیل ها مورد توجه و خواست بسیاری از شاخه های صنعتی از صنایع نیروگاهی، پالایشی تا تولیدکنندگان لوازم خانگی و تجهیزات صنعت غذا و دارو هستند. بدیهی است که کیفیت متریال مورد استفاده در هر یک از این حوزه ها بر کیفیت محصول نهایی موثر خواهد بود. فعالان صنعتی نیز به دنبال متریال مناسب بوده تا با حفظ و ارتقای کیفیت تولیدات خود، بازار مصرف و مشتری های خود را از دست ندهند. از طرفی به این نکته نیز باید اشاره کرد که فولادهای زنگ نزن در کشور تولید نمی شوند. بنابراین جهت خرید این فولادها می بایست به شرکت های واردات کننده فعال در این زمینه رجوع کرد. در بین کمپانی های وارد کننده استنلس استیل، مجموعه بازرگانی توان فلز دارای سی سال تجربه و سابقه در زمینه واردات انواع ورق استیل بوده که توانسته طی سه دهه اخیر نیاز واحدهای صنعتی و تولیدی به این فولادها را برطرف نماید. لازم به ذکر است که برندهای موجود در محصولات شرکت توان فلز فارغ از برندهای روتین در بازار می باشد. به عنوان مثال ورق استیل 321 در این مجموعه از کمپانی های آسرینوکس، اتوکمپو و کلمبوس که برترین تولید کننده های استنلس استیل در دنیا هستند تامین می گردد.
همانطورکه اشاره شد در تولید یک محصول صنعتی انتخاب ماده نقشی کلیدی و اساسی را ایفا می کند. در این راستا در شرکت توان فلز جهت اطمینان خاطر خریداران، هنگام خرید ورق استیل، سرتیفیکیت (سرتیفیکیتی که توسط کارخانه تولید کننده برای همان متریال صادر شده) مربوطه نیز به مشتری ارائه می شود. جهت استعلام قیمت و سفارش خرید ورق استیل می توانید با کارشناسان بخش فروش در مجموعه بازرگانی توان فلز ارتباط برقرار نمائید.