۲۰ دی ۱۳۹۹ رویا سبزعلی ۰
به اشتراک‌ گذاری

آشنایی با خواص ورق استیل ۳۲۱ و کاربرد آن در صنعت

ورق استیل ۳۲۱ از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی و از نوع فولادهای نگیر است. این بدین معناست که این ورق جذب آهنربا نمی‌شود. فولاد زنگ نزن ۳۲۱ یک فولاد زنگ نزن مقاوم به حرارت است که در صنایع مختلف کاربرد دارد.  پایه آلیاژی فولاد ۳۲۱ ، فولاد زنگ نزن ۳۰۴ می‌باشد  که برای بهبود خواص آلیاژ ۳۰۴ و بهبود مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای توسعه یافته است.

ورق استیل ۳۲۱ دارای خواص عالی شکل‌پذیری، مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا، قابلیت جوشکاری خوب و مقاومت به خوردگی عالی است. قابلیت جوشکاری مناسب ورق استنلس استیل ۳۲۱ به دلیل پایدار شدن فولاد ۳۲۱ با تیتانیوم می‌باشد. افزودن تیتانیوم به این فولاد، مانع از تشکیل کاربید کروم در حین جوشکاری می‌شود.

از مشخصه‌های  ورق استیل ۳۲۱ ، کاربرد دما بالای آن است. ورق استیل ۳۲۱ در محیط‌های دما بالا و بین دماهای ۴۲۷ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد خواص خوبی را ارائه می‌دهد. در بین فولادهای زنگ نزن، استنلس استیل ۳۲۱ با توجه به اینکه به خوبی پولیش نمی‌شود، کاربرد دکوراتیو ندارد. برای آشنایی با فولادهایی که کاربرد دکوراتیو دارند و نحوه تولید ورق‌های دکوراتیو می‌توانید به مطلب قیمت ورق استیل دکوراتیو مراجعه کنید. در ادامه به معرفی استیل ۳۲۱،خواص آن و عوامل موثر بر قیمت ورق استیل ۳۲۱ می‌پردازیم.

ترکیب شیمیایی ورق استیل ۳۲۱

ورق استیل ۳۲۱ در ترکیب خود ۱۷ تا ۱۹ درصد کروم و ۹ تا ۱۲ درصد نیکل دارد. ترکیب شیمیایی این فولاد با درصد کروم و نیکل بالا موجب ایجاد خواص عالی مانند مقاومت به خوردگی خوب در این نوع استیل شده است.

نوع عناصر آلیاژی موجود در فولاد استنلس استیل و مقدار هر عنصر، بر خواص، کاربرد و قیمت استیل بسیار موثر است. در حالت کلی فولادهای زنگ نزن آستنیتی در ترکیب خود دارای ۱۶ تا ۳۰ درصد کروم و ۲ تا ۲۰ درصد نیکل هستند.

پایدارسازی فولاد ۳۲۱ با تیتانیوم

در هنگام جوشکاری هر مقطع فلزی، یک منطقه متاثر از حرارت در ناحیه جوشکاری ایجاد می‌شود. در جوشکاری فولادهای زنگ نزن در این ناحیه، کروم با کربن ترکیب شده و کاربید کروم را در مرز دانه‌ها تشکیل می‌دهد. این کاربید کروم به میزان قابل توجهی مقاومت به خوردگی را در این منطقه کاهش می‌دهد. یکی از کارهایی که می‌توان برای جلوگیری از کاهش تشکیل این کاربید کروم انجام داد، استفاده از آلیاژهای کم کربن مانند آلیاژ ۳۰۴L است.

راه موثرتر برای کمتر کردن میزان کاربید کروم در فولادها، افزودن تیتانیوم به فولاد به منظور پایدار کردن آن است. کربن تمایل بیشتری به ترکیب با تیتانیوم نشان می‌دهد. بنابراین کروم وارد واکنش با کربن نمی‌شود و در ساختار باقی می‌ماند و به مقاومت به خوردگی فلز کمک می‌کند. برای پایدار کردن فولاد ۳۲۱ باید مقدار تیتانیوم در آن، حداقل ۵ برابر میزان کربن موجود در فولاد باشد. کاهش احتمال خوردگی در ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) از مزیت‌های اصلی ورق استیل ۳۲۱ است.

استاندارد استیل ۳۲۱

استیل ۳۲۱ در استانداردهای AMS 5510 و ASTM A240 تولید می‌شود.

خواص ورق استیل ۳۲۱

از جمله کلیدی‌ترین خواص ورق استیل ۳۲۱ این است که وجود تیتانیوم در ترکیب شیمیایی آن، این فولاد را پایدار کرده و در مقابل رسوب کاربید در دمای بالا و اکسید شدن مقاوم می‌کند. این ورق استیل در محدوده دمایی ۴۲۷ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد و به خصوص در محیط‌های خورنده عملکرد خوبی دارد.

نوع پر کربن استیل ۳۲۱ (۳۲۱H) نیز وجود دارد که  به دلیل داشتن مقدار کربن بیشتر در ترکیب شیمیایی خود، استحکام دما بالای بیشتری نیز دارد. درنتیجه برای کاربردهای دما بالا در کاربردهای ساختمانی بهتر است که از استیل ۳۲۱ با مقدار کربن بالا (۳۲۱H) استفاده شود.

ورق استیل ۳۲۱ علاوه بر اینکه استحکام و مقاومت به خوردگی خوبی در دمای بالا دارد، در دماهای پایین نیز خواص خوبی را نشان می‌دهد. این گرید آلیاژی مانند بیشتر گریدهای آستنیتی، در دماهای زیر صفر هم استحکام و چقرمگی خود را حفظ می‌کند. این ویژگی باعث شده است که ورق استیل ۳۲۱ انتخاب مناسبی برای کاربردهای مختلف در محدوده کاربردی گسترده‌ای از تجهیزات پالایشگاه‌های نفتی تا سیستم اگزوز خودرو باشد.

مقاومت به خوردگی ورق استیل ۳۲۱

مقاومت به خوردگی ورق استیل ۳۲۱ در دمای محیط بسیار خوب است. اما این ورق، خواص خوردگی بسیار خوبی را نیز در دماهای بالا از خود نشان می‌دهد. همچنین در صنعت، برای اینکه به خواص خوردگی بهینه این فولاد در دمای بالا دست یابند، آن را آنیل می‌کنند.

خوردگی می‌تواند در تمامی فلزات رخ دهد. فولاد نیز از جمله فلزاتی است که ممکن است با قرار گرفتن در محیط‌های خورنده دچار خوردگی شود. حتی فولادهای زنگ نزن که به مقاومت به خوردگی بالا شهرت دارند نیز ممکن است در محیط‌های بسیار خورنده یا در دمای بالا دچار خوردگی شوند. از سوی دیگر، خاصیت مقاومت به خوردگی می‌تواند بر روی قیمت ورق استیل بسیار تاثیرگذار باشد.  بنابراین انتخاب نوع فولاد با توجه محیط کاربری آن، امری بسیار مهم است. برای اینکه انتخاب بهتر و مقرون به صرفه‌تری صورت گیرد، نیاز است تا محیط‌های خورنده و راه‌های مقابله با هر کدام از این محیط‌ها شناخته شود. پیشنهاد میکنیم برای آشنایی بیشتر با انواع خوردگی، مقاله مربوط به خوردگی فولاد را مطالعه نمایید.

مقاومت به خوردگی ورق استیل ۳۲۱ در شرایط عمومی خوردگی، خوردگی تنشی و خوردگی حفره‌ای مانند فولاد ۳۰۴ است اما در صورت تشدید هر کدام از این انواع خوردگی، بهتر است که از فولاد ۳۱۶ به جای استیل ۳۲۱ استفاده شود.

در شرایط خوردگی بین دانه‌ای، ورق استیل ۳۲۱ به دلیل داشتن تیتانیوم در ترکیب آن، عملکرد بهتری نسبت به اکثر فولادهای گرید ۳۰۰ به جز انواع کم کربن آن‌ها مانند ۳۱۶L، ۳۰۴L و ۳۱۷L دارد. برای آشنایی بیشتر با انواع فولادهای زنگ نزن مقاله حفاظت در برابر خوردگی و اکسیداسیون با فولاد استنلس استیل را بخوانید. خواندن این مقاله می‌تواند شما را در انتخاب آلیاژ مناسب برای محیط‌های خورنده مختلف راهنمایی کند.

تفاوت فولاد ۳۲۱ با ۳۰۴ و ۳۰۴L

همانطور که در بالا گفته شد، پایه آلیاژی فولاد ۳۲۱، استنلس استیل ۳۰۴ است. مقایسه ترکیب شیمیایی فولادهای ۳۲۱، ۳۰۴ و ۳۰۴L  نشان می‌دهد که درصد کروم و نیکل موجود در این آلیاژها بسیار مشابه هم است. تفاوت بین فولادهای ۳۲۱  و ۳۰۴ تا حدی مربوط به اختلاف اندکی در مقدار تیتانیوم و نیز مقدار کربن در ترکیب شیمیایی آن‌ها است.

مقدار کربن بالاتر ورق استیل ۳۲۱ موجب شده است تا این ورق، استحکام تسلیم و استحکام خستگی بیشتری نسبت به  استیل ۳۰۴ داشته باشد. علاوه بر این، مقاومت خزشی گرید ۳۲۱ از فولاد زنگ نزن، بیشتر از گرید ۳۰۴ است. مجموع این خواص مکانیکی خوب باعث شده است تا از ورق استیل ۳۲۱ در دماهای بالا استفاده شود و ماکزیمم دمای کاربری آن (۹۰۰ درجه سانتیگراد)، بیشتر از ماکزیمم دمای کاری فولاد ۳۰۴  (۴۲۶ درجه سانتیگراد) باشد. استیل ۳۰۴ در صنایع غذایی کاربرد گسترده‌ای دارد. برای آشنایی با کاربردهای آن، می‌توانید مطلب کاربرد استیل در صنایع غذایی را مطالعه کنید.

استنلس استیل ۳۰۴ کم کربن (۳۰۴L)  نیز مانند استیل ۳۲۱، در مواردی که به مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای نیاز است، کاربرد دارد.

روش تولید ورق استیل ۳۲۱

تولید ورق استیل ۳۲۱ با دو روش نورد گرم و سرد، انجام می‌شود. با توجه به کاربرد انواع ورق‌های استیل، مراحل مختلفی برای تولید این ورق‌ها تعریف می‌شود. روش تولید ورق‌ استیل با توجه به کاربرد آن، متفاوت بوده و از جمله مواردی است که بسیار موثر بر قیمت ورق استیل می‌باشد.

عملیات حرارتی استیل ۳۲۱

عملیات حرارتی استیل ۳۲۱  شامل عملیات حرارتی حل سازی (آنیل) است. به اینصورت که این فولاد تا محدوده دمایی ۹۵۰ تا ۱۱۲۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود و سپس به منظور دستیابی به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی به سرعت سرد می شود.

درحالیکه هدف اصلی آنیل، دست یافتن به نرمی و شکل‌پذیری بالاتر است. در مورد عملیات حرارتی آنیل می‌توانید در مطلب عملیات آنیلینگ یا آنیل کردن چیست، مطالعه کنید. فولاد استنلس استیل ۳۲۱ همچنین می‌تواند در محدوده دمایی رسوب کاربید (۴۲۷ تا ۸۱۶ درجه سانتیگراد)، بدون اینکه خوردگی بین دانه‌ای رخ دهد، آنیل و تنش‌گیری شود.

فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی در حین آنیل، معمولا تا محدوده دمایی ۱۱۰۰- ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شوند. تا اطمینان حاصل شود که همه کاربیدهای کروم موجود در فولاد حل شود. در نتیجه همه کروم موجود به صورت محلول در آستنیت درآید. سپس در سریع‌ترین حالت ممکن در آب کوئنچ شود. اما مقاطع نازک می‌توانند در هوا نیز سرد شوند. این سرد شدن سریع برای جلوگیری از تشکیل کاربید ضروری است. این فولاد آستنیتی آنیل شده دارای مقاومت به خوردگی مطلوبی در دمای محیط است اما در شرایط کاربرد در دمای بالا (بالاتر از ۴۳۰ درجه سانتیگراد) که امکان تشکیل دوباره کاربید کروم هست، مناسب نیست. و مقاومت به خوردگی خوبی در دماهای بالا ندارد. برای رفع این مشکل دو راه‌حل وجود دارد که عبارتند از:

  • استفاده از فولادهای زنگ نزن کم کربن مانند ۳۰۴L یا ۳۱۶L
  • استفاده از فولادهای پایدار شده با تیتانیوم مانند استیل ۳۲۱

فولادهای کم کربن در ساختار خود مقدار کربن کافی برای مصرف کروم موجود در آلیاژ را ندارند. بنابراین مقداری کروم در ساختار باقی می‌ماند که می‌تواند مقاومت به خوردگی را بهبود دهد. از طرفی در فولادهای پایدار شده با تیتانیوم،  به دلیل اینکه تیتانیوم  نسبت به کروم تمایل بیشتری به ترکیب شدن با کربن دارد، به عنوان یک پایدار کننده عمل می‌کند و کاربید تیتانیوم به جای کاربید کروم تشکیل می‌شود. بنابراین کروم باقیمانده در ساختار، به بهبود خاصیت خوردگی فولاد کمک می‌کند.

کاربرد ورق استیل ۳۲۱

ورق استیل ۳۲۱ معمولا در کاربردهای هوافضا، حرارتی، الکتریکی و ساختمانی کاربرد دارد. از جمله کاربردهای مهم این ورق در صنایعی است که به مقاومت به خوردگی بالا نیاز دارند. به همین خاطر این فولاد به طور گسترده‌ای در صنایع شیمیایی و پتروشیمی به کار می‌رود.

فولاد زنگ نزن ۳۲۱  به صورت ورق، میلگرد، مفتول، لوله و میله تولید شده و به بازار عرضه می‌شود. ضخامت‌های ورق استیل ۳۲۱ موجود در بازار، بین ۳/۰ تا ۵۰ میلی‌متر است. ضخامت ورق استیل بر روند تولید، عملیات‌های ثانویه‌ای که بر روی آن انجام می‌شود و نیز قیمت ورق استیل موثر است. متناسب با کاربرد ورق فولادی، عملیات ثانویه متفاوتی بر روی آن انجام می‌شود. در مورد انواع عملیات ثانویه بر روی ورق‌های فولادی، در مقاله ورق گالوانیزه چیست، بخوانید.

استنلس استیل ۳۲۱  برای بخش‌های مقاوم به حرارت مصالح ساختمانی و بخش‌هایی که در عملیات حرارتی با مشکل رو به رو هستند، استفاده می شود. ورق استیل ۳۲۱، قابلیت شکل‌پذیری خوب و خصوصیات جوشکاری برجسته‌ای دارد و به دلیل افزودن فلز تیتانیوم ، این ورق دارای مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای و استحکام دما بالای بهتری است. افزودن تیتانیوم به طور موثری تشکیل کاربید کروم را کنترل می‌کند. ورق استیل ۳۲۱ همچنین دارای مقاومت خزشی دما بالا و خواص مکانیکی خوب است.

عوامل موثر بر قیمت ورق استیل ۳۲۱

عوامل متعددی می‌تواند بر قیمت ورق استیل ۳۲۱ تاثیر داشته باشد. از مهم‌ترین مواردی که می‌تواند قیمت ورق استیل ۳۲۱ را تحت تاثیر قرار دهد، نوسانات ارزی است. این ورق استیل از جمله کالاهای وارداتی است. بنابراین با تغییر نرخ ارز در داخل کشور، قیمت ورق استیل ۳۲۱ نیز دچار تغییر می‌شود. در این شرایط به یک منبع معتبر نیاز دارید تا استعلام قیمت ورق را از طریق آن پیگیری کنید. برای اطلاع از قیمت ورق استیل به صورت دقیق و  کاملا به روز می‌توانید به سایت آیرومارت مراجعه کنید یا برای دریافت مشاوره خرید، با کارشناسان آیرومارت تماس بگیرید و راهنمایی‌های لازم را در خرید ورق استیل دریافت کنید. این کار به شما کمک می‌کند تا بهترین انتخاب را داشته باشید.

جوشکاری ورق استیل ۳۲۱

ورق استیل ۳۲۱ دارای قابلیت جوشکاری عالی با همه استانداردهای روش‌های ذوبی، با فلز پرکننده یا بدون فلز پرکننده است. جوشکاری از جمله روش‌های بسیار کاربردی برای اتصال فلزات می‌باشد که کاربرد گسترده‌ای نیز در صنعت دارد. آشنایی با روش‌های جوشکاری، مزایا و محدودیت‌های هر روش و نیز آگاهی از پرکاربردترین روش‌های جوشکاری، از جمله دانش‌های مهم در صنعت متالورژی محسوب می‌شود. این آگاهی ها می‌تواند شما را در انتخاب بهترین روش جوشکاری متناسب با نوع فلز یا حتی نوع مقطعی که می‌خواهید جوشکاری کنید، راهنمایی کند.

برای خواندن مقاله بسیار جامع جوشکاری و صفر تا صد انواع روش‌های آن کلیک کنید.

جوشکاری فولاد آستنیتی

در حالت کلی، فولادهای زنگ نزن آستنیتی به عنوان جوش‌پذیرترین استیل‌های پر آلیاژ محسوب می‌شوند. ورق استنلس استیل ۳۲۱  می‌تواند بدون این که مقاومت به خوردگی آن از بین رود، جوشکاری شود. این ورق در حالت کلی نیازی به آنیل بعد از جوشکاری ندارد، به جز در مواردی که از حساسیت بالایی برخوردار باشد. اما در حالت کلی عملیات پایدارسازی بعد از جوشکاری، در مواردی که کاربرد دما بالا نیاز است، توصیه می‌شود.

دو فاکتور مهم در جوشکاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی عبارتند از:

  • حفظ مقاومت در مقابل خوردگی
  • جلوگیری از ترک‌خوردگی

پایداری عناصر تثبیت‌کننده در ورق استیل ۳۲۱ در هنگام جوشکاری بسیار حائز اهمیت است.  فولاد ۳۲۱ در هنگام جوشکاری تمایل به از دست دادن تیتانیم دارد. فولاد با ساختار کاملا آستنیتی در هنگام جوشکاری، بسیار در معرض ترک خوردگی است. به این دلیل نوع ۳۲۱ طوری طراحی شده است که در انجماد مجدد آن، مقدار کمی فریت وجود دارد. این کار حساسیت به ترک خوردگی را به حداقل برساند. فولادهای زنگ نزن پایدار شده با کلمبیم (نیوبیم)، نسبت به فولادهای پایدار شده با تیتانیم، تمایل بیشتری به ترک گرم دارند.

به طور کلی فولاد استنلس استیل ۳۲۱، قابلیت جوشکاری قابل مقایسه‌ای با فولادهای زنگ نزن ۳۰۴ و ۳۰۴L دارد. تفاوت اصلی جوشکاری  آلیاژهای ۳۰۴ و ۳۰۴L با آلیاژ ۳۲۱ در این است که  افزودن تیتانیوم به این آلیاژ موجب کاهش و یا جلوگیری از رسوب کاربید در حین جوشکاری می‌شود و این امر قطعا بر روی قیمت استیل نیز تاثیر گذار است.

فولادهای جایگزین ورق استیل ۳۲۱

گریدهای آلیاژی جایگزین ورق استیل ۳۲۱، فولادهایی هستند که تقریبا دارای خواص مشابهی با فولاد ۳۲۱ می‌باشند. مثلا دارای خواصی مانند مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای یا خواص مکانیکی خوب در دمای بالا باشند. با توجه به نیاز خود و کاربرد مورد نظرتان می‌توانید ورق‌هایی از جنس‌های مختلف را به جای ورق استیل ۳۲۱ استفاده کنید. قیمت ورق استیل در گریدهای آلیاژی مختلف متفاوت است. بنابراین جایگزین کردن فولادهای با خواص مشابه، می‌تواند به شما کمک کند تا بهترین و مقرون به صرفه‌ترین انتخاب آلیاژ مورد نظرتان را انجام دهید. در این‌جا به برخی از فولادهایی که می‌توانند به جای ورق استیل ۳۲۱ استفاده شوند، اشاره شده است.

فولاد ۳۰۴L می‌تواند در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای است و نیازی به استحکام در دمای بالا نیست، استفاده شود.

گرید AtlasCR12: این آلیاژ می‌تواند در محدوده دمایی ۴۵۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد، مورد استفاده قرار گیرد.

۳۰۴H: در کاربردهای دما بالا و در محدوده دمایی ۶۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد، می‌توان از استیل ۳۰۴ پرکربن استفاده کرد.

۳۱۰: دمای کاربرد فولاد ۳۱۰، بالاتر از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد است که بسیار بیشتر از دمای کاربردی ۳۲۱ و ۳۲۱H است. در مقاله مربوط به فولاد نسوز، می‌توانید درباره خواص و انواع کاربرد استیل ۳۱۰ بخوانید.

گرید S30815 (253MA): دمای کاربردی آن تا حدود ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد  و بسیار بیشتر از دمای کاربری فولادهای ۳۲۱  و ۳۲۱H است.

کارشناسان و متخصصان آیرومارت می‌توانند شما را در زمینه انتخاب آلیاژ مناسب برای حوزه کاری مورد نظرتان راهنمایی کنند. همچنین بازرگانی فولاد ایرومارت ارائه‌دهنده برخی خدمات جانبی مانند گالوانیزه کردن، برشکاری و خمکاری نیز هست. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

۲۰ دی ۱۳۹۹ رویا سبزعلی ۰
به اشتراک‌ گذاری
چند مطلب مرتبط:
نظرات کاربران