لوله استیل 321

321 steel pipe

 

لوله استیل 321، یکی از آلیاژهای استیل ضد زنگ است که در دهه ۱۹۵۰ توسط شرکت نیوآرک استیل در آمریکا توسعه یافت. این آلیاژ اصلی‌ترین استفاده‌های خود را در صنایع هوافضا، صنایع پتروشیمی، تولید برق و ساخت و سازهای با شرایط دمایی بالا دارد.

لوله استیل 321 (فولاد 1.4541) یک آلیاژ نیکل کروم 18/8 آستنیتی استاندارد با افزودن تیتانیوم است که در قطرهای بالا و کم تولید می‌شود و آن را به یک انتخاب عالی در محیط‌های با دمای بالا تبدیل می‌کند. تیتانیوم مواد را تثبیت می کند و حساسیت آن را به اثرات خوردگی بین دانه‌ای از بین می‌برد. این آلیاژ در برابر اکسیداسیون تا دمای °F 1500 (°C 816) مقاومت می‌کند و دارای خواص خزش و گسیختگی فشار بالاتری نسبت به آلیاژهای 304 و L304 است. همچنین دارای چقرمگی خوب در دمای پایین است. قیمت لوله استنلس استیل 321 به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله ابعاد، ضخامت، استاندارد تولید، و تقاضا در بازار و شما میتوانید برای دریافت قیمت با ما درتماس باشد.

 

لوله زنگ‌نزن 321 یا لوله استنلس استیل 321 از خانواده لوله‌های استنلس استیل بوده که فولاد آن در استاندارد DIN آلمان با نام فولاد 1.4541 شناخته می‌شود. استنلس استیل 321 با نام فولاد نگیر 321 نیز شناخته می‌شود که این نام به علت دارا بودن ساختار آستنیتی بوده و به این معناست که استیل 321 دارای خواص غیرمغناطیسی می‌باشد. دمای فورجینگ یا همان دمای آهنگری فولاد ضدزنگ 321 حدوداً بین 900 تا 1200 درجه سانتیگراد است و این فولاد به این دلیل که تحت عملیات آنیل قرار نمی‌گیرد، فاقد دمای آنیل کاری می‌باشد. آلیاژ 321 را نمی‌توان با عملیات حرارتی سخت کرد و فقط با سردکاری می‌توان این کار را انجام داد. می‌توان آن را به‌راحتی با روش‌های استاندارد ساخت کارخانه جوش داد و فرآوری کرد. فولاد زنگ‌نزن 321 در ساخت دستگاه‌ها و وسایل مورد استفاده در صنایع غذایی و شیمیایی کاربرد دارد.

آلیاژ H321 (UNS S32109) نسخه کربن بالاتر (10/0–04/0) آلیاژ است. برای افزایش مقاومت در برابر خزش و برای استحکام بالاتر در دماهای بالاتر از °F 1000 (°C 537) ساخته شده است. در بیشتر موارد، محتوای کربن صفحه اجازه صدور گواهینامه دوگانه را می‌دهد.

 

فرایند تولید

فرایند تولید لوله استیل 321 شامل چند مرحله اصلی است :

 

آماده‌سازی مواد اولیه : در این مرحله، مواد اولیه شامل آهن، کروم، نیکل، و سایر عناصر مورد نیاز برای تولید آلیاژ 321 به ترتیب مورد نیاز برای تولید آلیاژ 321 با دقت خاص انتخاب می‌شوند.

 

ذوب مواد : مواد اولیه در کوره‌های ذوب فولاد با دقت کنترل شده ذوب می‌شوند تا آلیاژ 321 به دست آید. در این مرحله، دمای مناسب حفظ می‌شود تا ترکیب شیمیایی دقیق و یکنواختی در آلیاژ تضمین شود.

 

تشکیل و تراکم : آلیاژ 321 ذوب‌شده به صورت ماسه‌ای گرم به کمک ابزارهای خاص به شکل مورد نظر تشکیل داده می‌شود و در برخی موارد به صورت نهایی به ابعاد لوله‌ای فرآیند تراکم داده می‌شود.

 

جوشکاری : در مرحله بعدی، لوله‌های شکل داده شده با استفاده از روش‌های جوشکاری مختلف، مانند جوشکاری با قوس الکتریکی، جوشکاری TIG، یا جوشکاری با الکترود فلزی، به هم متصل می‌شوند تا به شکل‌های بلندتر یا با قطرهای بزرگتر تولید شوند.

 

پس‌ازجوشکاری و پردازش‌های نهایی : لوله‌های تولید شده پس از جوشکاری ممکن است نیاز به پردازش‌های نهایی داشته باشند که شامل انجام عملیات حرارتی مانند حرارت‌دهی و تنظیم خواص مکانیکی می‌شود. سپس، آنها برای آزمایشات کیفیتی ارسال می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که مطابق با استانداردها و نیازهای مشتریان هستند.

 

بسته‌بندی و ارسال : لوله‌های تولید شده پس از عبور از مراحل کنترل کیفیت، به بسته‌بندی مناسب گرفته می‌شوند و برای ارسال به مشتریان آماده می‌شوند.

 

گرید های مختلف

لوله‌های زنگ‌نزن 321 معمولاً در چندین گرید مختلف تولید می‌شوند، که هرکدام دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی هستند.
برخی از گریدهای معروف این لوله‌ها عبارتند از :

 

گرید 321 :

این گرید معمولاً برای کاربردهای عمومی و کاربردهای صنعتی متعدد استفاده می‌شود. غالباً دارای مقاومت مناسب در برابر خوردگی و دماهای بالا است.

 

گرید 321H :

این گرید دارای مقدار بیشتری از عنصر کربن است که باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و استحکام در دماهای بالا می‌شود. این گرید برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بیشتر در دماهای بالا دارند مناسب است.

 

گریدهای مخصوص :

علاوه بر گریدهای فوق، ممکن است گریدهای دیگری با ویژگی‌ها و کاربردهای خاص نیز وجود داشته باشند که بر اساس نیازهای خاص مشتریان یا استفاده در صنایع خاص تولید می‌شوند.

 

هر گرید دارای خصوصیت‌ها و کاربردهای خاصی است و انتخاب گرید مناسب بر اساس نیازهای کاربری و شرایط کاری بسیار مهم است.

 

در ادامه به توضیحات دقیق‌تر درباره هر گرید از لوله زنگ‌نزن 321 می‌پردازم  :

 

گرید 321 :

ویژگی‌ها :

مقاومت مناسب در برابر خوردگی.

عملکرد خوب در دماهای بالا.

کاربردها :

استفاده در صنایع هوافضا برای قطعات ساختاری.

استفاده در صنایع پتروشیمی برای لوله‌ها و تجهیزات خوردگی‌پذیر.

استفاده در تجهیزات بویلرها و دستگاه‌های گرمایشی.

 

گرید 321H :

ویژگی‌ها :

دارای مقدار بیشتری کربن که باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و استحکام در دماهای بالا می‌شود.

کاربردها :

مناسب برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بیشتر در دماهای بالا دارند مانند محیط‌های پتروشیمی و صنایع فولاد.

تفاوت اصلی بین این دو گرید در میزان کربن است. گرید 321H دارای مقدار بیشتری کربن است که باعث افزایش استحکام و مقاومت در دماهای بالا می‌شود. از طرفی، گرید 321 معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت کمتری در دماهای بالا دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مقایسه لوله استیل 321 با 321H

لوله استیل 321H از نظر مقاومت در برابر خزش و استحکام در دماهای بالاتر از 1000 درجه فارنهایت (537 درجه سانتیگراد) از 321 متمایز می‌شود. این تفاوت اصلی به دلیل مقدار بیشتر کربن در 321H است. بالاتر بودن میزان کربن در 321H به آن اجازه می‌دهد تا در دماهای بالاتر با مقاومت بیشتری در برابر خزش عمل کند و استحکام بیشتری ارائه دهد. به عبارت دیگر، استفاده از لوله استیل 321H مناسب‌تر است در مواردی که نیاز به مقاومت در دماهای بالاتر و استحکام بیشتر است.

 

ویژگی‌های لوله استیل 321

ویژگی‌های لوله زنگ‌نزن 321 شامل موارد زیر است :

 

مقاومت در برابر خوردگی :

لوله زنگ‌نزن 321 دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی است، به ویژه در مقابل خوردگی ناشی از اسیدها و املاح.

 

مقاومت در برابر دما :

این لوله مقاومت خوبی در برابر دماهای بالا دارد و می‌تواند در دماهای تا °F 1700 (°C 927) به کار رود.

 

انعطاف‌پذیری :

لوله زنگ‌نزن 321 انعطاف‌پذیر بوده و به راحتی می‌توان آن را شکل داد.

 

قابلیت جوشکاری :

این لوله با اکثر فرآیندهای استاندارد جوشکاری، مانند جوشکاری با الکترود فلزی (SMAW)، جوشکاری با قوس محافظه‌کاری گازی (GMAW)، و جوشکاری با قوس Tungsten Inert Gas (TIG)، سازگاری دارد.

 

کاربرد گسترده :

لوله زنگ‌نزن 321 در صنایع مختلفی مانند صنایع فرآوری گاز، پتروشیمی، تولید برق، تبدیلی مواد غذایی، شیمیایی، نفت و گاز، کود، قند، و غیره، کاربرد دارد.

 

مقاومت در برابر خوردگی تنش پلی تیونیک :

این لوله در برابر خوردگی تنش پلی تیونیک اسید در سرویس هیدروکربنی نیز مقاومت خوبی دارد.

 

 

مقاومت در برابر خوردگی

فولاد ضدزنگ 321 از نظر مقاومت در برابر خوردگی با لوله استیل 304 قابل مقایسه است. این آلیاژ، در محدوده بارش کاربید کروم °F 1800-1500 (°C 816-427) که در آن آلیاژهای ناپایدار مانند 304 در معرض خوردگی بین دانه‌ای قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آلیاژ 321 در شرایط مختلفی از خوردگی جلوگیری می‌کند. از جمله کاربردهای آن می‌توان به استفاده در اسید فسفریک خالص در دماهای پایین تر، تا 10% محلولهای رقیق شده در دماهای بالا، و در اکثر اسیدهای آلی رقیق شده در دماهای متوسط اشاره کرد. همچنین، در برابر خوردگی تنش پلی تییونیک اسید در سرویس هیدروکربنی مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد. این آلیاژ می‌تواند در محلولهای سوزآور بدون کلرید یا فلوراید در دماهای متوسط نیز استفاده شود. اما لازم به ذکر است که در سرویس اسید سولفوریک یا در محلولهای کلرید، حتی با غلظت کم، عملکرد خوبی ندارد.

 

 

خصوصیات فیزیکی :

چگالی : معمولاً حدود 7.9 گرم بر سانتیمتر مکعب می‌باشد.

ضریب گسترش حرارتی : در حدود 16.3 × 10^-6 درجه سانتیگراد^-1.

نقطه ذوب : معمولاً در حدود °C 1398 (°F 2550) می‌باشد.

مقاومت الکتریکی : بیشترین مقدار مقاومت الکتریکی برابر 72 μΩ·cm است.

هدایت حرارتی : حدود 16.2 وات بر سانتیمتر درجه سانتیگراد می‌باشد.

شکل‌دهی پذیری : این آلیاژ به راحتی می‌تواند شکل داده شود و انعطاف‌پذیر است.

 

خصوصیات مکانیکی :

مقاومت به کشش : حدوداً 515 MPa (75 ksi).

مقاومت به تسلیم : حدوداً 205 MPa (30 ksi).

ضریب الاستیسیته : در حدود 45% می‌باشد.

ضریب استحکام : معمولاً در حدود 40 J (30 ft-lbf) است.

مقاومت به انعطاف : حداقل 40 J (30 ft-lbf) می‌باشد.

مقاومت به خمش : بسته به سایز و ضخامت لوله متغیر است و با توجه به شرایط خاص می‌تواند متفاوت باشد.

این ویژگی‌ها با توجه به شرایط کاربردی و نیازهای مختلف، ممکن است تغییر کنند.

 

شکل دهی گرمایشی

دمای کاری توصیه شده برای آلیاژ 321 در بازه °F 2300-2100 (°C 1260-1149) برای آهنگری، برهم‌زدن و سایر فرآیندهای گرم کاری است. اما این آلیاژ نباید در دمای کمتر از °F 1700 (°C 927) گرم کرد. بعد از انجام فرآیندهای گرم کاری، مواد باید پس از کار با آب سرد شوند یا به طور کامل تابکاری شوند تا دوباره به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی برسند. این عمل باعث افزایش استحکام و مقاومت آلیاژ 321 در برابر خوردگی می‌شود.

 

شکل‌دهی سرمایشی :

آلیاژ 321 به‌طور کاملاً انعطاف‌پذیر است و به‌راحتی می‌تواند شکل داده شود. این به این معناست که می‌توان از روش‌های مختلفی برای شکل دهی آن استفاده کرد، از جمله فرآیندهای سرمایشی.

 

جوشکاری :

اکثر فرآیندهای استاندارد جوشکاری می‌توانند برای آلیاژ 321 استفاده شوند. این شامل فرآیندهای مانند جوشکاری با الکترود فلزی (SMAW)، جوشکاری با قوس محافظه‌کاری گازی (GMAW)، جوشکاری با قوس Tungsten Inert Gas (TIG) و سایر فرآیندهای جوشکاری است. همچنین، عملیات حرارتی پس از جوشکاری ضروری نیست و در بسیاری از موارد، اجرای آنها لزومی ندارد.

 

ترکیبات شیمیایی

ترکیبات شیمیایی استیل 321 عبارتند از :

کروم (Cr) : حدوداً 17 تا 19 درصد به وزن

نیکل (Ni) : حدوداً 9 تا 12 درصد به وزن

کربن (C) : حداکثر 0.08 درصد به وزن

منگنز (Mn) : حداکثر 2 درصد به وزن

سیلیسیم (Si) : حداکثر 1 درصد به وزن

فسفر (P) : حداکثر 0.045 درصد به وزن

گوگرد (S) : حداکثر 0.03 درصد به وزن

نیتروژن (N) : حداکثر 0.1 درصد به وزن

تیتانیوم (Ti) : 5x(C+N) تا 0.70 درصد به وزن

این ترکیبات شیمیایی به طور کلی مشخص کننده خواص مکانیکی و شیمیایی استیل 321 می‌باشند.

 

کاربرد ها

لوله زنگ‌نزن 321 در انواع مختلف صنایع به کار می‌رود به عنوان :

 

• رینگ‌های کلکتور هواپیما
• پوشش بویلرها
• اتاقک‌های گرمکن
• لوله‌های هوای کاربراتور
• منافذ فولدهای دود
• اتصالات انبساطی
• دیواره بین موتور و اتاق حرارت گیر
• کولینگ‌های انعطاف‌پذیر
• قطعات کوره
• لوله‌های غلاف
• المنت‌های گرمکن
• پیچ و مهره قفلی‌های دما بالا

همچنین، این لوله در صنایع زیر نیز کاربرد دارد :

• صنایع فرآوری گاز
• صنایع پتروشیمی
• صنایع تولید برق
• صنایع تبدیلی مواد غذایی
• صنایع شیمیایی
• صنایع نفت و گاز
• صنایع کود
• صنایع قند

استفاده از لوله زنگ‌نزن 321 در این صنایع، به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و دماهای بالا و همچنین خصوصیات مکانیکی مناسب آن است.

 

استانداردها

استانداردهای مختلفی برای لوله‌های استیل 321 وجود دارد که به عنوان مثال می‌توان به استاندارد ASTM A312/A312M (استاندارد ASTM برای لوله‌های فولادی ضد زنگ) اشاره کرد. این استاندارد مشخصات فنی برای لوله‌های استیل ضد زنگ نوع 321 را ارائه می‌دهد که برای استفاده در دماهای بالا مناسب هستند.

علاوه بر ASTM A312/A312M، استانداردهای دیگری نیز برای لوله‌های استیل 321 وجود دارند که ممکن است بسته به نیازهای مختلف صنایع مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال، استانداردهای EN 10216-5 (استاندارد اروپایی برای لوله‌های استیل) و ASME SA/ASTM A358 (برای لوله‌های فولادی در صنایع نفت و گاز) نیز می‌توانند برای لوله‌های استیل 321 مورد استفاده قرار بگیرند.

با توجه به استفاده مورد نظر و نیازهای خاص، انتخاب استاندارد مناسب برای لوله‌های استیل 321 بسیار مهم است.

 

معایب

معایب لوله ضد زنگ 321 به طور کلی محدود هستند، اما برخی از مسائلی که ممکن است مورد توجه قرار گیرند عبارتند از :

 

۱. هزینه بالا : لوله‌های زنگ‌نزن 321 معمولاً قیمت بالاتری نسبت به برخی آلیاژهای دیگر از استیل دارند. این می‌تواند یکی از معایب آنها باشد، به ویژه در پروژه‌هایی که بودجه محدودی دارند.

 

۲. نیاز به دقت در جوشکاری : برای حفظ خواص مکانیکی و خوردگی لوله‌های زنگ‌نزن 321، نیاز به جوشکاری دقیق و استفاده از روش‌های جوشکاری مناسب است. این ممکن است نیازمند تخصص و دقت بیشتر در فرآیند جوشکاری باشد.

 

۳. محدودیت در دماهای بالا : اگرچه لوله‌های زنگ‌نزن 321 دارای مقاومت بالا در برابر دماهای بالا هستند، اما ممکن است در برخی از محیط‌ها و شرایط خاص مانند دماهای بالاتر از ۱۶۰۰ درجه فارنهایت (۸۷۱ درجه سانتی‌گراد) به مشکل برخورد کنند.

 

۴. حساسیت به خوردگی نقطه حرارتی : در برخی از شرایط، مانند وجود نقاط حرارتی محدود یا دماهای متغیر، لوله‌های زنگ‌نزن 321 ممکن است به خوردگی نقطه حرارتی حساس باشند که می‌تواند به طول عمر آنها آسیب برساند.

 

به طور کلی، لوله‌های زنگ‌نزن 321 دارای معایب محدودی هستند که با در نظر گرفتن شرایط کاربردی و انتخاب مواد مناسب، می‌توان این مشکلات را مدیریت کرد و از مزایای آنها بهره برد.