Baja Tahan Karat 347: Niobium-Kelas Austenitik Stabil untuk Suhu-Tinggi dan Layanan Nuklir

Apa itu Baja Tahan Karat 347?

Baja tahan karat 347 adalah kelas austenitik yang distabilkan dengan niobium dan tantalum, ditetapkan sebagai UNS S34700 dalam ASTM A240 dan EN 1.4550 (X6CrNiNb18-10) dalam EN 10088, dengan setara Jepang SUS347 per JIS G4303 dan G4304. Stabilisasi berarti karbon terikat menjadi niobium karbida (NbC) yang stabil dan bukannya bebas bereaksi dengan kromium. Hal ini mencegah presipitasi kromium karbida pada batas butir selama pengelasan atau paparan suhu tinggi yang berkelanjutan, sehingga baja tahan terhadap korosi antar butir dan dapat digunakan dalam kondisi seperti dilas tanpa pasca anil las. Grade 347 adalah pilihan yang lebih disukai ketika komponen sering menghadapi siklus pemanasan dan pendinginan, karena niobium karbida tidak larut dan mengendap kembali selama siklus termal semudah titanium karbida.

Komposisi Kimia

Batasan komposisi di bawah mengikuti ASTM A240 untuk pelat, lembaran dan strip; kimia yang sama berlaku untuk pipa dan tabung berdasarkan ASTM A312 dan A269.

Elemen	Komposisi (%)
Karbon (C)	0,08 maks
Mangan (Mn)	2,00 maks
Fosfor (P)	0,045 maks
Belerang (S)	0,030 maks
Silikon (Si)	0,75 maks
Kromium (Cr)	17.0-19.0
Nikel (Ni)	9.0-13.0
Niobium + Tantalum (Nb+Ta)	10 x C mnt, maks 1,00

Persyaratan Nb+Ta minimal 10 kali lipat kandungan karbon, dengan minimum praktis 0,70%, menjamin adanya cukup niobium untuk bergabung dengan seluruh karbon dalam baja.

Sifat Mekanik

Dalam kondisi anil, 347 memberikan properti minimum berikut per ASTM A240.

Properti (Anil)	Nilai
Kekuatan Tarik min (MPa)	515
Kekuatan Hasil min (MPa)	205
Perpanjangan min (%)	40
Kekerasan maks (HB)	217

Pada temperatur tinggi, 347 mempertahankan kekuatan yang berguna dan, tidak seperti grade yang tidak distabilkan, 347 tetap tahan terhadap korosi bahkan setelah jangka waktu lama dalam kisaran suhu sensitisasi 425-815 derajat .

Stabilisasi Niobium vs Stabilisasi Titanium

Grade 321 menggunakan titanium untuk tujuan stabilisasi yang sama, tetapi kedua elemen tersebut berperilaku berbeda pada suhu tinggi. Titanium karbida (TiC) tetap stabil hingga sekitar 1000 derajat, sedangkan niobium karbida (NbC) tetap stabil hingga sekitar 1200 derajat. Dalam penggunaan di atas 1000 derajat , atau dalam siklus termal berulang, titanium karbida dapat larut dan mengendap kembali pada batas butir, yang secara lokal menghabiskan kromium dan mengurangi ketahanan terhadap korosi. Niobium karbida tidak terlalu terpengaruh oleh siklus termal, itulah sebabnya 347 dikhususkan untuk komponen knalpot pesawat terbang, komponen superheater, dan komponen nuklir yang sering mengalami pemanasan dan pendinginan. Grade 321 tetap menjadi pilihan yang lebih ekonomis untuk layanan statis bersuhu tinggi di bawah 1000 derajat .

Pengelasan dan Aplikasi Khas

Grade 347 mudah dilas dengan proses TIG, MIG dan MMA menggunakan logam pengisi 347 yang cocok dan memiliki kandungan niobium yang sama. Masukan panas yang rendah meminimalkan pertumbuhan butiran di zona yang terkena dampak panas, dan pelindung argon dengan kemurnian 99,99% mencegah porositas pada permukaan las. Pemanasan awal tidak diperlukan. Karena baja distabilkan, sambungan las menjaga ketahanan korosi antar butirnya tanpa anil las pasca-yang merupakan keuntungan besar untuk kapal besar dan fabrikasi kompleks. Aplikasi yang umum mencakup komponen mesin pesawat terbang dan sistem pembuangan, bejana tekan nuklir dan bagian dalam reaktor, reaktor kimia dan petrokimia, pipa superheater dan reheater, serta bagian tungku yang beroperasi di atas 800 derajat.

Pertanyaan Umum

Apa perbedaan stabilisasi niobium dengan stabilisasi titanium di 321?

Niobium membentuk karbida NbC yang tetap stabil hingga sekitar 1200 derajat, sedangkan titanium membentuk TiC yang stabil hingga sekitar 1000 derajat. Dalam siklus termal berulang, niobium karbida jauh lebih tahan terhadap pelarutan dan pengendapan ulang, sehingga 347 mempertahankan ketahanan korosi antar butirnya dalam suhu tinggi yang berfluktuasi. Grade 347 juga memerlukan kandungan karbon 10 kali lipat pada niobium, dibandingkan 5 kali lipat kandungan karbon pada titanium pada 321, sehingga menghasilkan penguncian karbon yang lebih lengkap.

Mengapa 347 digunakan dalam bejana bertekanan nuklir?

Sambungan las pada bejana nuklir tidak boleh kehilangan ketahanan terhadap korosi, karena serangan antar butir dapat menjadi jalur kebocoran media radioaktif. Stabilisasi niobium 347 menjaga sambungan las tahan korosi-tanpa anil las pasca-, struktur austenitik lebih tahan terhadap penggetasan radiasi dibandingkan tingkat feritik, dan distribusi NbC yang halus membantu memerangkap cacat akibat radiasi sekaligus menjaga keuletan.

Bagaimana 347 dibandingkan dengan 304L?

304L mengandalkan kandungan karbon yang sangat rendah (maks 0,03%) untuk menghindari pengendapan karbida, namun perlindungannya hilang dalam pengelasan atau layanan bersuhu tinggi di atas 425 derajat . Grade 347 tahan terhadap korosi antar butir melalui stabilisasi dan mempertahankan kekuatan di atas 600 derajat . 304L lebih murah untuk aplikasi-tekanan rendah seperti peralatan makanan; 347 adalah pilihan yang tepat untuk{10}}komponen bersuhu tinggi yang dilas seperti pipa boiler.

Apa cara terbaik untuk mengelas 347?

Gunakan TIG atau MIG dengan logam pengisi 347 yang cocok sehingga logam las memiliki stabilisasi niobium yang sama. Pertahankan masukan panas tetap rendah untuk membatasi pertumbuhan butiran di zona-yang terkena dampak panas, lindungi dengan argon dengan-kemurnian tinggi untuk mencegah porositas, dan hindari penenunan lebar. Tidak diperlukan pemanasan awal, dan-penggilingan atau pengawetan pascapengelasan akan menghilangkan kerak oksida dari area pengelasan.

Bisakah 347 digunakan pada suhu kriogenik?

Ya. Struktur austenitik 347 tetap stabil hingga -196 derajat, sehingga dapat digunakan dalam aplikasi kriogenik non-kritis seperti wadah nitrogen cair kecil. Untuk komponen kriogenik dengan tekanan tinggi, 321 biasanya lebih disukai karena titanium karbidanya yang lebih halus memberikan ketangguhan benturan yang lebih baik; niobium karbida yang lebih besar di 347 bertindak sebagai konsentrator tegangan kecil.