ASTM A213 TP321 gebeiztes, geglühtes Edelstahlrohr

ASTM A213 ist die Standardspezifikation für nahtlose Kessel-, Überhitzer- und Wärmetauscherrohre aus ferritischen und austenitischen Legierungen-. Die Sorte TP321 mit der entsprechenden UNS-Bezeichnung S32100 ist ein mit Titan-stabilisierter austenitischer rostfreier Stahl, dessen Hauptvorteil die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion nach Einwirkung von Chromkarbid-Ausscheidungen in Kombination mit einer guten Hochtemperaturfestigkeit ist. Rohre, die nach dieser Spezifikation im gebeizten und geglühten Zustand geliefert werden, haben eine saubere oxid-freie Oberfläche und eine vollständig lösungsgeglühte Mikrostruktur, was sie zu einer zuverlässigen Wahl für Petrochemie, Stromerzeugung und Wärmeübertragung macht.

Standard- und Produktformulare

Parameter	Beschreibung
Standard	ASTM A213 / ASME SA213
Grad	TP321 (UNS S32100), TP321H (UNS S32109)
Röhrentyp	Nahtlos
Oberflächenbedingungen	Geglüht und gebeizt oder blankgeglüht
Typischer Größenbereich	Außendurchmesser etwa 1/8 Zoll bis 5 Zoll (3,2–127 mm); Wand etwa 0,015 bis 0,500 Zoll (0,4–12,7 mm)
Typischer Service	Kessel, Wärmetauscher, Überhitzer, Hochtemperatur-Prozesslinien

Chemische Zusammensetzung von TP321 und TP321H

Die folgenden Zusammensetzungsgrenzen folgen ASTM A213:

Element	TP321 (Gew.-%)	TP321H (Gew.-%)
Kohlenstoff (C)	0,08 max	0.04-0.10
Mangan (Mn)	2,00 max	2,00 max
Phosphor (P)	0,045 max	0,045 max
Schwefel (S)	0,030 max	0,030 max
Silizium (Si)	0,75 max	0,75 max
Chrom (Cr)	17.00-19.00	17.00-19.00
Nickel (Ni)	9.00-12.00	9.00-12.00
Titan (Ti)	5 x C min bis 0,60	4 x C min bis 0,60

Titan ist das Schlüsselelement: Es verbindet sich bevorzugt mit Kohlenstoff zu stabilen Titankarbiden und verhindert so, dass beim Schweißen oder bei Hochtemperaturanwendungen Chrom an den Korngrenzen abgebaut wird. Die Spezifikation erfordert, dass der Titangehalt mindestens das Fünffache des Kohlenstoffgehalts für TP321 und das Vierfache für TP321H beträgt. Dies ist der Mechanismus hinter der interkristallinen Korrosionsbeständigkeit der Sorte.

Mechanische und physikalische Eigenschaften

Eigentum	Wert
Zugfestigkeit	515 MPa (75 ksi) min
Streckgrenze (0,2 % Offset)	205 MPa (30 ksi) min
Verlängerung	35 % mind
Dichte	8,0 g/cm3
Schmelzbereich	Ungefähr 1400-1454 Grad

Die Mindestwerte entsprechen ASTM A213. TP321H bietet mit seinem höheren Kohlenstoffbereich von 0,04 bis 0,10 % eine verbesserte Zeitstandfestigkeit für den Einsatz über etwa 540 Grad und wird daher für Überhitzer- und Zwischenüberhitzerrohre spezifiziert.

Wärmebehandlung, Beizen und Prüfen

Gemäß A213 müssen TP321-Rohre bei einer Temperatur von mindestens 1040 Grad (1900 Grad F) lösungsgeglüht werden, gefolgt von einer schnellen Abkühlung, die ausgeschiedene Karbide auflöst und eine vollständig austenitische Struktur wiederherstellt. Für TP321H gilt das gleiche Mindestglühen, und eine anschließende Stabilisierungsbehandlung im Bereich von 850-900 Grad wird üblicherweise angewendet, um Titankarbide auszuscheiden und den Widerstand gegen Sensibilisierung während des Betriebs zu maximieren. Beim Beizen werden die beim Glühen gebildeten Oxidablagerungen mithilfe eines Salpeter--Flusssäurebades entfernt und eine saubere Oberfläche zurückgelassen; Durch das Blankglühen unter Schutzatmosphäre wird eine glänzende Oberfläche ohne Beizen erreicht. Anschließend wird jedes Rohr einer zerstörungsfreien Prüfung, typischerweise Wirbelstrom- oder Ultraschallprüfung, sowie einer hydrostatischen Prüfung unterzogen, um die Festigkeit und Druckfestigkeit gemäß den Anforderungen der Norm zu überprüfen.

Typische Anwendungen

TP321-Rohre werden für Kesselgehäuse und Druckteile, Wärmetauscher- und Kondensatorrohre, Überhitzer- und Zwischenüberhitzerelemente, Öl- und Gasabgasverbrennungsrohre, Motorabgaskrümmer und -rohre, Dieselmotor-Schalldämpferkomponenten, Ofenrohre und Trockner, chemische Transportleitungen und Dehnungsfugen verwendet. Seine Kombination aus Stabilisierung, moderaten Kosten und guter Kriechfestigkeit macht es zu einer häufigen Wahl, wenn die Betriebstemperaturen den praktischen Grenzwert von 304 überschreiten, aber die höheren Kosten vollständig hitzebeständiger Sorten nicht rechtfertigen.

FAQ

F1: Was ist der Unterschied zwischen TP321 und TP321H?
A1: Der Hauptunterschied ist der Kohlenstoffgehalt: TP321 hat maximal 0,08 % Kohlenstoff, während TP321H auf 0,04–0,10 % kontrolliert wird. Der höhere Kohlenstoffgehalt von TP321H erhöht die Kriechfestigkeit bei erhöhter Temperatur und macht es daher bevorzugt für den Einsatz in Überhitzern und Zwischenüberhitzern.

F2: Warum wird TP321 Titan zugesetzt?
A2: Titan stabilisiert Kohlenstoff durch die Bildung von Titancarbiden und verhindert so die Ausfällung von Chromcarbid an den Korngrenzen beim Schweißen und bei Hochtemperaturanwendungen. Dadurch bleibt die Korrosionsbeständigkeit der Hitzeeinflusszone erhalten.

F3: Was bedeutet gebeizt und geglüht?
A3: Dies bedeutet, dass das Rohr bei über 1040 Grad lösungsgeglüht und dann in Säure gebeizt wurde, um Oxidablagerungen zu entfernen. Das Ergebnis ist eine saubere, korrosionsbeständige Oberfläche, ohne dass eine weitere Nachbearbeitung erforderlich ist.

F4: Kann TP321 304 im Hochtemperaturbetrieb ersetzen?
A4: Ja, und genau aus diesem Grund wird es oft gewählt. TP321 bietet eine bessere Kriech- und Spannungsbruchfestigkeit bei hohen Temperaturen als 304 und behält gleichzeitig eine gute Schweißbarkeit bei, weshalb es in Kesseln, Abgassystemen und Wärmetauschern vorkommt.

F5: Wie wird die Rohrqualität vor dem Versand überprüft?
A5: A213 erfordert eine zerstörungsfreie Prüfung, normalerweise Wirbelstrom- oder Ultraschallprüfung, sowie eine hydrostatische Prüfung. Käufer können auch Abflachungs-, Flansch-, Biege- und interkristalline Korrosionstests sowie zertifizierte Mühlentestberichte für Chemie und Mechanik anfordern.