316Ti frente a 316L: acero inoxidable austenítico estabilizado frente a bajo-carbono para estructuras soldadas

316L es el valor predeterminado correcto para la mayoría de las fabricaciones soldadas a temperaturas ambiente y moderadas, porque su contenido de carbono ultra-bajo (0,030% máximo) ya evita la sensibilización durante la soldadura estándar de una sola- y de varias-pasadas.316Ti (UNS S31635)gana su lugar solo en servicios de temperatura elevada-sostenida (aproximadamente 425-815 grados / 800-1500 grados F), como sistemas de escape, calderas y algunos códigos europeos de recipientes a presión, donde su estabilización de titanio resiste la precipitación de carburo mejor que el bajo contenido de carbono por sí solo durante una exposición prolongada a altas temperaturas.

¿Qué son los aceros inoxidables 316Ti y 316L?

316Ti (UNS S31635) es una versión estabilizada con titanio-del acero inoxidable tipo 316, mientras que 316L (UNS S31603) es la versión ultra-baja-de carbono de la misma aleación base - ambos existen para resolver el mismo problema, la corrosión intergranular después de la soldadura, pero mediante dos rutas metalúrgicas diferentes.

Tipo estándaracero inoxidable 316es propenso a la sensibilización: durante la soldadura, el metal cerca de la soldadura (la zona afectada por el calor-o HAZ) se enfría lentamente en el rango de 425 a 815 grados (800 a 1500 grados F), lo que permite que el cromo se combine con el carbono y precipite como carburos de cromo en los límites de los granos.

Esto agota localmente el cromo, dejando las-regiones límite del grano vulnerables a la corrosión intergranular.. 316L resuelve este problema simplemente eliminando la mayor parte del carbono, por lo que queda poco para precipitar.. 316El Ti lo resuelve de manera diferente: agrega titanio, que se une preferentemente con el carbono para formar carburos de titanio, dejando el cromo libre para mantener la capa pasiva aunque todavía haya niveles de carbono ordinarios (más altos).

Fuentes: Especificaciones estándar ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M.

¿Cómo se comparan el 316Ti y el 316L en composición química?

316Ti y 316L comparten rangos de cromo, níquel y molibdeno casi idénticos; la diferencia definitoria es que el 316Ti permite más del doble de carbono que el 316L porque su adición de titanio, no el bajo contenido de carbono, es lo que controla la sensibilización.

Fuente: Requisitos de composición ASTM A240/A240M para UNS S31635 y UNS S31603.

El mínimo de titanio no es un porcentaje fijo; está directamente relacionado con el contenido de carbono y nitrógeno que realmente contiene el calor, expresado como una relación de estabilización.

¿Qué es el índice de estabilización de Ti y por qué controla la resistencia del IGC?

El requisito de estabilización ASTM A240 para 316Ti es Ti mayor o igual a 5 x (%C + %N), lo que garantiza que haya suficiente titanio presente para unirse con cada átomo de carbono y nitrógeno disponible antes de que el cromo pueda - esta relación, no el porcentaje de titanio en bruto, es lo que determina si un calor determinado se estabiliza adecuadamente.

En la práctica, esto significa que un certificado de fábrica para 316Ti debe compararse con el contenido real de carbono y nitrógeno de ese calor específico, no solo con el techo máximo de titanio del 0,70%. Una calefacción con carbono hacia el máximo del 0,08 % requiere proporcionalmente más titanio para permanecer completamente estabilizada que una calefacción con carbono cerca del 0,03 %. EETA suministra 316Ti con informes de prueba completos (MTR) para que la relación de estabilización pueda verificarse calor por calor.

¿Cómo resisten el 316Ti y el 316L a la sensibilización a diferentes temperaturas?

El 316L resiste adecuadamente la sensibilización en el rango de temperatura por el que pasa la mayoría de las soldaduras estructurales y de proceso, pero el 316Ti mantiene esa resistencia durante una exposición mucho más prolongada a altas-temperaturas, por lo que se especifica para servicios continuos de temperaturas elevadas-en lugar de solo para soldadura.

El comportamiento de sensibilización descrito aquí sigue el mecanismo establecido de precipitación de carburo de cromo-(métodos de prueba ASTM A262) aplicado a grados austeníticos estabilizados versus bajos-carbono.

¿Qué metal de aportación para soldadura se debe utilizar para 316Ti y 316L?

Tanto las soldaduras 316Ti como 316L casi siempre se hacen con metal de aportación ER316L o E316L, porque el titanio no puede transferirse de manera confiable a través de un arco de soldadura -, lo que significa que el beneficio de estabilización de 316Ti protege el metal base y la zona afectada por el calor-, pero el depósito de soldadura en sí generalmente depende de bajo contenido de carbono, exactamente como una soldadura 316L.

Este es un punto que frecuentemente se pasa por alto en la selección de materiales. El titanio se oxida preferentemente y se pierde en gran medida en escoria y salpicaduras cuando se transfiere a través de un arco de soldadura, por lo que un metal de aportación compatible con titanio-no es una práctica comercial estándar. Implicaciones prácticas:

Especifique el relleno ER316L (GTAW/GMAW) o E316L-16/17 (SMAW) para metal base 316Ti y 316L, a menos que una especificación del proyecto requiera un relleno estabilizado correspondiente por un motivo específico.

Debido a que el metal de soldadura es efectivamente bajo-carbono independientemente del grado del metal-base, el rendimiento de la corrosión del depósito de soldadura en sí se rige por la química del tipo 316L-en ambos casos.

La ventaja de estabilización del 316Ti se materializa en el metal base no afectado y en la HAZ exterior, donde se conserva el equilibrio original de titanio-carbono.

La limpieza posterior-a la soldadura (decapado y pasivación según ASTM A967) sigue siendo necesaria para ambos grados para eliminar el tinte térmico y restaurar la capa pasiva en la soldadura.

¿Cómo se comparan las propiedades mecánicas del 316Ti y el 316L?

El 316Ti tiene un rendimiento mínimo y una resistencia a la tracción modestamente más altos que el 316L en estado recocido, y retiene mejor la resistencia a temperaturas elevadas y sostenidas, mientras que ambos grados comparten el mismo alargamiento mínimo.

Fuente: Requisitos mínimos de propiedades mecánicas de ASTM A240/A240M para UNS S31635 y UNS S31603, temperatura ambiente, estado recocido.

¿El 316Ti y el 316L difieren en la resistencia general a la corrosión por picaduras y grietas?

No - 316Ti y 316L tienen esencialmente la misma resistencia general a la corrosión por picaduras y grietas, porque el titanio no es un término en la fórmula PREN y ambos grados comparten los mismos rangos de cromo, molibdeno y nitrógeno; toda la distinción entre ellos es la resistencia a la corrosión intergranular después de la soldadura o la exposición al calor, no la resistencia a las picaduras de cloruro.

¿Qué industrias y aplicaciones favorecen a cada grado?

El 316L domina los trabajos generales de fabricación soldada, alimentos, productos farmacéuticos y arquitectura a temperaturas ambiente y moderadas, mientras que el 316Ti se especifica principalmente para equipos de temperatura elevada- sostenida y en regiones o códigos con una preferencia histórica por grados estabilizados.

¿Cómo se comparan el costo y la disponibilidad entre 316Ti y 316L?

El 316Ti generalmente conlleva sólo una modesta prima de costo sobre el 316L, generalmente en el rango de aproximadamente 5 a 15 por ciento, pero su disponibilidad práctica es mucho más desigual a nivel regional. - 316El L se almacena esencialmente en todas partes, mientras que el 316Ti es más común en Europa y puede tener plazos de entrega más largos o pedidos mínimos-de fábrica en otros lugares.

Impulsor del costo de la aleación: el titanio es una adición estabilizadora de costos comparativamente-baja, por lo que la prima-de materia prima para 316Ti sobre 316L es mucho menor que, por ejemplo, la prima de un grado super-austenítico de molibdeno del 6 % sobre 316L.

Almacenamiento regional: 316Ti ha sido tradicionalmente más común en el mercado europeo (lo que refleja su larga historia en especificaciones DIN/EN), mientras que 316L es el acero inoxidable predeterminado almacenado en la mayoría de las cadenas de suministro de América del Norte y Asia.

Plazo de entrega: especificar 316Ti fuera de sus regiones de almacenamiento principales puede significar plazos de entrega de -pedidos de fábrica en lugar de entrega ex-existencia - confirmar la disponibilidad antes de comprometerle un cronograma.

Tendencia de sustitución: debido a que los grados L-modernos cubren la mayoría de las condiciones de servicio que alguna vez requirieron estabilización, muchas especificaciones han cambiado hacia 316L de forma predeterminada, reservando 316Ti para los casos específicos de temperatura elevada-en los que todavía está claramente justificado.

¿Cuándo debería elegir 316Ti en lugar de 316L?

Elija 316Ti cuando el componente experimente un servicio sostenido en el rango de sensibilización de 425-815 grados, cuando un código vigente o una especificación del cliente requiera un grado estabilizado, o cuando coincida con un sistema 316Ti existente; Elija 316L para prácticamente todo lo demás, incluida la fabricación soldada a temperatura ambiente y moderada estándar.

• El componente funciona de forma continua o repetida en el rango de 425 a 815 grados (800 a 1500 grados F) → 316Ti
• El código de diseño vigente, las especificaciones del cliente o el estándar de planta existente requieren un grado estabilizado → 316Ti
• Reemplazo o ampliación de un sistema 316Ti existente (escape, caldera, intercambiador de calor) → 316Ti, para lograr consistencia del material
• Estructuras, tanques y tuberías soldados de temperatura ambiente-a-moderada-estándar → 316 L
• Aplicación alimentaria, farmacéutica o arquitectónica sin exposición a temperaturas elevadas-→ 316L
• El cronograma del proyecto depende de la disponibilidad de stock ex-en Norteamérica o Asia → 316L, a menos que se confirme que el tiempo de entrega del 316Ti es aceptable.

Si la preocupación que impulsa la pregunta es la corrosión por cloruro o agua de mar en lugar de la sensibilización a altas-temperaturas, ninguno de los grados es el punto de partida correcto; - se debe evaluar un grado-PREN más alto, como 254SMO o un acero inoxidable dúplex.

Preguntas frecuentes

P: ¿Es el 316Ti más fuerte que el 316L?

R: Sí, modestamente. 316El Ti tiene un límite elástico mínimo de 205 MPa frente a 170 MPa para 316L, y una resistencia a la tracción mínima de 515 MPa frente a 485 MPa, según ASTM A240. Ambos comparten el mismo alargamiento mínimo del 40%.

P: ¿Puedo soldar 316Ti con un metal de aportación de titanio-para que coincida exactamente con el metal base?

R: En la práctica comercial habitual, no. El titanio se oxida preferentemente y no se transfiere de manera confiable a través de un arco de soldadura, por lo que se usa relleno ER316L o E316L para soldaduras 316Ti y 316L. Por lo tanto, el depósito de soldadura en sí se rige por una química baja-en carbono, independientemente del metal base que se esté uniendo.

P: ¿Es 316Ti lo mismo que el acero inoxidable 321?

R: No. Ambos son grados austeníticos estabilizados, pero el 321 está estabilizado sin niobio-y se basa en la familia 18Cr-8Ni (tipo 304) sin molibdeno, mientras que el 316Ti se basa en la familia de tipo 316 que contiene molibdeno con estabilización de titanio.. 316Ti, por lo tanto, tiene una resistencia a la corrosión por picaduras y grietas significativamente mejor que 321 debido a su contenido de molibdeno.

P: ¿El 316L alguna vez necesita una calidad estabilizada?

R: Sí, específicamente para servicios de temperatura elevada-sostenida en el rango de sensibilización de 425-815 grados, o cuando un código o especificación vigente exige un grado estabilizado. Para la fabricación soldada a temperatura ambiente y moderada estándar, el bajo carbono del 316L normalmente es suficiente por sí solo.

P: ¿316Ti y 316L son intercambiables para servicio de agua de mar o cloruro?

R: Efectivamente sí, porque el titanio no mejora la resistencia a la corrosión por picaduras o grietas - ambos grados comparten esencialmente el mismo PREN. Ninguna de las dos es la opción preferida para cloruros agresivos o exposición total al agua de mar; un grado de molibdeno-más alto, como 254SMO, es la ruta de actualización adecuada para ese servicio.