316Ti vs 316L: acer inoxidable austenític de carboni -estabilitzat o baix per a estructures soldades

316L és el valor predeterminat correcte per a la majoria de la fabricació de soldadura a temperatures ambientals i moderades, perquè el seu contingut de carboni ultra-(0,030% màxim) ja impedeix la sensibilització durant la soldadura estàndard d'un sol- i multi-passada.316Ti (UNS S31635)només guanya el seu lloc en un servei sostingut a -temperatura elevada (aproximadament 425-815 graus / 800-1500 graus F), com ara sistemes d'escapament, calderes i alguns codis europeus de recipients a pressió, on la seva estabilització de titani resisteix millor la precipitació de carbur que només una exposició prolongada a temperatures baixes de carboni.

Què són l'acer inoxidable 316Ti i 316L?

316Ti (UNS S31635) és una versió de titani-estabilitzat de l'acer inoxidable tipus 316, mentre que 316L (UNS S31603) és la versió ultra-baix{-en carboni del mateix aliatge de base - tots dos existeixen per resoldre el mateix problema, però després de dues vies de corrosió metal·lúrgica intergranular diferents.

Tipus estàndardacer inoxidable 316és propens a la sensibilització: durant la soldadura, el metall a prop de la soldadura (la -zona afectada per la calor, o HAZ) es refreda lentament en l'interval de 425-815 graus (800-1500 graus F), permetent que el crom es combini amb el carboni i precipiti com a carburs de crom als límits del gra.

Això esgota localment el crom, deixant les regions del límit del gra-vulnerables a la corrosió intergranular. 316L soluciona això simplement eliminant la major part del carboni, de manera que quedi poc per precipitar. 316Ti el resol d'una manera diferent: afegeix titani, que s'uneix preferentment amb el carboni per formar la capa de titani lliure fins i tot mantenint la capa passiva de crom, fins i tot mantenir la capa passiva de crom. nivells de carboni (més elevats) encara estan presents.

Fonts: especificacions estàndard ASTM A240/A240M, ASTM A312/A312M, ASTM A276/A276M.

Com es comparen 316Ti i 316L en composició química?

316Ti i 316L comparteixen rangs de crom, níquel i molibdè gairebé idèntics; la diferència definitòria és que el 316Ti permet més del doble del carboni del 316L perquè la seva addició de titani, no baix en carboni, és el que controla la sensibilització.

Font: requisits de composició ASTM A240/A240M per a UNS S31635 i UNS S31603.

El mínim de titani no és un percentatge pla; està lligat directament al contingut de carboni i nitrogen que la calor conté realment, expressat com una relació d'estabilització.

Què és la relació d'estabilització de Ti i per què controla la resistència a l'IGC?

El requisit d'estabilització ASTM A240 per a 316Ti és Ti superior o igual a 5 x (%C + %N), cosa que garanteix que hi hagi prou titani per unir-se amb tots els àtoms de carboni i nitrogen disponibles abans que el crom pugui - aquesta proporció, no el percentatge de titani brut, és el que determina si una determinada calor s'estabilitza correctament.

A la pràctica, això significa que un certificat de molí per a 316Ti s'ha de comprovar amb el contingut real de carboni i nitrogen d'aquesta calor específica, no només amb el sostre màxim de titani del 0,70%. Una calor amb carboni cap al màxim del 0,08% requereix proporcionalment més titani per mantenir-se completament estabilitzat que una calor amb carboni prop del 0,03%. EETA subministra el 316Ti amb informes de proves de molí complets (MTR) de manera que la relació d'estabilització es pot verificar calor per calor.

Com resisteixen la sensibilització 316Ti i 316L a diferents temperatures?

El 316L resisteix adequadament la sensibilització a través de l'interval de temperatura pel qual passa la majoria de soldadures estructurals i de procés, però el 316Ti manté aquesta resistència durant una exposició a altes -temperaturas molt més llargues, motiu pel qual s'especifica per a un servei continu de temperatures elevades-en lloc de per a la soldadura sola.

El comportament de sensibilització que es descriu aquí segueix el mecanisme de precipitació de -carbur de crom establert (mètodes de prova ASTM A262) aplicat a graus austenítics estabilitzats versus baix-carboni.

Quin metall de farciment de soldadura s'ha d'utilitzar per a 316Ti i 316L?

Tant les soldadures 316Ti com 316L es fabriquen gairebé sempre amb metall d'aportació ER316L o E316L, perquè el titani no es pot transferir de manera fiable a través d'un arc de soldadura -, el que significa que el benefici d'estabilització del 316Ti protegeix el metall base i la zona afectada per la calor-, però el dipòsit de soldadura normalment es basa exactament en una soldadura baixa en carboni316.

Aquest és un punt que sovint es passa per alt en la selecció de materials. El titani s'oxida preferentment i es perd en gran part per l'escòria i les esquitxades quan es transfereix a través d'un arc de soldadura, de manera que un metall d'aportació de titani-no és una pràctica comercial estàndard. Implicacions pràctiques:

Especifiqueu el farciment ER316L (GTAW/GMAW) o E316L-16/17 (SMAW) tant per al metall base 316Ti com per al 316L, tret que una especificació del projecte requereixi un farciment estabilitzat coincident per un motiu específic.

Com que el metall de soldadura és efectivament baix-carboni, independentment del grau-del metall base, el rendiment a la corrosió del mateix dipòsit de soldadura es regeix per la química del tipus 316L-en ambdós casos.

L'avantatge d'estabilització del 316Ti es realitza en el metall base no afectat i en la ZAC exterior, on es conserva l'equilibri de carboni-de titani original.

La-neteja posterior a la soldadura (decapat i passivació segons ASTM A967) segueix sent necessària per als dos graus per eliminar el tint tèrmic i restaurar la capa passiva a la soldadura.

Com es comparen les propietats mecàniques del 316Ti i del 316L?

El 316Ti té un rendiment mínim i una resistència a la tracció lleugerament més alts que el 316L en condicions de recuit, i conserva millor la resistència a una temperatura elevada sostinguda, mentre que ambdós graus comparteixen el mateix allargament mínim.

Font: ASTM A240/A240M requisits mínims de propietats mecàniques per a UNS S31635 i UNS S31603, temperatura ambient, estat recuit.

El 316Ti i el 316L es diferencien en la resistència general a la corrosió de les escletxes i la corrosió?

Cap - 316Ti i 316L tenen essencialment la mateixa resistència general a la corrosió per picats i esquerdes, perquè el titani no és un terme a la fórmula PREN i ambdós graus comparteixen els mateixos rangs de crom, molibdè i nitrogen; tota la distinció entre ells és la resistència a la corrosió intergranular després de la soldadura o l'exposició a la calor, no la resistència a la picada de clorur.

Quines indústries i aplicacions afavoreixen cada grau?

El 316L domina els treballs generals de soldadura, aliments, productes farmacèutics i arquitectònics a temperatures ambientals i moderades, mentre que el 316Ti s'especifica principalment per a equips de temperatures elevades-sostenides i en regions o codis amb una preferència històrica per als graus estabilitzats.

Com es comparen el cost i la disponibilitat entre el 316Ti i el 316L?

Normalment, el 316Ti només comporta una prima de cost modesta per sobre del 316L, normalment entre un 5 i un 15 per cent, però la seva disponibilitat pràctica és molt més desigual a nivell regional - 316L s'emmagatzema essencialment a tot arreu, mentre que el 316Ti és més comú a Europa i pot portar terminis de lliurament més llargs o mínims de comanda{{6}en altres llocs.

Controlador de costos de l'aliatge: el titani és una addició d'estabilització de costos-comparativament baix, de manera que la prima de la matèria primera-per a 316Ti sobre 316L és molt més petita que, per exemple, la prima d'un grau super-austenètic de molibdè al 6% per sobre de 316L.

Mitja regional: el 316Ti ha estat tradicionalment més comú al mercat europeu (que reflecteix la seva llarga història en les especificacions DIN/EN), mentre que el 316L és l'acer inoxidable per defecte a la majoria de les cadenes de subministrament d'Amèrica del Nord i Àsia.

Termini d'execució: especificar 316Ti fora de les seves regions bàsiques d'emmagatzematge pot significar que els terminis de lliurament de les comandes de molí-en lloc de l'ex-entrega d'estocs - confirmeu la disponibilitat abans de comprometre-hi un programa

Tendència de substitució: com que els graus L-moderns cobreixen la majoria de les condicions de servei que abans requerien estabilització, moltes especificacions s'han desplaçat cap a 316L de manera predeterminada, reservant 316Ti per als casos específics de-temperatura elevada on encara està clarament justificat.

Quan hauríeu de triar 316Ti sobre 316L?

Trieu 316Ti quan el component tingui un servei sostingut en l'interval de sensibilització de 425-815 graus, quan un codi rector o una especificació del client requereixi un grau estabilitzat o quan coincideixi amb un sistema 316Ti existent; trieu 316L per a essencialment tota la resta, inclosa la fabricació de soldadura a temperatura moderada i ambient estàndard.

• El component funciona contínuament o repetidament en el rang de 425-815 graus (800-1500 graus F) → 316Ti
• El codi de disseny governant, l'especificació del client o l'estàndard de planta existent requereix un grau estabilitzat → 316Ti
• Substitució o ampliació d'un sistema 316Ti existent (escapament, caldera, intercanviador de calor) → 316Ti, per a la consistència del material
• Estructures, dipòsits i canonades soldades de temperatura ambient-estndard a-moderada- → 316L
• Aplicació alimentària, farmacèutica o arquitectònica sense exposició a -temperatura elevada → 316L
• La programació del projecte depèn de la disponibilitat d'ex-estoc a Amèrica del Nord o Àsia → 316L, tret que el termini de lliurament 316Ti es confirmi acceptable

Si la preocupació que motiva la pregunta és la corrosió del clorur o de l'aigua de mar en lloc de la sensibilització a alta-temperatura, cap dels dos graus és el punt de partida correcte - un grau-PREN superior com ara 254SMO o un acer inoxidable dúplex.

Preguntes freqüents

P: El 316Ti és més fort que el 316L?

R: Sí, modestament. 316Ti té una resistència a la fluència mínima de 205 MPa enfront de 170 MPa per a 316L i una resistència a la tracció mínima de 515 MPa enfront de 485 MPa, segons ASTM A240. Tots dos comparteixen el mateix 40% d'allargament mínim.

P: Puc soldar 316Ti amb un-metall d'aportació de coixinets de titani perquè coincideixi exactament amb el metall base?

R: En la pràctica comercial estàndard, no. El titani s'oxida preferentment i no es transfereix de manera fiable a través d'un arc de soldadura, de manera que el farciment ER316L o E316L s'utilitza tant per a soldadures 316Ti com 316L. Per tant, el dipòsit de soldadura en si es regeix per una química baixa-en carboni, independentment del metall base que s'uneixi.

P: El 316Ti és el mateix que l'acer inoxidable 321?

R: No. Tots dos són graus austenítics estabilitzats, però el 321 està estabilitzat amb niobi-lliure i es basa en la família 18Cr{-8Ni (tipus 304) sense molibdè, mentre que el 316Ti es basa en la família de tipus 316 que porta molibdè i, per tant, té una família d'estabilització de tipus 316 que té una millor corrosió i corrosió de titani. resistència superior a 321 a causa del seu contingut en molibdè.

P: El 316L necessita alguna vegada un grau estabilitzat?

R: Sí, específicament per a un servei sostingut de temperatures elevades-en l'interval de sensibilització de 425-815 graus, o quan un codi o una especificació rector demana una nota estabilitzada. Per a la fabricació de soldadura estàndard i a temperatura moderada, el baix carboni del 316L normalment és suficient per si sol.

P: El 316Ti i el 316L són intercanviables per al servei d'aigua de mar o de clorur?

R: Efectivament, sí, perquè el titani no millora la resistència a la corrosió per picats o esquerdes - tots dos graus comparteixen essencialment el mateix PREN. Tampoc és l'opció preferida per a l'exposició agressiva de clorur o d'aigua de mar completa; un grau-de molibdè més alt, com ara 254SMO, és la ruta d'actualització adequada per a aquest servei.