Entrambi316L e 321sono acciai inossidabili austenitici con all'incirca lo stesso contenuto di cromo (16-18%) e nichel (10-14%). La differenza si riduce a un'aggiunta di lega ciascuno:
316L contiene 2,0-3,0% di molibdeno. Il molibdeno è ciò che conferisce al 316L la sua resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale in ambienti contenenti cloruro. È anche ciò che rende il 316L più costoso del 321 nella maggior parte dei mercati.
321 contiene titanio, aggiunto ad un minimo di 5 x C% (contenuto di carbonio). Il titanio lega il carbonio come carburo di titanio, prevenendo la precipitazione del carburo di cromo ai bordi dei grani quando il metallo viene riscaldato tra 425 e 900 gradi Celsius. Questo si chiama stabilizzazione ed è il motivo per cui il 321 può funzionare a temperature alle quali il 316L, anche nella sua forma a basso-carbonio, inizia a faticare.
Forme di prodotto
Barra e asta
Piatto e foglio
Bobina e striscia
Tubi e tubi
Raccordo: flangia, T, gomito, riduttore ecc.
Forgiatura: anello, albero, cerchio, blocco ecc.
| Elemento | 316L (%) | 321 (%) |
|---|---|---|
| Cromo | 16.0 - 18.0 | 17.0 - 19.0 |
| Nichel | 10.0 - 14.0 | 9.0 - 12.0 |
| Molibdeno | 2.0 - 3.0 | -- |
| Titanio | -- | 5 x C minimo, 0,70 massimo |
| Carbonio | 0,035 massimo | 0,08 massimo |
| Manganese | 2,00 massimo | 2,00 massimo |
| Silicio | 0,75 massimo | 0,75 massimo |
| Fosforo | 0,045 massimo | 0,045 massimo |
| Zolfo | 0,030 massimo | 0,030 massimo |
Resistenza alla corrosione: dove il 316L guadagna il suo premio
Se l'ambiente di servizio prevede la presenza di cloruri, il 316L è la scelta migliore. Il contenuto di molibdeno aumenta il numero equivalente di resistenza alla vaiolatura (PREN) a circa 22-25, rispetto ai circa 17-19 del 321. In termini pratici, ciò significa che il 316L resiste alla vaiolatura in acqua di mare, acqua salmastra e flussi di processo contenenti cloruro dove il 321 inizierebbe a mostrare un attacco localizzato.
La temperatura critica di vaiolatura (CPT) racconta la storia in numeri. In una soluzione standard di NaCl al 3,5% secondo ASTM G150,316Lin genere mostra un CPT intorno ai 25-30 gradi Celsius. Per 321, il CPT è più vicino a 15-20 gradi. Nell'acqua di mare del Golfo del mondo reale a 35 gradi Celsius e ad alta salinità, nessuno dei due gradi è ideale per il contatto diretto con l'acqua di mare (è qui che entrano in gioco i gradi super duplex come SAF 2507 o 254 SMO), ma il 316L sopravvivrà alla zona di schizzi e all'esposizione atmosferica molto più a lungo del 321.
La tensocorrosione (SCC) è l’altra modalità di guasto degna di nota. Entrambi i gradi sono suscettibili al cloruro SCC al di sopra di 60 gradi Celsius in ambienti contenenti cloruro. 316L non supera significativamente 321 qui. Se la temperatura di servizio è superiore a 60 gradi in un ambiente contenente cloruri e non è possibile eliminare i cloruri, è necessario considerare i gradi duplex o super austenitici, non scegliere tra questi due.
Dove321resiste bene negli ambienti acidi ossidanti a temperature elevate. Acido solforico a concentrazioni moderate, servizio dell'acido nitrico e alcuni flussi di processi petrolchimici in cui la temperatura è la sfida principale piuttosto che l'attacco del cloruro. La stabilizzazione del titanio previene la corrosione intergranulare nelle zone-influenzate dal calore dopo la saldatura, il che è importante nel servizio acido dove l'attacco ai bordi dei grani è il principale meccanismo di cedimento.
Prestazioni alle alte-temperature: il caso del 321
È qui che 321 ha un vantaggio reale e misurabile. Il codice ASME per caldaie e recipienti a pressione (Sezione VIII, Divisione 1) consente 321 per temperature di servizio fino a 816 gradi Celsius. Per 316L, il limite di codice in servizio continuo è di circa 450 gradi Celsius, sebbene sia comune un servizio intermittente fino a 425 gradi.
Il motivo è la precipitazione del carburo. Anche con il basso contenuto di carbonio del 316L, l'esposizione prolungata oltre i 425 gradi consente la formazione di carburi di cromo ai bordi del grano, impoverendo le aree adiacenti di cromo e creando un percorso per la corrosione intergranulare quando il metallo viene successivamente esposto a mezzi corrosivi. Il titanio presente nel 321 impedisce ciò formando preferenzialmente carburo di titanio, lasciando il cromo in soluzione.
Applicazioni reali in cui 321 è la chiamata giusta:
- Sistemi di scarico e collettori operanti a 600-800 gradi
- Tubi scambiatori di calore in unità di cracking catalitico
- Componenti di forni e gruppi di tubi radianti
- Giunti di dilatazione e soffietti in condutture-ad alta temperatura
- Componenti di scarico e postcombustione aerospaziale
Saldatura e fabbricazione: 316L è più tollerante
Entrambi i gradi sono saldabili con metodi austenitici standard: GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW (stick) e SAW. Ma l’esperienza di fabbricazione è diversa.
316L è il grado più semplice con cui lavorare in un negozio o in un ambiente sul campo. Il basso contenuto di carbonio significa che puoi saldarlo senza preoccuparti della sensibilizzazione nella zona-interessata al calore e non è necessaria la ricottura della soluzione post-saldatura per ripristinare la resistenza alla corrosione. La selezione del metallo d'apporto è semplice: ER316L per la maggior parte delle applicazioni o ER316LSi se si desidera una migliore bagnatura e un profilo del cordone più liscio.
321 richiede più attenzione. Il titanio che stabilizza la qualità influisce anche sul bagno di saldatura. Il titanio ha un'elevata affinità con l'ossigeno e nel bagno di saldatura fuso può formare inclusioni di ossido di titanio che si presentano come difetti simili a scorie-se la copertura del gas di protezione non è ermetica. Per questo motivo viene comunemente utilizzato il riempitivo ER347 (stabilizzato con niobio-) al posto dell'ER321. Il niobio fornisce la stessa funzione di stabilizzazione senza le difficoltà di saldatura introdotte dal titanio.
Per le saldature di testa da tubo-a-tubo secondo ASME B16.9, entrambi i gradi si saldano bene con procedure adeguate. Il problema si manifesta maggiormente nelle saldature complesse con passaggi multipli, configurazioni di giunti stretti o saldature sul campo in cui il vento e la contaminazione sono fattori determinanti. Se la tua fabbricazione prevede molte saldature posizionali o lavori in cantiere, il 316L darà meno grattacapi ai tuoi saldatori.
La formabilità è simile tra i due gradi. Entrambi possono essere piegati, svasati ed espansi utilizzando tecniche di formatura austenitica standard. 321 può essere leggermente più difficile da formare a freddo-a causa delle particelle di carbonitruro di titanio che aumentano i tassi di incrudimento, ma la differenza è minima per la maggior parte delle applicazioni di tubi e raccordi.
Per i raccordi a saldare di testa- (gomiti, raccordi a T, riduttori secondo ASME B16.9 e B16.28), entrambi i gradi sono disponibili presso la maggior parte dei distributori di stoccaggio. Tuttavia, è più probabile che i raccordi 316L siano disponibili in magazzino, mentre potrebbe essere necessario ordinare i raccordi 321 con tempi di consegna più lunghi, soprattutto per dimensioni più grandi o programmi non-standard.
| Specifica | 316L | 321 |
|---|---|---|
| ASTM/ASME (USA) | A312 TP316L / A403 WP316L / A182 F316L | A312 TP321 / A403 WP321 / A182 F321 |
| IT (Europa) | 1.4404 | 1.4541 |
| JIS (Giappone) | SUS316L | SUS321 |
| GOST (Russia/CSI) | 03Cap17N14M2 | 08Cap18N10T |
| Gran Bretagna (Cina) | 022Cr17Ni12Mo2 | 06Cr18Ni11Ti |
Suggerimenti per gli acquisti che consentono di risparmiare denaro ed evitare problemi
Controlla il certificato di prova del mulino per il contenuto di titanio su 321 ordini.Alcuni stabilimenti producono 321 con titanio come minimo (5 x carbonio). Se il carbonio si trova nella fascia alta dell'intervallo (0,06-0,08%), il titanio dovrebbe essere almeno 0,30-0,40%. Se il titanio è marginale e il carbonio è elevato, la stabilizzazione potrebbe non essere efficace. Richiedi il calcolo: Ti / (4 x C) dovrebbe essere maggiore di 1,0 per la stabilizzazione completa.
Specificare le condizioni di consegna.Il tubo 316L viene generalmente fornito nella soluzione-ricotto. 321 può essere fornito ricotto o stabilizzato-ricotto. La condizione ricotta stabilizzata- (mantenimento a 900-950 gradi per 1-2 ore) massimizza la formazione di carburo di titanio e migliora la resistenza alla corrosione intergranulare. Se l'applicazione prevede una saldatura seguita da un servizio corrosivo, specificare ricotto stabilizzato.
Non dare per scontato che 316L e 321 siano intercambiabili per le applicazioni conformi al codice-.Se la progettazione è stata eseguita per 316L (con le sue sollecitazioni ammissibili specifiche secondo ASME Sezione II, Parte D), la sostituzione con 321 richiede il ri-controllo dei valori di sollecitazione ammissibile alla temperatura di progettazione. A 400 gradi, il 321 ha uno stress ammissibile leggermente inferiore rispetto al 316L. A 600 gradi, 321 è più alto perché 316L non è affatto classificato-a quella temperatura.
Per i raccordi con saldatura di testa-, verificare la marcatura del grado.I raccordi devono essere contrassegnati con il grado, il numero di colata e il simbolo del produttore secondo ASME B16.9. I raccordi WP316L e WP321 sembrano identici. Se il tuo magazzino li ha entrambi, la codifica a colori o lo stoccaggio separato sono essenziali. Abbiamo visto progetti in cui i raccordi 321 erano installati in un sistema 316L e viceversa, scoperti solo quando il grado sbagliato si è guastato prematuramente.
Ordina materiale extra per 321 progetti.Poiché il 321 viene fornito con minore frequenza, riordinare una piccola quantità a metà-progetto può significare un'attesa di 6-settimane. Ordina il 5-10% in più, soprattutto per dimensioni o programmi non standard. Il costo di mantenimento dell'eccedenza 321 è inferiore al rischio di esaurimento del programma.
Conclusione
La scelta tra 316L e 321 raramente è difficile una volta definite chiaramente le condizioni di servizio. Il problema è che molti acquirenti si avvicinano alla decisione senza caratterizzare pienamente l’ambiente, rispettando la qualità che hanno sempre utilizzato. Funziona finché non funziona più.
Se stai specificando un tubo per un nuovo progetto, dedica del tempo a documentare la temperatura operativa, l'esposizione al cloruro, la concentrazione di acido e la durata di progetto. Questi quattro parametri ti diranno di quale grado hai bisogno in modo più affidabile di qualsiasi tabella comparativa. E se hai bisogno di aiuto per l'approvvigionamento di entrambi i gradi, con certificazioni complete e spedizione in tutto il mondo, disponiamo sia del 316L che del 321 in forme saldate e senza saldature, insieme a raccordi e flange con saldatura di testa- corrispondenti secondo ASME B16.9, B16.11 e B16.5.
