Tubo senza saldatura 316LN

La designazione 316LN si trova all'interno di un piccolo gruppo di gradi di acciaio inossidabile che la maggior parte degli elenchi di stock mostra ma che pochi fornitori possono effettivamente spiegare: è una chimica 316L con un'aggiunta di azoto deliberatamente controllata e quel singolo elemento cambia la personalità meccanica del tubo senza cambiarne la resistenza alla corrosione. Un acquirente che confronta il 316LN con il semplice 316L sulla carta vede un valore di carico di snervamento più elevato e un codice UNS leggermente diverso, S31653 invece di S31603.

Specifiche del tubo in acciaio inossidabile ASTM A312 SS 316LN

Taglie:	Da 1/8" a 24"
Tipo:	Tubi senza saldatura / ERW / Saldati / Fabbricati / LSAW
Gradi:	Acciaio SS 316LN, 1.4429|Acciaio inossidabile 1.4406
Orari:	STD, XS, XXS, SCH5S, SCH10/10S, SCH20, SCH30, SCH40/40S, SCH60, SCH80/80S, SCH100, SCH120, SCH140, SCH160
Standard:	ASTM A213, ASTM A312, ASTM A269
Spessore:	15 NB FINO A 600 NB IN SCH 5S, 10S,10, 20, 40S, 40, STD, 60, 80S, 80, XS, 100, 120, 140, 160 e XXS
Modulo:	Rotondo, quadrato, rettangolare, idraulico ecc
Lunghezze:	SRL e DRL da 5 metri fino a 11 metri disponibili in magazzino o in produzione.
Finisce:	Liscio/smussato

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Cosa significa "LN": UNS S31653 e EN 1.4429

Il tubo senza saldatura 316LN è la versione-rinforzata con azoto del 316L. La composizione chimica di base è lo stesso grado austenitico a basso contenuto di -molibdeno in carbonio-, ma l'azoto è specificato in una fascia controllata compresa tra 0,10 e 0,16% invece di essere lasciato a qualunque cosa la fusione raccolga. L'azoto controllato svolge due funzioni contemporaneamente: aumenta il limite di snervamento minimo attraverso il rafforzamento della soluzione solida-e mantiene il grado resistente alla sensibilizzazione insieme al basso contenuto di carbonio. Il grado appare nel sistema statunitense come UNS S31653 e nel sistema europeo come EN 1.4429 (X2CrNiMoN17-13-3), quindi una richiesta europea e una richiesta americana per lo stesso tubo possono utilizzare designazioni completamente diverse per lo stesso prodotto.

 

La specifica chimica che regola i tubi 316LN è ASTM A312 per tubi senza saldatura e saldati, con la controparte a piastra in ASTM A240. I limiti di composizione sono di seguito riportati; i valori sono i massimi e gli intervalli standard e all'interno di ciascuna di queste fasce dovrebbe trovarsi un certificato di fabbrica per il tubo 316LN.

 

Composizione chimica di 316LN (UNS S31653)

Limiti di composizione secondo ASTM A312 (tubo) e ASTM A240 (piastra), percentuale in peso:

 

Elemento	Minimo (%)	Massimo (%)	Perché è controllato
Carbonio (C)	-	0.030	Il basso contenuto di carbonio mantiene il grado immune alla sensibilizzazione durante la saldatura; la L nel nome
Manganese (Mn)	-	2.00	Disossidante e stabilizzante dell'austenite; aiuta anche la solubilità dell'azoto
Silicio (Si)	-	0.75	Coadiuvante della disossidazione durante la fusione
Fosforo (P)	-	0.045	Controllo delle impurità per lavorabilità a caldo e tenacità
Zolfo (S)	-	0.030	Controllo delle impurità; mantenuto basso per la saldabilità
Cromo (Cr)	16.00	18.00	Resistenza primaria alla corrosione; formatore di film passivo
Nichel (Ni)	10.00	14.00	Stabilizzatore di austenite; tenacità a bassa temperatura
Molibdeno (Mo)	2.00	3.00	Resistenza alla vaiolatura e all'attacco interstiziale nei cloruri
Azoto (N)	0.10	0.16	Solido-rafforzatore della soluzione; l'elemento che rende questo grado 316LN anziché 316L

 

Il ruolo dell'azoto

L’azoto si dissolve interstizialmente nel reticolo dell’austenite e blocca il movimento delle dislocazioni, che è lo stesso meccanismo che aumenta la resistenza senza aggiungere costo alla lega o sacrificare la duttilità. Il risultato pratico è un limite di snervamento minimo di 205 MPa (30 ksi) allo stato ricotto contro 170 MPa (25 ksi) del 316L, un guadagno di circa il 20%.

 

Poiché l'azoto viene aggiunto alla massa fusa anziché rotolare nella parete, il rinforzo è uniforme in tutta la sezione e non scompare quando il tubo viene saldato, piegato o formato come avviene con il rinforzo tramite lavorazione a freddo-. L'altro vantaggio è meno noto: l'azoto migliora la resistenza alla corrosione per vaiolatura nel servizio con cloruro, quindi il 316LN è leggermente più tollerante all'attacco interstiziale e per vaiolatura rispetto allo stesso tubo in 316L con la stessa chimica.

 

Proprietà meccaniche, ricotto

Le proprietà meccaniche minime riportate di seguito sono ricavate dallo stato ricotto delle norme vigenti. La versione a tubo (ASTM A312) e la versione a piastra (ASTM A240) stabiliscono gli stessi minimi di trazione e snervamento, con allungamento misurato sul relativo tratto di calibro. La durezza si applica principalmente al prodotto lastra in A240.

 

Proprietà	ASTM A312 (tubo)	ASTM A240 (piastra)	Nota
Resistenza alla trazione, min	515 MPa (75 ksi)	515 MPa (75 ksi)	Stesso minimo in entrambe le forme di prodotto
Limite di snervamento, min	205 MPa (30 ksi)	205 MPa (30 ksi)	Il credito di azoto rispetto ai 170 MPa del 316L
Allungamento, min	35% (su 2 pollici o 50 mm)	40% (su 2 pollici o 50 mm)	Il minimo della piastra è più alto secondo la formulazione standard
Durezza, max	-	217 HBW / 95 HRB	Piastra per A240; durezza del tubo non specificata in A312

 

I dati sull'allungamento meritano una seconda occhiata. 316LN mantiene un allungamento minimo compreso tra il 35 e il 40% nonostante la resa più elevata, il che significa che il grado può essere piegato a freddo, svasato, espanso e arrotolato in bobine senza fessurarsi e la bobina finita mantiene la stessa resistenza del tubo così come-consegnato. Questa combinazione, rendimento più elevato con duttilità mantenuta, è esattamente ciò che rende il 316LN attraente per le apparecchiature contenenti pressione-dove lo spessore della parete è stabilito dal codice di progettazione.

 

Proprietà fisiche

Le costanti fisiche riportate di seguito sono i valori generalmente accettati per la famiglia 316 con l'aggiunta di azoto; non sono valori contrattuali ma sono utili per la progettazione termica, il calcolo del peso e i calcoli delle dilatazioni.

 

Proprietà	Valore tipico	Unità
Densità	7.98	g/cm³ (0,288 libbre/pollici³)
Modulo di elasticità, temperatura ambiente	193	GPa (28.000 ksi)
Coefficiente medio di dilatazione termica, 20–100 gradi	16.0	µm/m·K
Conduttività termica, 100 gradi	16.3	W/m·K
Calore specifico, 0–100 gradi	500	J/kg·K
Resistività elettrica, temperatura ambiente	0.74	µΩ·m
Intervallo di fusione	1371–1399	grado (2500-2550 gradi F)

 

Prestazioni alle basse-temperature: dove vince il tubo 316LN

L'unico argomento tecnico più forte a favore del tubo 316LN è il suo comportamento a temperature criogeniche. Gli acciai inossidabili austenitici superano già le prestazioni dell'acciaio al carbonio e della maggior parte dei gradi ferritici a bassa temperatura perché il reticolo cubico-centrato sulla faccia-non subisce una transizione da duttile-a-fragile; Il 316LN aggiunge una resa base più elevata in modo che il tubo mantenga la resistenza di progettazione utilizzabile a -196 gradi (azoto liquido) e inferiori, pur mantenendo un'eccellente energia di impatto Charpy. Questo è il motivo per cui il 316LN è una scelta standard per terminali GNL, celle frigorifere con separazione dell'aria e tubazioni per serbatoi di stoccaggio criogenici, dove il 316L necessiterebbe di una parete più spessa per raggiungere lo stesso stress consentito alla stessa temperatura di progetto.

 

Per un acquirente di tubazioni il confronto è semplice: se la linea opera al di sotto di circa -50 gradi e il codice in vigore consente il materiale, 316LN offre un margine di progettazione maggiore per millimetro di parete rispetto a 316L. La resistenza extra non viene acquisita con un trattamento termico che deve essere ripetuto dopo la saldatura e non riduce la tenacità alle basse temperature come farebbe un contenuto di carbonio o ferrite più elevato.

 

Standard, Forme e Finiture

Il 316LN viene prodotto nella normale famiglia di prodotti inossidabili e ciascuna forma di prodotto ha il proprio standard di riferimento. Un acquirente dovrebbe indicare sia il numero UNS che lo standard del prodotto nella richiesta, perché barre, piastre, tubi e pezzi forgiati 316LN sono tutti coperti da diversi documenti ASTM.

 

Forma del prodotto	Norma governativa	Intervallo di dimensioni tipiche fornito
Tubo senza saldatura	ASTM A312 TP316LN	Da NPS 1/8 a NPS 12 (da DN 6 a DN 300), a parete da SCH 5S a SCH 80S
Tubo saldato (EFW/ERW)	ASTM A312 TP316LN/A358 Grado 316LN	Da 6 NPS a 24 NPS (da DN 150 a DN 600) per linee di grande diametro-
Tubo (scambiatore di calore)	ASTM A269/A213	DE da 6,0 a 60,0 mm, parete da 0,8 a 4,0 mm
Piatto e foglio	ASTM A240 UNS S31653	Spessore da 0,5 a 80 mm, larghezza fino a 2500 mm
Barra e billetta	ASTM A479/A276	Barra tonda Ø da 10 a 300 mm

 

Le superfici dei tubi seguono le stesse convenzioni del 316L: i tubi senza saldatura vengono normalmente forniti con una finitura di laminazione adatta alla maggior parte delle attività di processo, mentre il prodotto saldato e lucidato è disponibile per linee sanitarie e ad alta-purezza. La lamiera è disponibile nelle finiture N.1 (laminata a caldo, ricotta e decapata) e 2B, con lucidatura BA o a specchio disponibile su lamiera sottile. Per i servizi criogenici e ad alta-integrità, specifica i requisiti dei test di impatto sul PO anziché dare per scontato che lo standard li includa.

 

Comportamento di fabbricazione e saldatura

Il 316LN salda con le stesse famiglie di riempitivi del 316L e il contenuto di azoto non impone un cambio di procedura. Il riempitivo corrispondente è ER316L / E316L per la maggior parte dei giunti; laddove la saldatura deve corrispondere al limite di snervamento del metallo di base, utilizzare un riempitivo progettato per 316LN-o un riempitivo 316L e accettare che il metallo di saldatura sia leggermente più morbido del tubo di base rinforzato con azoto-.

 

Il grado è completamente austenitico nella zona di saldatura, il che significa che non è richiesto il preriscaldamento e non è necessario alcun trattamento termico post-saldatura per il servizio di corrosione. Il basso contenuto di carbonio e l'aggiunta di azoto proteggono entrambi dalla precipitazione di carburo di cromo ai bordi del grano, quindi la HAZ rimane resistente alla corrosione intergranulare anche nelle saldature multi-passaggio.

 

Si applicano due precauzioni di fabbricazione. Innanzitutto, i gradi austenitici rinforzati con azoto-lavorano-indurendo leggermente più velocemente del 316L, quindi gli strumenti di piegatura e pressatura a freddo dovrebbero essere impostati per un po' più di ritorno elastico e un po' più di forza.

 

In secondo luogo, se la bobina finita viene ricotta dopo la formatura per una condizione completamente rammollita, la temperatura del trattamento termico e il raffreddamento devono seguire la pratica di ricottura A312/A240 per questo grado; il comune trattamento con soluzione a 1060–1120 gradi con raffreddamento ad acqua ripristina sia la robustezza che la resistenza alla corrosione.

 

Applicazioni che giustificano 316LN rispetto a 316L

Non tutte le linee 316L devono diventare 316LN. Il grado ottiene la sua specifica quando è presente una delle tre condizioni: servizio a bassa-temperatura in cui il credito di rendimento riduce lo spessore delle pareti, servizio ad alta-pressione in cui il progetto è regolato dalla resistenza-piuttosto che dalla corrosione-o esposizione al cloruro dove vale la pena avere il credito per vaiolatura dell'azoto. La tabella seguente elenca le classi di servizio e la motivazione per ciascuna.

 

Servizio	Perché è specificato 316LN	Nota di progettazione
GNL e tubazioni criogeniche	Rendimento elevato a -196 gradi con eccellente energia d'impatto	Muro spesso fissato dal codice di sollecitazione ammissibile; Il 316LN riduce il peso
Celle frigorifere con separazione dell'aria	Tenacità e saldabilità alle basse-temperature	Controlla i requisiti Charpy sul PO
Linee di processo chimico e petrolchimico	Maggiore stress di progettazione per la stessa parete del 316L	Utile quando il progetto di pressione B31.3 governa la parete
Servizio acqua di mare e cloruro	L'azoto migliora la resistenza alla vaiolatura rispetto al 316L	Non è ancora un sostituto del duplex in acqua di mare calda; utilizzare con la revisione del progetto
Navi nucleari e ad alta-integrità	Azoto controllato, basso contenuto di carbonio, proprietà uniformi	Potrebbe richiedere NDE e tracciabilità aggiuntivi in ​​base alle specifiche del progetto
Linee farmaceutiche e alimentari	Pulibilità e saldabilità pari al 316L	Specificare il foro lucido se a contatto con il prodotto

 

Gamma dimensionale, lunghezze e modulo di fornitura

Il tubo senza saldatura 316LN viene comunemente fornito nella gamma da NPS 1/8 a NPS 12 con pareti da SCH 5S a SCH 80S, sia in lunghezze casuali (normalmente da 5 a 7 m) che tagliate-a-lunghezza. I diametri maggiori sono disponibili come prodotti saldati-e-ricotti secondo A312 o A358. Nella tabella seguente sono riportati i diametri esterni standard per le misure ordinate più frequentemente; lo spessore della parete per una determinata pianificazione segue la tabella della pianificazione dell'acciaio inossidabile ASME B36.19M e il diametro interno è il diametro esterno meno il doppio della parete.

 

NPS	DN	Diametro esterno (mm)	Pareti tipiche fornite
1/2	15	21.3	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
3/4	20	26.7	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
1	25	33.4	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
1 1/2	40	48.3	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
2	50	60.3	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
3	80	88.9	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
4	100	114.3	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
6	150	168.3	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
8	200	219.1	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
10	250	273.1	SCH 5S, 10S, 40S, 80S
12	300	323.9	SCH 5S, 10S, 40S, 80S

 

Cosa dichiarare nell'inchiesta

Per ottenere un preventivo per tubi 316LN che corrisponda all'intento progettuale, la richiesta deve contenere le seguenti informazioni; un breve elenco evita i due errori di fornitura più comuni, ovvero ricevere 316L invece di 316LN e ricevere un prodotto saldato laddove era previsto il prodotto senza saldatura.

 

• Designazione: 316LN, UNS S31653, EN 1.4429, secondo ASTM A312 TP316LN
• Forma e standard del prodotto: tubo senza saldatura secondo A312 o saldato-e-ricotto secondo A312/A358 per fori di grandi dimensioni
• Dimensioni: NPS o DN, diametro esterno e programma o spessore della parete esplicito in mm
• Base di quantità e lunghezza: lunghezze casuali, lunghezze tagliate o metratura esatta
• Condizione: ricotto (soluzione trattata a 1060-1120 gradi e temprata) come standard
• Test: certificato di fabbrica EN 10204 3.1 e se è richiesto l'impatto Charpy a -196 gradi o a temperatura ambiente
• Finitura: finitura di laminazione per linee di processo; foro lucidato per servizio igienico
• Tracciabilità: tracciabilità del calore completa e marcatura secondo A999/A530 quando le specifiche del progetto lo richiedono

 

Il tubo 316LN fornito è normalmente contrassegnato con lo standard, il grado, il numero di calore e le dimensioni ed è supportato da un certificato 3.1 mill che riporta i risultati chimici e di trazione effettivi del calore. Poiché 316LN e 316L condividono lo stesso involucro di resistenza alla corrosione, il grado viene occasionalmente sostituito in cantiere; l'indagine dovrebbe dichiarare esplicitamente che il 316LN è un requisito contrattuale e che la sostituzione con il 316L non è accettabile senza approvazione.

 

 

 

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