Acero inoxidable 321: titanio-Corrosión intergranular estabilizada-Grado resistente

El acero inoxidable 321 es una versión mejorada estabilizada con titanio-del 304, con la adición de 0,10%-0,30% de titanio. El titanio se combina preferentemente con el carbono para formar TiC, lo que evita la precipitación de carburo de cromo en los límites de los granos durante la soldadura o el servicio a alta temperatura, resolviendo así fundamentalmente el problema de corrosión intergranular del 304 en el rango de temperatura de sensibilización (450-850 grados).

Parámetros principales

Composición química (% en peso): C Menor o igual a 0,08, Si Menor o igual a 1,00, Mn Menor o igual a 2,00, P Menor o igual a 0,045, S Menor o igual a 0,030, Cr=17.00-19.00, Ni=9.00-12.00, Ti=0.10-0.30, Fe=Saldo

Propiedades mecánicas (recocido): Resistencia a la tracción mayor o igual a 520 MPa, límite elástico mayor o igual a 205 MPa, alargamiento mayor o igual al 40 %, dureza Brinell menor o igual a 201 HB

Temperatura de servicio: 400 grados a 900 grados (servicio continuo), hasta 950 grados para servicio a corto plazo-

Grados equivalentes: SUS321 (JIS), EN 1.4541 (EN), UNS S32100 (ASTM)

Ventajas de rendimiento: La estabilización del titanio permite la resistencia a la corrosión intergranular sin tratamiento térmico posterior-a la soldadura; la resistencia a la fluencia a alta-temperatura es un 22% mayor que la del 304 a 600 grados; la película de óxido compuesto Cr₂O₃-TiO₂ formada a altas temperaturas tiene una mejor compacidad que el 304, con una tasa de ganancia de peso de oxidación un 30% menor a 900 grados; buena soldabilidad y conformabilidad.

Aplicaciones típicas: tubos intercambiadores de calor de alta-temperatura, tuberías de circuitos secundarios de plantas de energía nuclear, tubos de hornos de craqueo químico, sistemas de escape de automóviles (colectores, carcasas de convertidores catalíticos) y componentes de alta-temperatura en unidades de craqueo catalítico petroquímico.

Preguntas y respuestas prácticas

P1: ¿Cuál es el papel del titanio en el acero inoxidable 321? R1: La afinidad del titanio por el carbono es mayor que la del cromo. Se combina preferentemente con carbono para formar TiC estable, evitando la formación de Cr₂₃C₆ y el consiguiente agotamiento del cromo en los límites de los granos. Las pruebas de simulación térmica muestran que después de mantenerse a 650 grados durante 2 horas, la precipitación de carburos de cromo en los límites de grano del 304 alcanza el 3,2%, mientras que la del 321 es solo del 0,8%.

P2: ¿Se producirá "desgaste del titanio" al soldar 321? R2: Sí. El titanio es propenso a oxidarse y quemarse cuando la temperatura de soldadura supera los 1200 grados. Se debe adoptar la soldadura TIG, con la corriente controlada a 100-140 A, acortando el tiempo de residencia del arco y utilizando protección de argón puro para garantizar que el contenido de titanio no sea inferior al 0,10 %.

P3: ¿Cuál es la diferencia entre 321 y 304 en términos de resistencia a la corrosión intergranular? R3: el 304 es propenso a la corrosión intergranular cuando permanece en el rango de 450-850 grados durante mucho tiempo (zona de sensibilización) después de soldar; 321, debido a la estabilización del titanio, no produce sensibilización incluso si permanece en la zona de sensibilización durante mucho tiempo y tiene una excelente resistencia a la corrosión intergranular sin tratamiento térmico posterior a la soldadura.

P4: ¿El 321 es adecuado para tubos de calderas de alta-temperatura y alta-presión? R4: Sí. Tiene una excelente resistencia a la fluencia a altas temperaturas-y resistencia a la corrosión intergranular, y puede usarse como sobrecalentador de calderas y tubos de recalentador en el rango de temperatura de 400 a 850 grados y una presión menor o igual a 10 MPa. Cabe señalar que el espesor de la pared debe diseñarse razonablemente de acuerdo con la presión de trabajo para garantizar la seguridad estructural.

P5: ¿Cómo manipular la superficie del acero inoxidable 321 para mejorar la resistencia a la oxidación a altas-temperaturas? A5: Después del procesamiento, realice un tratamiento de pasivación con una solución de ácido nítrico al 25 % + 2 % de ácido fluorhídrico (temperatura ambiente, 20 minutos) para formar una película densa de óxido compuesto de Cr₂O₃-TiO₂; Para los componentes utilizados a más de 800 grados, se puede aplicar un revestimiento cerámico resistente a altas-temperaturas en la superficie para mejorar aún más la resistencia a la oxidación.