¿Por qué elegir acero inoxidable SUS321 para aplicaciones-resistentes al calor?

Por qué SUS321 es el grado austenítico resistente al calor-preferido

SUS321 es un acero inoxidable austenítico estabilizado con titanio-definido en JIS G4303 (barra), JIS G4304 (placa laminada en caliente-) y JIS G4305 (lámina laminada en frío-), con equivalentes de UNS S32100 según ASTM A240 y EN 1.4541 según EN 10088. Su característica definitoria es la adición controlada de titanio con un mínimo de cinco veces el contenido de carbono. Durante la exposición en el rango de 425 a 850 grados, los grados austeníticos no estabilizados como el SUS304 precipitan carburos de cromo en los límites de los granos, agotando el cromo local y dejando el material vulnerable a la corrosión intergranular. En SUS321, el titanio reacciona preferentemente con el carbono, manteniendo el cromo en solución sólida, de modo que se conserva la resistencia a la corrosión después de la soldadura y después del servicio a temperatura elevada.

Por esta razón, se selecciona SUS321 donde los componentes entran repetidamente en la ventana de sensibilización: sistemas de escape, piezas de hornos, tubos radiantes, equipos de procesamiento térmico e intercambiadores de calor. El grado combina la resistencia general a la corrosión de la familia 18-8 con una resistencia sustancialmente mayor a la degradación a alta temperatura.

Composición química según JIS G4304 y ASTM A240

Propiedades mecánicas en la solución-Condición recocida

Rendimiento a altas-temperaturas y comportamiento de fluencia

SUS321 ofrece buena resistencia a la oxidación hasta aproximadamente 900 grados en servicio intermitente y 925 grados en servicio continuo. La estabilización de titanio también admite una mayor resistencia a la fluencia en la banda de 425 a 900 grados en comparación con los grados no estabilizados, razón por la cual la variante de mayor-carbono SUS321H (UNS S32109, EN 1.4878) se especifica para componentes presurizados de alta-temperatura, como tubos de sobrecalentador y partes internas de calderas. Los diseñadores deben tener en cuenta que los límites de oxidación describen el comportamiento de incrustación en el aire; La capacidad de carga-a temperatura aún debe compararse con las curvas de diseño de fluencia para la sección específica y el nivel de tensión.

Soldadura y Fabricación

SUS321 es fácilmente soldable mediante procesos TIG, MIG, MMA y de resistencia. Se recomienda utilizar relleno ER321 (AWS A5.9) para mantener estabilizado el metal de soldadura. No es obligatorio ningún tratamiento térmico posterior a la soldadura, lo que constituye una importante ventaja práctica sobre las calidades no estabilizadas en la fabricación en el campo. Cuando la soldadura funcionará en el rango de 425 a 850 grados en condiciones corrosivas, a veces se aplica un recocido de estabilización a 850 a 930 grados, seguido de un enfriamiento lento. El recocido de solución completa se realiza entre 920 y 1150 grados, seguido de un enfriamiento con agua o un enfriamiento rápido cuando se requiere máxima resistencia a la corrosión y suavidad.

Aplicaciones típicas

Colectores de escape para automóviles, carcasas de convertidores catalíticos y fuelles flexibles

Piezas de hornos, tubos radiantes y componentes de quemadores.

Intercambiadores de calor y elementos calentadores de aire en servicio cíclico.

Oxidadores térmicos, revestimientos de incineradores y revestimientos de chimeneas.

Juntas de dilatación y fuelles para conductos calientes

Preguntas frecuentes

¿SUS321 es lo mismo que AISI 321?

Sí. SUS321 es la designación del estándar industrial japonés; AISI 321 y UNS S32100 son las designaciones norteamericanas correspondientes para el mismo grado austenítico estabilizado con titanio-, con EN 1.4541 como equivalente europeo.

¿Por qué se agrega titanio al SUS321?

El titanio se combina con carbono con preferencia al cromo, lo que evita la precipitación de carburo de cromo en los límites de grano en el rango de 425 a 850 grados. Esto preserva la resistencia a la corrosión intergranular después de la soldadura y después del servicio a alta-temperatura, que es la razón principal por la que existe este grado.

¿Qué temperatura puede soportar SUS321?

Se mantiene una buena resistencia a la oxidación hasta aproximadamente 900 grados en servicio intermitente y 925 grados en servicio continuo. Para un servicio presurizado que soporta carga-, la tensión permitida debe evaluarse en comparación con los datos de diseño de temperatura elevada-en lugar del límite de oxidación solo.

¿SUS321 requiere tratamiento térmico posterior-a la soldadura?

No. Debido a que el material está estabilizado, PWHT no es obligatorio. En servicio corrosivo severo a temperatura elevada, el código de diseño puede especificar un recocido de estabilización a 850-930 grados.

¿Cuál es la diferencia entre SUS321 y SUS304?

La diferencia es la estabilización del titanio. SUS304 puede sensibilizarse y perder resistencia a la corrosión cuando se suelda o se mantiene en el rango de 425 a 850 grados; SUS321 conserva su resistencia a la corrosión en esas condiciones y, además, ofrece una mayor resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas, a costa de un pequeño sobreprecio.

¿SUS321 está disponible en láminas, placas y tubos?

Sí. El grado se produce como lámina laminada en frío-según JIS G4305, placa laminada en caliente-según JIS G4304 y ASTM A240, barra según JIS G4303 y ASTM A276, y tubo soldado o sin costura según ASTM A312 (TP321) y A249.