Aço inoxidável 316Ti versus 316L: estabilizado versus baixo-carbono para serviços soldados

 

Quais são as estratégias específicas que cada classe utiliza para evitar a “deterioração da solda”?
A classe 316L (UNS S31603) usa uma estratégia de "baixo-carbono", restringindo o carbono a um máximo de 0,03%. Isto limita a quantidade de carbono disponível para formar carbonetos de cromo durante a soldagem, minimizando a sensibilização. A classe 316Ti (UNS S31635) usa uma estratégia de "estabilização". Tem um teor de carbono permitido mais alto, mas adiciona titânio (normalmente maior ou igual a 5 x C%). O titânio, tendo uma afinidade mais forte pelo carbono do que o cromo, forma carbonetos de titânio estáveis, deixando todo o cromo em solução para manter a resistência à corrosão. Ambos são eficazes, mas seu desempenho diverge sob exposição prolongada a altas-temperaturas.

Em que cenários o 316Ti oferece uma vantagem potencial sobre o 316L mais comum?
O 316Ti pode oferecer uma vantagem em aplicações onde o componente soldado será usado continuamente em temperaturas elevadas (por exemplo, 400-800 graus). Os carbonetos de titânio são mais estáveis ​​do que a matriz de baixo-carbono do 316L nessas temperaturas. Portanto, o 316Ti pode ser especificado para tubulações de processo de alta-temperatura, carcaças de trocadores de calor ou peças de forno que são soldadas e depois submetidas a serviço-de longo prazo em alta temperatura. Para serviços em temperatura ambiente ou temperatura moderadamente elevada, o 316L é geralmente preferido devido à sua química mais simples e maior disponibilidade.

Existem desvantagens ou precauções especiais para soldar 316Ti?
A principal precaução para soldar o 316Ti é garantir uma proteção de gás adequada. Se o titânio na poça de fusão oxidar devido à má blindagem, ele perde seu efeito estabilizador, tornando o próprio metal de solda suscetível à sensibilização. Portanto, uma excelente cobertura de gás (e muitas vezes purga posterior para passes de raiz) é crítica. A seleção do metal de adição também é importante; embora o enchimento 316L possa ser usado, para máxima resistência à corrosão na solda, um enchimento estabilizado com nióbio-como o ER347 às vezes é recomendado. 316L é geralmente considerado mais tolerante para soldagem de fabricação em geral.

Como se compara o custo e a disponibilidade dessas duas classes?
O 316L é um dos aços inoxidáveis ​​mais amplamente disponíveis em todo o mundo, em todas as formas de produto. 316O Ti é menos comum e pode não estar tão prontamente disponível em todos os tamanhos ou formas, como chapas finas ou tubos de-diâmetro pequeno. Muitas vezes acarreta um pequeno aumento de preço devido à adição de titânio. Isso torna o 316L a escolha padrão para a maioria das aplicações.. 316O Ti normalmente é especificado apenas quando seus benefícios específicos de estabilização são exigidos por um código de projeto ou para uma condição de serviço-de alta temperatura documentada.

Qual é a principal lição para um engenheiro escrever uma especificação de material?
Não especifique o 316Ti simplesmente como uma versão “melhor” ou “mais estável” do 316L. É um grau de especialista. O padrão para equipamentos resistentes à corrosão-soldados deve ser 316L. Especifique 316Ti somente quando uma das seguintes condições se aplicar: 1) O código de projeto vigente (por exemplo, ASME para vasos de pressão) exige um grau estabilizado para a temperatura de projeto. 2) O componente terá serviço contínuo acima de aproximadamente 400 graus após a soldagem. 3) Há um caso específico e documentado de falha de sensibilização de 316L em uma aplicação idêntica. Sempre faça referência à designação UNS completa para evitar confusão.