Tytan-stabilizowana stal nierdzewna 316Ti: właściwości, standardy i zastosowania

316Ti to stabilizowana tytanem-modyfikacja typu 316, znormalizowana jako UNS S31635 w ASTM A240 i EN 1.4571 w normach europejskich. Jest wybierany wszędzie tam, gdzie austenityczna stal-łożyskowa molibdenowa musi być spawana lub eksploatowana w zakresie temperatur, w których norma 316 ulega uczuleniu, bez kosztów i czasu realizacji związanego z wyżarzaniem-po spoinie.

Zasada jest prosta: tytan ma większe powinowactwo do węgla niż chrom. Podczas spawania lub nagrzewania serwisowego tytan najpierw łączy się z węglem, dzięki czemu chrom pozostaje rozpuszczony w osnowie, a ochronna warstwa tlenku pozostaje nienaruszona.

Skład chemiczny zgodnie z ASTM A240

Element	316Ti, UNS S31635 (% wag.)
Węgiel, maks	0.08
Chrom	16.0–18.0
Nikiel	10.0–14.0
Molibden	2.0–3.0
Tytan	5 x (C + N) min do 0,70 max
Azot, maks	0.10
Mangan, maks	2.00
Krzem, maks	0.75
Fosfor, maks	0.045
Siarka, maks	0.030

Limit tytanu jest zapisywany jako wielokrotność zawartości węgla i azotu: musi być obecna wystarczająca ilość tytanu, aby związać cały węgiel i azot, ale nie na tyle, aby gruboziarniste związki tytanu zmniejszały plastyczność. Dla typowej zawartości węgla wynoszącej 0,05 procent minimalna ilość tytanu wynosi około 0,30 procent.

Właściwości mechaniczne, wyżarzane

Nieruchomość	Wartość
Wytrzymałość na rozciąganie, min (MPa)	515
0,2% granicy plastyczności, min (MPa)	205
Wydłużenie w 50 mm, min (%)	40
Twardość, maks. (HB)	217

Uczulanie i odporność na korozję międzykrystaliczną

Standard 316 staje się uczulony, gdy jest utrzymywany w temperaturze od około 425 do 850 C: węgliki chromu wytrącają się na granicach ziaren, a strefy zubożone w chrom- preferencyjnie korodują. Dzieje się tak w-strefie spawów narażonej na ciepło oraz w sprzęcie serwisowym pracującym w tym przedziale temperatur. W 316Ti węgiel jest zamiast tego zużywany przez węgliki tytanu, więc granice ziaren zachowują zawartość chromu. Z tego powodu spoiny 316Ti zachowują odporność na korozję bez wyżarzania-po spoinie, co stanowi zdecydowaną przewagę pod względem kosztów i harmonogramu w-budowanych na miejscu zakładach chemicznych i urządzeniach energetycznych.

Zachowanie w wysokiej-temperaturze

Powyżej około 600 C, 316Ti zachowuje większą część swojej granicy plastyczności w temperaturze pokojowej- niż niestabilizowany 316, ponieważ drobne węgliki tytanu unieruchamiają mikrostrukturę i spowalniają pełzanie. Dzięki temu jest to praktyczny wybór do wnętrz pieców, układów wydechowych, wyposażenia kotłów i elementów-wymienników ciepła pracujących w zakresie temperatur 600–800°C, gdzie 316 zmięknie zauważalnie. W przypadku projektowania trwałego w tych temperaturach dopuszczalne naprężenia należy nadal pobierać z odpowiednich tabel norm EN 1.4571 lub UNS S31635.

Standardowe odpowiedniki i formularze

Stal 316Ti ma oznaczenie UNS S31635 w normie ASTM A240 dla płyt, arkuszy i taśm oraz EN 1.4571 z nazwą stali X6CrNiMoTi17-12-2 w normie EN 10088-2 dla blach i taśm oraz EN 10088-3 dla prętów. Japońskie oznaczenie SUS316Ti jest objęte JIS G4304 dla blachy i JIS G4303 dla prętów. Wszystkie oznaczenia opisują tę samą stal austenityczną zawierającą molibden stabilizowany tytanem, a regionalne odpowiedniki upraszczają lokalną certyfikację i pozyskiwanie.

Typowe zastosowania obejmują spawane rurociągi i zbiorniki do procesów chemicznych, gdzie spoiny nie można wyżarzać; sprzęt morski i sprzęt przybrzeżny na powierzchni lądowej; wymienniki ciepła i skraplacze w elektrowniach; reaktory farmaceutyczne i biotechnologiczne; sprzęt do przetwarzania żywności z agresywnymi cyklami czyszczenia; oraz wysokotemperaturowe-komponenty pieca i układu wydechowego.

Często zadawane pytania

Dlaczego 316Ti jest po spawaniu bardziej odporny na korozję niż 316?

Tytan wiąże węgiel wcześniej niż chrom, więc-strefy zubożone w chrom, które powodują korozję międzykrystaliczną, nigdy się nie tworzą. Granice ziaren zachowują chrom, a warstwa pasywna pozostaje nienaruszona.

W jaki sposób kontrolowana jest zawartość tytanu?

ASTM A240 wymaga tytanu w stężeniu od minimum 5 x (C + N) do maksymalnie 0,70 procent. Zbyt mało tytanu pozostawia węgiel niezwiązany; w zbyt dużej ilości tworzy kruche związki tytanu i zmniejsza plastyczność.

Czy 316Ti wymaga-wyżarzania po spawaniu?

Nie. To jest główny powód wyboru. Stabilizacja zapobiega uczuleniu w-strefie wpływu ciepła spoiny, dzięki czemu zespół spawany może zostać bezpośrednio oddany do użytku.

Czy 316Ti nadaje się do zastosowań morskich?

Tak, w tych samych granicach co 316: 2-3% molibdenu jest odporne na wżery w wodzie morskiej, a stabilizacja zapewnia dźwięk spawów. W przypadku ciężkiego, ciągłego zanurzenia należy rozważyć gatunki duplex lub superaustenityczne.

Jaka jest różnica między 316Ti a 321?

321, UNS S32100, jest-stabilizowaną tytanem wersją 304 i nie zawiera molibdenu.{{4}Ti dodaje molibden ze 316, zapewniając lepszą odporność na wżery i szczeliny w chlorkach oraz tę samą korzyść w zakresie stabilizacji.

Czy 316Ti może zastąpić 316L?

W przypadku konstrukcji spawanych w zakresie uczulalności, 316Ti jest często lepszym wyborem niż 316L podczas spawania grubych profili lub gdy-wyżarzanie po spawaniu jest niepraktyczne. Tam, gdzie priorytetem jest maksymalna spawalność i najniższa zawartość węgla, standardem pozostaje 316L.