Un ingeniero de mantenimiento de una planta química preguntó una vez por qué su tubería de 316L había comenzado a presentar picaduras dieciocho meses después de su puesta en servicio. La corriente era un ácido cálido que contenía cloruro, el tipo de ambiente que castiga la selección de grado marginal. La respuesta que necesitaba no era una marca diferente de tubería sino un grado diferente. El acero inoxidable 317L (UNS S31703) existe exactamente para esta situación: cuando el 316L se corroe demasiado rápido, pero una aleación dúplex o de níquel tiene más capacidad de la que requiere el proceso. Ofrece un salto significativo en la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas, impulsado por un mayor contenido de molibdeno, al mismo tiempo que permanece completamente austenítico y fácilmente soldable.
¿Qué es el acero inoxidable 317L?
El 317L es un acero inoxidable austenítico con bajo contenido de carbono y que contiene molibdeno, un paso por encima del 316L en cromo, níquel y, especialmente, molibdeno. La designación L mantiene el carbono en un máximo de 0,030 por ciento, lo que limita la precipitación de carburo de cromo en los límites de los granos durante la soldadura. Eso hace posible fabricar equipos grandes y soldar secciones pesadas sin perder resistencia a la corrosión en la zona afectada por el calor.
El grado se conoce con varias designaciones. UNS S31703 es el número registrado; AISI 317L y la designación EN 1.4438 se refieren al mismo material. Los estándares que lo cubren incluyen ASTM A240 para placas, láminas y tiras, ASTM A312 para tuberías soldadas y sin costura, ASTM A269 para tuberías de servicio general y ASTM A213 para calderas, sobrecalentadores e intercambiadores de calor.
Composición química y función de cada elemento
El rango de composición en la siguiente tabla es típico para productos planos según ASTM A240. La línea importante es el molibdeno: 3,0 a 4,0 por ciento en 317L frente a 2,0 a 3,0 por ciento en 316L.
| Elemento | 317L (UNS S31703) | 316L (UNS S31603) |
|---|---|---|
| Carbono | 0,030 máx. | 0,030 máx. |
| manganeso | 2.00 máximo | 2.00 máximo |
| fósforo | 0,045 máx. | 0,045 máx. |
| azufre | 0,030 máx. | 0,030 máx. |
| Silicio | 0,75 máx. | 0,75 máx. |
| cromo | 18,0 a 20,0 | 16,0 a 18,0 |
| níquel | 11,0 a 15,0 | 10,0 a 14,0 |
| molibdeno | 3,0 a 4,0 | 2,0 a 3,0 |
| nitrógeno | 0,10 máx. | 0,10 máx. |
El molibdeno es el elemento controlador. Refuerza la película pasiva de óxido y retarda su descomposición en medios ácidos y que contienen cloruros. El molibdeno adicional en el 317L eleva el número equivalente de resistencia a las picaduras (PREN) a aproximadamente 30, en comparación con 24 a 26 para el 316L. El cromo soporta la resistencia general a la corrosión y a la oxidación; el níquel estabiliza la estructura austenítica y mejora la tenacidad; y el nitrógeno, incluso en pequeñas cantidades, contribuye a la resistencia y solidez a las picaduras.
Resistencia a la corrosión: donde el 317L se gana la vida
El 317L fue desarrollado para servicios que superan al 316L. Funciona bien en ácido sulfúrico a concentraciones y temperaturas moderadas, en ácido fosfórico, en ácidos orgánicos como el ácido acético y fórmico, y en corrientes cargadas de cloruro donde las picaduras y la corrosión por grietas son los mecanismos de falla dominantes.
El efecto práctico se manifiesta en las plantas de lejía y en los sistemas de desulfuración de gases de combustión, los cuales combinan cloruros, acidez y temperaturas cálidas. En esos servicios, el 316L a menudo presenta picaduras en unas pocas temporadas; 317L prolonga significativamente la vida útil de los componentes. Eso no la convierte en una respuesta universal. El ácido clorhídrico concentrado en caliente, el ácido sulfúrico concentrado en caliente y el agrietamiento por corrosión bajo tensión severa requieren aleaciones de níquel o grados dúplex. La brecha entre los grados 304, 316L y dúplex en servicio corrosivo se trata con más profundidad en nuestro Comparación de la resistencia a la corrosión entre grados de acero inoxidable. .
Propiedades mecánicas y comportamiento de temperatura.
317L ofrece mínimas de temperatura ambiente ligeramente más altas que 316L. La siguiente tabla enumera los valores mínimos típicos para placas según ASTM A240.
| Propiedad | 317L |
|---|---|
| Resistencia a la tracción, mín. | 75 ksi (515 MPa) |
| Resistencia al rendimiento, compensación del 0,2%, mín. | 30 ksi (205 MPa) |
| Elongación en 2 pulg., min. | 40% |
| Dureza, máx. | 217 HB |
La microestructura totalmente austenítica mantiene al 317L resistente a bajas temperaturas, por lo que ocasionalmente se usa en aplicaciones criogénicas que no involucran condiciones extremas de cloruro. En el otro extremo de la escala, no es una aleación resistente a la fluencia, pero se oxida de manera aceptable en servicio continuo hasta aproximadamente 1600°F (870°C). Para el diseño de presión a temperatura elevada, utilice los valores de tensión permitidos del código ASME aplicable en lugar de los datos de temperatura ambiente.
317L versus 316L: ¿Qué grado debería especificar?
La elección suele reducirse a tres factores: concentración de cloruro, temperatura y coste del fallo. Cuando los cloruros están presentes por encima de unos pocos cientos de ppm, cuando la temperatura es lo suficientemente cálida como para acelerar la picadura o cuando una parada no programada es muy costosa, 317L es la especificación más segura. Cuando el flujo es suave, la planta ya está estandarizada con 316L y los intervalos de inspección le brindan visibilidad de las tasas de corrosión, el 316L es la opción económica.
Especificar 317L en toda una planta sólo porque una línea es agresiva es un error común. El enfoque correcto es separar las corrientes corrosivas, seleccionar 316L para las líneas de proceso generales y reservar el grado de molibdeno más alto para los servicios verdaderamente agresivos. Para líneas de proceso químico donde 316L es suficiente, un SCH40 Tubería de industria química de acero inoxidable 316. de un fabricante que controla su recocido y tratamiento de superficie ofrece un rendimiento predecible con plazos de entrega más cortos. Esta separación de funciones mantiene los costos de capital bajo control sin comprometer la confiabilidad.
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El 317L se forma y suelda como otros grados austeníticos, pero se endurece más rápido que el 316L. El doblado y el estirado de tubos exigen fuerzas mayores, y el mecanizado requiere configuraciones rígidas, inserciones afiladas y velocidades de corte más bajas. Estas características son bien conocidas por los molinos con experiencia en la familia de la serie 300.
Para soldar, la opción estándar es un metal de aportación compatible, como AWS ER317L. Debido a que el carbono tiene un límite de 0,030 por ciento, las secciones pesadas se pueden soldar en la misma condición en que se soldaron para la mayoría de los servicios corrosivos, y el tratamiento térmico posterior a la soldadura generalmente es innecesario. Lo que es necesario es la eliminación completa del tinte y los óxidos del calor de la soldadura, generalmente mediante decapado o limpieza mecánica seguida de pasivación. Si se deja en su lugar, el tinte térmico destruye la película pasiva y se convierte en un punto de partida para el ataque de grietas.
El acabado superficial merece tanta atención como la química. En los tubos donde la superficie interior entra en contacto con el fluido del proceso, la rugosidad atrapa los depósitos y acelera la corrosión debajo de los depósitos. Por lo tanto, los tubos para instrumentos y los tubos para intercambiadores de calor destinados a servicios exigentes suelen suministrarse con un orificio pulido o recocido brillante.
Aplicaciones comunes del 317L
El grado aparece dondequiera que se combinen ácidos y cloruros. Las aplicaciones típicas incluyen:
- Procesamiento químico y petroquímico: tuberías, recipientes e intercambiadores de calor que manejan mezclas de ácido sulfúrico, ácidos orgánicos y corrientes de proceso con impurezas de cloruro.
- Pulpa y papel: lavadoras, mezcladoras y tuberías de plantas de blanqueo expuestas al dióxido de cloro.
- Control de la contaminación: componentes del depurador de desulfuración de gases de combustión en centrales eléctricas de carbón.
- Procesamiento farmacéutico y de alimentos: tanques y líneas limpiados con desinfectantes que contienen cloruro mientras se procesan productos ácidos.
- Intercambiadores de calor y condensadores: conjuntos donde la química del agua de refrigeración amenaza con picaduras en el lado del agua.
En el servicio de intercambiador de calor, el metal del tubo tiene que resistir el medio de proceso por un lado y el agua de refrigeración por el otro. Donde el agua de refrigeración es limpia y el lado del proceso es suave, probado Tubos intercambiadores de calor de acero inoxidable 316L. seguir siendo la opción de paquete más rentable; cuando cualquiera de las partes es agresiva, el aumento de molibdeno en el 317L compra el margen que separa una década de servicio del cambio repetido de tubos.
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Comprar tuberías y tubos 317L no es simplemente una cuestión de nombrar el grado en una orden de compra. La especificación controla el producto. ASTM A312 cubre tuberías soldadas y sin costura; ASTM A269 cubre tuberías; ASTM A213 cubre tubos de calderas e intercambiadores de calor; ASTM A240 cubre placas, láminas y tiras. Cada especificación define tolerancias dimensionales, requisitos de prueba y marcas que protegen al comprador del material que sólo parece correcto.
Antes de aceptar un envío, verifique el certificado de prueba del molino con el pedido: número de calor, análisis químico completo, resultados de tracción de ese calor y los resultados de las pruebas hidrostáticas o de corrientes parásitas. Mida el espesor de la pared y el diámetro exterior en varios puntos y confirme que el acabado de la superficie coincida con el requisito acordado. Un proveedor confiable también confirmará cómo se recoció el tubo y si el material fue recocido decapado o brillante.
Un punto práctico más: el 317L se almacena con menos frecuencia que el 316L y los plazos de entrega pueden ser más largos. Si la evaluación de la corrosión muestra que un programa de iluminación tubería para equipos químicos resistente a la corrosión en 316L hará el trabajo, puede acortar el cronograma y reducir costos. La clave es tomar esa decisión deliberadamente, a partir de datos de proceso reales, en lugar de optar por el grado más caro.
Tubería de acero inoxidable del equipo químico Sch20 de la resistencia a la corrosión en venta Supp Xinhang Special Material Co., Ltd. La sucursal de Hangzhou es una tubería de acero inoxidable para equipos químicos Sch20 con resistencia a la corrosión personalizada china... Ver producto → 317L no es una mejora de prestigio; es una respuesta calculada a un problema de corrosión. Comience por caracterizar el entorno real del proceso: contenido de cloruro, pH, temperatura y el costo del tiempo de inactividad. Compare 316L y 317L con esos números y reserve el grado de molibdeno más alto para las corrientes que lo necesitan. Cuando lo necesite, cómprelo según un estándar reconocido, verifique la documentación de la fábrica y preste atención a la soldadura y al acabado de la superficie, porque incluso el grado correcto falla si se fabrica sin cuidado. Cuando no lo hace, el dinero ahorrado mantiene competitivo el proyecto. Esa disciplina es lo que separa a los sistemas confiables de tuberías de acero inoxidable de aquellos que fallan en los primeros dos años.
