Qué significa en la práctica "usar 316 en 304"
El grado 304 (UNS S30400, EN 1.4301) y el grado 316 (UNS S31600, EN 1.4401) son los dos aceros inoxidables austeníticos más utilizados en tuberías de proceso, sistemas de agua potable y equipos de calidad alimentaria-. En proyectos reales, con frecuencia se combinan en un sistema: una válvula de bola 316 en una línea 304, pernos 316 en una brida 304 o un carrete 316 soldado a un cabezal 304. Por lo tanto, la pregunta "¿se puede utilizar 316 en 304" cubre dos casos separados, fijación mecánica y soldadura, y ambos son aceptables dentro de los límites que se describen a continuación?
Ambos grados son austeníticos con una estructura cúbica-centrada en la cara-, ambos no-magnéticos en estado recocido y ambos están especificados en ASTM A240, ASTM A312/A358, EN 10088-2 y EN 10216-5. Debido a que sus potenciales electroquímicos están muy cerca, combinarlos no crea un par galvánico significativo. Los límites prácticos provienen del contenido de aleación, no de la corrosión de metales diferentes.
Composición química y propiedades mecánicas.
| Elemento o propiedad | 304 (S30400) | 316 (S31600) |
|---|---|---|
| Carbono, % máx. | 0.07 | 0.08 |
| Manganeso, % máx. | 2.00 | 2.00 |
| Silicio, % máx. | 0.75 | 0.75 |
| Cromo, % | 18.0-20.0 | 16.0-18.0 |
| Níquel, % | 8.0-10.5 | 10.0-14.0 |
| Molibdeno, % | No especificado | 2.00-3.00 |
| Resistencia a la tracción, mín. | 515 MPa | 515 MPa |
| Límite elástico al 0,2 %, mín. | 205 MPa | 205 MPa |
Los rangos anteriores son los límites de composición estándar y la temperatura ambiente-mínima indicada en ASTM A240 para estos números UNS. El molibdeno es la diferencia decisiva entre los dos grados: mejora notablemente la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en agua que contiene cloruro-, razón por la cual se prefiere el 316 para servicios costeros, marinos y químicos.
Comportamiento a la corrosión de un sistema mixto 304 y 316
El factor de control en un sistema mixto no es la corrosión galvánica sino el comportamiento del componente menos aleado. Una válvula 316 no protege la tubería 304 que la rodea, y una soldadura 304 a 316 realizada con el relleno incorrecto puede terminar con una resistencia a la corrosión más cercana a la 304 debido a la dilución.
Picaduras de cloruro: el lado 304 establece la resistencia a las picaduras del conjunto, por lo que los componentes 316 deben usarse donde realmente hay un ambiente agresivo.
Corrosión por grietas y excoriación: los sujetadores y molduras 316 reducen el ataque y la soldadura en frío en uniones atornilladas, donde las roscas austeníticas son propensas a la excoriación.
Efecto galvánico: insignificante, porque los dos grados se encuentran a unas pocas decenas de milivoltios entre sí en la mayoría de las aguas de servicio.
Servicio de alta-temperatura: ambos grados están sujetos a sensibilización en el rango de 450-850 grados C si no se controlan los niveles de carbono y las velocidades de enfriamiento; En su lugar, se utilizan variantes estabilizadas o con bajas emisiones de carbono.
Práctica de soldadura y fijación.
Metal de aportación: ER308L para juntas de 304-a-304, ER316L para juntas de 304-y 316 a 316. La regla habitual es combinar el lado con mayor aleación, y el ER309L se utiliza para la transición al acero al carbono o de baja aleación.
Control térmico: no se requiere precalentamiento. Mantenga la temperatura entre pasadas en aproximadamente 150 grados C o menos, use un aporte de calor bajo y evite el tejido excesivo para limitar la distorsión y la sensibilización.
Blindaje y purga: purgue el orificio con argón cuando la limpieza interna y la resistencia a la corrosión sean importantes, y termine con decapado y pasivación de acuerdo con ASTM A380 y ASTM A967.
Fijación mecánica: un perno 316 en una brida 304 es una práctica de ingeniería estándar. Aplique un compuesto antiagarrotamiento a base de níquel--para limitar el irritamiento y utilice valores de torsión controlados.
Inspección: tintes penetrantes o examen radiográfico de la unión, además de comprobaciones de ferrita en soldaduras austeníticas cuando la especificación lo requiera.
Guía de selección
| condición de servicio | Elección recomendada |
|---|---|
| Agua potable interior, contacto con alimentos, servicios públicos generales. | 304 en todo |
| Atmósfera costera, cloruros por encima del nivel de trazas, sales descongelantes | 316 para piezas mojadas y sujetadores |
| Línea mixta ya construida en 304 | Conserve 316 para válvulas, molduras y sujetadores; soldar con ER316L |
| Ácidos orgánicos diluidos, agua caliente con bajo contenido de cloruro. | 316 donde el molibdeno agrega margen útil |
| Tarea no-agresiva y basada en costos- | 304, siempre que se confirme que el nivel de cloruro es bajo |
En resumen, usar componentes 316 sobre o con 304 es técnicamente sensato, y la elección correcta es concentrar la aleación donde se necesita y seleccionar metal de aportación que la conserve en la soldadura.
Preguntas frecuentes
P: ¿Se puede utilizar acero inoxidable 316 en 304?
Sí. Ambos son grados austeníticos con comportamiento electroquímico similar, por lo que se pueden usar sujetadores, válvulas y accesorios 316 con tuberías 304, y la soldadura de 316 a 304 es una rutina. El comportamiento a la corrosión del conjunto está gobernado por el lado 304.
P: ¿Se puede soldar 316 a 304?
Sí. Utilice metal de aportación ER316L para que la soldadura retenga molibdeno, mantenga la temperatura entre pasadas en aproximadamente 150 grados C o menos, purgue el orificio si la limpieza es importante y decapa y pasiva la junta terminada.
P: ¿Es la corrosión galvánica un problema cuando el 316 toca el 304?
No fluye ninguna corriente galvánica significativa entre dos aceros inoxidables austeníticos en agua de servicio normal, porque sus potenciales de corrosión son casi idénticos. Los riesgos realistas son el ataque de grietas, los cloruros y la dilución de la soldadura.
P: ¿Qué grado se debe utilizar para los sujetadores en una brida 304?
Los sujetadores 316 son la opción estándar porque el molibdeno mejora la resistencia a las picaduras de cloruro en pernos expuestos y las roscas austeníticas más duras se irritan menos cuando se aplica un compuesto antiagarrotamiento.
P: ¿La mezcla de grados cambia la clasificación de presión?
No. El diseño de presión sigue el espesor de la pared y la tensión permitida de cada componente según el código aplicable, y ambos grados tienen el mismo límite elástico mínimo de 205 MPa a temperatura ambiente.
P: ¿Cuál es el grado de acero inoxidable común más barato?
El grado ferrítico 430 es normalmente el grado común menos costoso porque no contiene níquel, pero ofrece menor resistencia a la corrosión y conformabilidad que el 304 o el 316.
