Tubo per caldaia in acciaio inossidabile ASTM A249 TP 316Ti

Che cos'è ASTM A249 TP316Ti?

ASTM A249 / ASME SA249 copre la caldaia, il surriscaldatore, lo scambiatore di calore e i tubi del condensatore in acciaio inossidabile austenitico saldato. TP316Ti è la versione stabilizzata al titanio del TP316: l'aggiunta di titanio, ad un minimo di 5 volte il contenuto combinato di carbonio più azoto con un massimo dello 0,70%, lega il carbonio in carburi stabili in modo che il cromo non venga impoverito ai bordi dei grani durante la saldatura o il servizio a temperature elevate. Il risultato è un tubo saldato che resiste alla corrosione intergranulare e non richiede ricottura dopo la saldatura, il che rappresenta un importante vantaggio in termini di produzione e ispezione per la fabbricazione di caldaie e scambiatori di calore. Le dimensioni tipiche dei tubi coperti dalle specifiche vanno da 6 mm a 304,8 mm di diametro esterno e da 0,5 mm a 6 mm di spessore della parete, in finiture come ricotto e decapato o ricotto lucido.

Perché la stabilizzazione del titanio è importante

Lo standard 316 ha la stessa chimica di base del 316L ad eccezione del carbonio: il 316L limita il carbonio allo 0,03% massimo per ridurre al minimo il rischio di sensibilizzazione. TP316Ti prende una strada diversa: invece di ridurre il carbonio, aggiunge titanio, che ha un'affinità più forte con il carbonio rispetto al cromo. Il titanio forma particelle stabili di TiC durante la saldatura, lasciando il cromo in soluzione solida nella matrice. Grazie a questa stabilizzazione, TP316Ti può essere utilizzato nella condizione saldata senza trattamento termico post-saldatura, anche a temperature di servizio che attraversano l'intervallo di sensibilizzazione di 425-815 gradi. Ciò rende TP316Ti particolarmente adatto per applicazioni petrolchimiche, di produzione di energia, alimentari e farmaceutiche in cui i tubi saldati devono mantenere la loro resistenza alla corrosione.

Composizione chimica

I limiti di composizione riportati di seguito sono quelli richiesti da ASTM A249 per TP316Ti.

Elemento	Composizione (peso%)
Carbonio (C)	0.08 max
Silicio (Si)	0.75 max
Manganese (Mn)	2.00 max
Fosforo (P)	0.045 max
Zolfo (S)	0.030 max
Cromo (Cr)	16.0-18.0
Nichel (Ni)	10.0-14.0
Molibdeno (Mo)	2.0-3.0
Azoto (N)	0.10 max
Titanio (Ti)	5 x (C+N) minimo, 0,70 massimo

Proprietà meccaniche

Di seguito sono riportate le proprietà meccaniche minime a temperatura ambiente richieste da ASTM A249 per TP316Ti.

Proprietà	Valore
Resistenza alla trazione min (MPa)	515 (75 ksi)
Limite di snervamento minimo (MPa)	205 (30 ksi)
Allungamento minimo (%)	35
Durezza massima (HRB)	90

I valori di allungamento si applicano al test del tubo a sezione intera e dipendono dallo spessore della parete; la specifica prevede valori ridotti per tubi a parete sottile. La presenza di molibdeno conferisce inoltre al TP316Ti una migliore resistenza allo scorrimento viscoso rispetto ai gradi austenitici privi di molibdeno a temperature elevate.

Tolleranze dimensionali secondo ASTM A1016/A1016M

Le tolleranze dimensionali per il diametro esterno, diverse dalle tolleranze sullo spessore della parete, sono regolate dalla norma ASTM A1016/A1016M. Di seguito sono riportate le tolleranze rappresentative del diametro esterno per i tubi saldati.

Diametro esterno (mm)	Tolleranza (mm)
Sotto le 25.40	+/- 0.10
25.40-38.1	+/- 0.15
38,1-50,8	+/- 0.20
da 50,8 a 63,5	+/- 0.25
63,5-76,2	+/- 0.30
da 76,2 a 101,6	+/- 0.38
da 101,6 a 190,5	+ 0.38 / - 0.64
da 190,5 a 228,6	+ 0.38 / - 1.14

Le tolleranze sullo spessore della parete sono indicate nel corpo principale della norma ASTM A249 e variano in base alle dimensioni del tubo; la verifica viene eseguita sul tubo finito dopo tutte le operazioni di formatura e trattamento termico.

Applicazioni

I tubi saldati TP316Ti sono specificati per tubi di caldaie e surriscaldatori, riscaldatori di acqua di alimentazione, scambiatori di calore e fasci di condensatori e linee di processo nell'industria petrolchimica, di produzione di energia, di trasformazione alimentare e farmaceutica. La forma saldata offre vantaggi economici e dimensionali rispetto al tubo senza saldatura per lunghi tratti rettilinei, mentre la stabilizzazione al titanio preserva la resistenza alla corrosione nella zona di saldatura, consentendo di utilizzare il tubo senza ricottura post-saldatura. Laddove il servizio lo richieda, i tubi vengono forniti con il trattamento termico applicabile, l'esame non distruttivo e le prove idrostatiche o in aria richieste dalla ASTM A249.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra 316 e 316Ti?

Il grado 316 è un acciaio inossidabile austenitico contenente molibdeno; 316L è la versione a basso contenuto di carbonio (0,03% di carbonio massimo). 316Ti è la versione stabilizzata al titanio, che aggiunge titanio a un minimo di 5 x (C + N) fino allo 0,70% in modo che il carbonio sia legato come carburi stabili. Ciò conferisce al 316Ti resistenza alla corrosione intergranulare nella condizione saldata senza la necessità di ricottura post-saldatura.

Perché il titanio viene aggiunto all'acciaio dei tubi della caldaia?

Il titanio ha un'affinità più forte con il carbonio rispetto al cromo, quindi forma carburi TiC stabili durante la saldatura e il servizio ad alta temperatura. Ciò impedisce l'esaurimento del cromo ai bordi dei grani, che altrimenti causerebbe corrosione intergranulare e guasto prematuro del tubo.

Il TP316Ti saldato necessita di ricottura post-saldatura?

No. Poiché la stabilizzazione del titanio previene la precipitazione del carburo di cromo, il tubo saldato mantiene la sua resistenza alla corrosione senza ricottura post-saldatura. Questo è uno dei motivi principali per cui TP316Ti è specificato per i tubi saldati delle caldaie e degli scambiatori di calore.

Quale norma copre le tolleranze dimensionali?

ASTM A1016/A1016M, la specifica generale per tubi per caldaie e surriscaldatori in acciaio legato ferritico, austenitico e duplex, copre le tolleranze dimensionali a cui fa riferimento ASTM A249.

Quali dimensioni sono disponibili per il tubo saldato TP316Ti?

Le gamme di fornitura tipiche vanno da 6 mm a 304,8 mm di diametro esterno con spessore di parete da 0,5 mm a 6 mm, nelle finiture ricotte e decapate o ricotte lucide. L'intervallo esatto dipende dalla capacità dello stabilimento e dai requisiti ASTM A249.

A249 è per tubi senza saldatura o saldati?

ASTM A249 copre la caldaia, il surriscaldatore, lo scambiatore di calore e i tubi del condensatore in acciaio austenitico saldato. La controparte senza soluzione di continuità per lo stesso servizio è coperta da ASTM A213, dove anche il grado stabilizzato al titanio è designato TP316Ti.