Acciaio inossidabile stabilizzato al titanio 316Ti: proprietà, standard e applicazioni

316Ti è una modifica stabilizzata al titanio del Tipo 316, standardizzata come UNS S31635 in ASTM A240 e EN 1.4571 negli standard europei. Viene selezionato ovunque un acciaio austenitico contenente molibdeno debba essere saldato o utilizzato nell'intervallo di temperature in cui lo standard 316 viene sensibilizzato, senza i costi e i tempi di ricottura post-saldatura.

Il principio è semplice: il titanio ha un’affinità più forte con il carbonio rispetto al cromo. Durante la saldatura o il riscaldamento del servizio, il titanio si combina prima con il carbonio, quindi il cromo rimane disciolto nella matrice e lo strato protettivo di ossido rimane intatto.

Composizione chimica secondo ASTM A240

Elemento	316Ti, UNS S31635 (in peso%)
Carbonio, massimo	0.08
Cromo	16.0–18.0
Nichel	10.0–14.0
Molibdeno	2.0–3.0
Titanio	5 x (C+N) da min a 0,70 max
Azoto, massimo	0.10
Manganese, max	2.00
Silicio, massimo	0.75
Fosforo, max	0.045
Zolfo, max	0.030

Il limite del titanio è scritto come un multiplo del contenuto di carbonio più azoto: deve essere presente abbastanza titanio per legare tutto il carbonio e l'azoto, ma non così tanto da far sì che i composti grossolani del titanio riducano la duttilità. Per un contenuto tipico di carbonio dello 0,05%, il titanio minimo è di circa lo 0,30%.

Proprietà meccaniche, ricotto

Proprietà	Valore
Resistenza alla trazione, min (MPa)	515
Resistenza allo snervamento 0,2%, min (MPa)	205
Allungamento in 50 mm, min (%)	40
Durezza massima (HB)	217

Sensibilizzazione e resistenza alla corrosione intergranulare

Lo standard 316 diventa sensibilizzato quando viene mantenuto nell'intervallo tra circa 425 e 850 C: i carburi di cromo precipitano ai bordi dei grani e le zone impoverite di cromo si corrodono preferenzialmente. Ciò accade nella zona interessata dal calore delle saldature e nelle apparecchiature di servizio che operano in quella finestra di temperatura. Nel 316Ti, il carbonio viene invece consumato dai carburi di titanio, quindi i bordi dei grani mantengono il loro contenuto di cromo. Per questo motivo, le saldature 316Ti mantengono la resistenza alla corrosione senza ricottura post-saldatura, un vantaggio decisivo in termini di costi e pianificazione negli impianti chimici e nelle apparecchiature elettriche montati sul campo.

Comportamento alle alte temperature

Al di sopra di circa 600 C, il 316Ti mantiene una frazione maggiore del suo limite di snervamento a temperatura ambiente rispetto al 316 non stabilizzato, perché i fini carburi di titanio fissano la microstruttura e rallentano lo scorrimento. Ciò lo rende una scelta pratica per gli interni dei forni, i sistemi di scarico, i rivestimenti delle caldaie e i componenti degli scambiatori di calore che operano nella gamma 600-800 C, dove il 316 si ammorbidirebbe notevolmente. Per una progettazione sostenuta a queste temperature, la sollecitazione ammissibile dovrebbe comunque essere presa dalle tabelle dei codici applicabili per EN 1.4571 o UNS S31635.

Equivalenti e forme standard

316Ti è designato UNS S31635 in ASTM A240 per lamiere, fogli e nastri, e EN 1.4571 con il nome di acciaio X6CrNiMoTi17-12-2 in EN 10088-2 per fogli e nastri e EN 10088-3 per barre. La designazione giapponese SUS316Ti è coperta da JIS G4304 per lamiere e JIS G4303 per barre. Tutte le designazioni descrivono lo stesso acciaio austenitico contenente molibdeno stabilizzato al titanio e gli equivalenti regionali semplificano la certificazione e l'approvvigionamento locali.

Le applicazioni tipiche includono tubazioni saldate per processi chimici e recipienti in cui la saldatura non può essere ricotta; hardware marino e attrezzatura superiore offshore; scambiatori di calore e condensatori nelle centrali elettriche; reattori farmaceutici e biotecnologici; apparecchiature per la lavorazione degli alimenti con cicli di pulizia aggressivi; e componenti di forni e scarichi ad alta temperatura.

Domande frequenti

Perché il 316Ti è più resistente alla corrosione del 316 dopo la saldatura?

Il titanio lega il carbonio prima del cromo, quindi le zone impoverite di cromo che causano la corrosione intergranulare non si formano mai. I bordi dei grani mantengono il cromo e la pellicola passiva rimane intatta.

Come viene controllato il contenuto di titanio?

ASTM A240 richiede titanio tra un minimo di 5 x (C + N) e un massimo dello 0,70%. Troppo poco titanio lascia il carbonio non legato; troppo forma composti fragili di titanio e riduce la duttilità.

Il 316Ti necessita di ricottura post-saldatura?

No. Questo è il motivo principale per sceglierlo. La stabilizzazione impedisce la sensibilizzazione nella zona interessata dal calore della saldatura, quindi il gruppo saldato può entrare direttamente in servizio.

Il 316Ti è adatto al servizio marittimo?

Sì, entro gli stessi limiti del 316: il 2-3% di molibdeno resiste alla vaiolatura nell'acqua di mare e la stabilizzazione mantiene le saldature integre. Per immersioni continue severe, prendere in considerazione i gradi duplex o super-austenitici.

Qual è la differenza tra 316Ti e 321?

321, UNS S32100, è la versione stabilizzata al titanio del 304 e non contiene molibdeno. 316Ti aggiunge il molibdeno del 316, offrendo una migliore resistenza alla vaiolatura e alle fessure nei cloruri oltre allo stesso vantaggio di stabilizzazione.

Il 316Ti può sostituire il 316L?

Per le costruzioni saldate nell'intervallo di sensibilizzazione, il 316Ti è spesso una scelta migliore del 316L quando si saldano sezioni spesse o quando la ricottura post-saldatura non è pratica. Laddove la massima saldabilità e il minor contenuto di carbonio sono la priorità, il 316L rimane lo standard.