321 e 321H sono acciai inossidabili austenitici al cromo-nichel stabilizzati al titanio. Il titanio viene utilizzato per ridurre la suscettibilità alla corrosione intergranulare dopo la saldatura o l'esposizione nell'intervallo di temperatura di precipitazione del carburo di cromo.
Il TP321 è normalmente selezionato dove un sistema di tubazioni richiede una resistenza alla corrosione generale comparabile al Tipo 304, insieme a una migliore stabilità dopo l'esposizione a temperature elevate. Il TP321H è la versione ad alto contenuto di carbonio destinata ad applicazioni in cui la resistenza allo scorrimento e le proprietà di rottura sotto sforzo diventano importanti.
ASTM A312/A312M copre tubi in acciaio inossidabile austenitico senza saldatura, saldati e pesantemente lavorati a freddo per servizio ad alta temperatura e corrosivo generale. Lo standard identifica specificamente il TP321H come un grado H destinato a temperature in cui sono importanti le proprietà di scorrimento e di rottura sotto sforzo.
| Articolo | Opzioni disponibili |
|---|---|
| Prodotto | Tubo senza saldatura in acciaio inossidabile |
| Gradi | TP321, TP321H |
| Designazioni UNS | S32100, S32109 |
| Gradi europei | EN 1.4541, EN 1.4878 |
| Standard principale del prodotto | ASTM A312/A312M, ASME SA-312 |
| Standard per tubi ad alta temperatura | ASTM A376/A376M |
| Standard europeo del prodotto | EN 10216-5 |
| Sistema di dimensioni | NPS/Schedule o OD metrico * spessore della parete |
| Schedule comuni | SCH 5S, 10S, 40S, 80S; pareti più spesse secondo le specifiche del progetto |
| Percorso di produzione | Senza saldatura a caldo o a freddo |
| Trattamento termico | Ricotto per soluzione; trattamento di stabilizzazione quando specificato |
| Superficie | Ricotto e decapato, ricotto brillante per dimensioni selezionate |
| Estremità | Estremità piana, estremità smussata, taglio a misura |
| Documentazione | EN 10204 3.1; ispezione 3.2 previo accordo |
| Opzioni di ispezione | Chimica, prova di trazione, dimensioni, idrostatica/NDE, PMI, UT e test di corrosione intergranulare |
| Fattore di selezione | TP321 | TP321H |
|---|---|---|
| Grado UNS | S32100 | S32109 |
| Controllo del carbonio | Grado a carbonio massimo | Grado ad alto contenuto di carbonio controllato |
| Scopo principale | Tubazioni saldate e servizio ciclico a temperatura elevata | Servizio sostenuto ad alta temperatura e governato dallo scorrimento |
| Resistenza ad alta temperatura | Buona | Maggiore capacità di scorrimento e rottura sotto sforzo |
| Selezione tipica | Tubazioni di processo, sistemi di scarico, giunti di dilatazione e apparecchiature termiche | Tubazioni per forni, riscaldatori di raffineria, sistemi di vapore e pressione ad alta temperatura |
| Priorità di verifica | Chimica, stabilizzazione al titanio e trattamento termico | Carbonio, dimensione del grano, trattamento termico e sollecitazione ammissibile secondo codice |
| Requisito PMI | XRF può supportare l'identificazione della famiglia di leghe | È necessaria un'analisi sensibile al carbonio per confermare il grado H |
Il TP321H non deve essere selezionato semplicemente perché la sua temperatura massima sembra più alta. Il progettista delle tubazioni deve valutare la temperatura di progetto, la pressione, la sollecitazione ammissibile, la vita utile allo scorrimento, il ciclo termico, il meccanismo di corrosione e il codice di tubazioni applicabile.
Outokumpu identifica il Tipo 321H/UNS S32109 come un acciaio inossidabile austenitico resistente al calore stabilizzato al titanio destinato principalmente a condizioni di alta temperatura in cui la resistenza allo scorrimento diventa un fattore di progettazione.
Un lotto può essere certificato sia come TP321 che come TP321H solo se soddisfa tutti i requisiti applicabili per entrambi i gradi, tra cui:
La sovrapposizione del carbonio da sola non rende automaticamente il tubo a doppia certificazione.
La specifica principale per tubi in acciaio inossidabile senza saldatura TP321 e TP321H utilizzati in tubazioni di processo generali, servizio corrosivo e tubazioni a temperatura elevata.
ASTM A312 richiede il trattamento termico, i test meccanici e un test elettrico non distruttivo o un test idrostatico. Le dimensioni standardizzate sono collegate ad ASME B36.19M, mentre è possibile ordinare anche dimensioni non standard quando vengono soddisfatti i restanti requisiti della specifica.
La specifica del materiale ASME utilizzata generalmente quando tubazioni o apparecchiature a pressione sono progettate e fabbricate secondo un codice di costruzione ASME. L'acquirente deve indicare l'edizione del codice ASME e l'edizione della specifica del materiale richieste nell'ordine di acquisto.
Una specifica specializzata per tubi in acciaio inossidabile austenitico senza saldatura destinati al servizio ad alta temperatura. È stata originariamente sviluppata per tubazioni di centrali termoelettriche, ma può essere applicata anche ad altri sistemi appropriati ad alta temperatura.
ASTM elenca attualmente A376/A376M-22 come standard attivo. Dovrebbe essere specificato solo dove il progetto richiede questa specifica per tubi senza saldatura ad alta temperatura piuttosto che essere sostituito automaticamente da A312.
Utilizzato per diametri esterni standardizzati di tubi in acciaio inossidabile e schedule in acciaio inossidabile come:
ASME B36.19M è uno standard dimensionale. Non definisce la composizione chimica, il trattamento termico o la resistenza alla corrosione di TP321/TP321H.
Può essere fatto riferimento per altre serie di spessori di parete commercialmente disponibili, come Schedule 160 o XXS, quando consentito dalla specifica del prodotto e dal progetto.
Il suffisso "S" differenzia gli schedule dei tubi in acciaio inossidabile secondo B36.19M dal corrispondente sistema di spessori di parete in B36.10M. Alcune dimensioni nominali non hanno spessori di parete identici secondo i due standard.
Applicabile a tubi in acciaio inossidabile senza saldatura per scopi di pressione.
I riferimenti comuni ai gradi europei includono:
Una designazione di grado EN non deve essere trattata come una sostituzione automatica uno a uno di un grado ASTM. Il cliente deve confermare la composizione chimica richiesta, le proprietà meccaniche, il trattamento termico, i test e l'approvazione per apparecchiature a pressione. Alleima elenca 1.4541 e 1.4878 tra le designazioni europee fornite secondo EN 10216-5.
Per tubi senza saldatura ferritici e austenitici per caldaie, surriscaldatori e scambiatori di calore. Utilizzare questa specifica quando il prodotto è un tubo per scambiatore di calore o caldaia a parete minima, non un tubo di processo NPS.
Per tubi in acciaio inossidabile austenitico senza saldatura e saldati a parete nominale utilizzati in servizio generale resistente alla corrosione e a bassa o alta temperatura.
A213 e A269 possono includere TP321 o TP321H, ma non sostituiscono automaticamente ASTM A312 per tubazioni di processo.
I tubi per aerei e motori potrebbero richiedere AMS 5570, AMS 5557 o una specifica aerospaziale specifica del cliente piuttosto che ASTM A312. Alleima elenca questi standard AMS per tubi aerospaziali senza saldatura di Tipo 321.
Lo standard del materiale deve essere utilizzato insieme al codice di progettazione del progetto, come:
Questi codici determinano la sollecitazione ammissibile, la progettazione della pressione, lo spessore minimo della parete, l'efficienza delle giunzioni, il margine di corrosione, i requisiti di esame e i limiti di temperatura. ASTM A312 da solo non fornisce un sistema di tubazioni completo.
I seguenti valori sono comunemente associati ad ASTM TP321 e TP321H. L'ordine di acquisto finale, l'edizione corrente dello standard del materiale e il MTC certificato hanno sempre il controllo.
| Elemento | TP321 | TP321H |
|---|---|---|
| Carbonio, C | ≤0,08% | 0,04–0,10% |
| Manganese, Mn | ≤2,00% | ≤2,00% |
| Silicio, Si | ≤1,00% | ≤1,00% |
| Fosforo, P | ≤0,045% | ≤0,045% |
| Zolfo, S | ≤0,030% | ≤0,030% |
| Cromo, Cr | 17,0–19,0% | 17,0–19,0% |
| Nichel, Ni | 9,0–12,0% | 9,0–12,0% |
| Azoto, N | ≤0,10% | ≤0,10% |
| Titanio, Ti | Stabilizzato secondo la specifica applicabile | Stabilizzato secondo la specifica applicabile |
Il titanio ha una maggiore affinità per il carbonio rispetto al cromo. Una stabilizzazione appropriata riduce la formazione di carburi di cromo ai bordi dei grani e quindi migliora la resistenza alla corrosione intergranulare dopo la saldatura o l'esposizione a temperature elevate.
La presenza di titanio non rende il 321 immune da tutti i meccanismi di corrosione. La vaiolatura da cloruri, la corrosione interstiziale e la criccabilità da corrosione sotto sforzo da cloruri devono ancora essere valutate.
I requisiti meccanici dipendono dallo standard del prodotto applicabile, dal percorso di produzione e dallo spessore della parete.
| Proprietà | Requisito tipico |
|---|---|
| Resistenza allo snervamento/a 0,2% di prova | Circa 205–210 MPa minimo |
| Resistenza a trazione | Circa 515 MPa minimo |
| Allungamento | Circa 35% minimo |
| Struttura | Austenitica |
| Indurimento per trattamento termico | Non induribile mediante trattamento termico convenzionale |
| Metodo di rafforzamento | Lavorazione a freddo |
Alleima riporta valori a temperatura ambiente di almeno 210 MPa di resistenza di prova, 515–690 MPa di resistenza a trazione e almeno 35% di allungamento per il suo materiale per tubi e tubazioni senza saldatura stabilizzati al titanio della famiglia 321.
ASTM A312 afferma che i tubi senza saldatura TP321 e TP321H con spessore di parete nominale superiore a 3/8 di pollice o 9,5 mm hanno requisiti di resistenza minimi diversi e inferiori. Le specifiche di acquisto per tubi a parete spessa devono quindi essere verificate direttamente rispetto alla tabella standard applicabile.
Un intervallo tipico di ricottura per soluzione per tubi e tubazioni senza saldatura della famiglia 321 è approssimativamente:
1040–1100 °C / 1905–2010 °F, seguito da raffreddamento rapido.
TP321H può richiedere:
Alleima raccomanda il trattamento per soluzione a circa 1040–1100 °C per TP321 e descrive considerazioni aggiuntive sulla dimensione del grano e sulla stabilizzazione per TP321H.
I parametri di trattamento termico non devono essere copiati da una scheda tecnica generica in un ordine di acquisto senza verificare:
La struttura stabilizzata al titanio fornisce una migliore resistenza alla corrosione intergranulare dopo l'esposizione a temperature elevate e dopo la saldatura.
Questo è il motivo principale per selezionare TP321 rispetto al Tipo 304 convenzionale in applicazioni che coinvolgono esposizione termica ripetuta.
La resistenza alla corrosione umida generale del 321 è ampiamente comparabile al Tipo 304 in molti ambienti moderati, comprese selezionate soluzioni di acidi organici, soluzioni saline e ambienti caustici.
Si applicano limitazioni specifiche, comprese alcune condizioni di acido nitrico.
TP321 non contiene il livello di molibdeno utilizzato per migliorare la resistenza ai cloruri nel Tipo 316/316L. La vaiolatura e la corrosione interstiziale possono verificarsi anche a concentrazioni di cloruri relativamente basse, specialmente se combinate con:
TP321/321H non deve essere promosso come materiale per acqua di mare.
Come altri acciai inossidabili austenitici convenzionali, il 321 può essere suscettibile alla criccabilità da corrosione sotto sforzo da cloruri quando si verificano contemporaneamente sforzo di trazione, esposizione a cloruri e temperatura elevata. Alleima nota che questo rischio può sorgere sopra circa 60 °C in determinati ambienti contenenti cloruri.
I dati sui materiali pubblicati indicano un possibile utilizzo in ambienti come:
Queste cifre sono indicazioni del materiale specifiche per l'ambiente, non limiti universali di temperatura di progetto. L'idoneità effettiva dipende dalla pressione, dalla composizione del gas, dall'ossidazione, dallo zolfo, dalla carburazione, dalla vita utile allo scorrimento e dal codice di progettazione.
Alleima identifica il materiale della famiglia 321 stabilizzato al titanio per forni di riscaldamento, impianti di idrotrattamento, forni di cracking, scambiatori di calore e tubazioni chimiche o petrolchimiche.
Per tubi per caldaie, surriscaldatori o scambiatori di calore, ASTM A213 dovrebbe normalmente essere valutato invece di descrivere il prodotto come tubo ASTM A312.
I clienti aerospaziali dovrebbero indicare la specifica AMS richiesta e le tolleranze dimensionali piuttosto che ordinare solo per "tubo senza saldatura 321".
Il 321 può essere considerato per selezionate apparecchiature di processo riscaldate, componenti di stoccaggio e sistemi termici.
Tuttavia, il servizio sanitario richiede una valutazione separata di:
I tubi ASTM A312 non devono essere automaticamente descritti come tubi sanitari.
Le descrizioni comuni di acquisto includono:
La disponibilità dipende dal grado, dal percorso di produzione, dal diametro esterno, dallo spessore della parete, dalla capacità di trattamento termico e dalla quantità dell'ordine.
Dimensioni metriche personalizzate possono essere fornite tramite:
Diametro esterno * Spessore della parete * Lunghezza
Le richieste tipiche dovrebbero includere:
Tutte le gamme di fornitura devono essere confermate durante la revisione tecnica.
Le dimensioni delle smussature devono essere indicate tramite disegno o specifica del progetto. I requisiti comuni possono fare riferimento ad ASME B16.25, ma l'angolo di smusso esatto, la faccia di radice e la tolleranza dimensionale devono essere confermati prima della produzione.
L'acciaio inossidabile della famiglia 321 ha generalmente una buona saldabilità e può essere saldato utilizzando processi comuni come:
Il preriscaldamento normalmente non è richiesto per la saldatura convenzionale di materiale ricotto per soluzione. Possono essere considerati elettrodi di apporto stabilizzati adatti, spesso della famiglia 347, a seconda del design del giunto e delle condizioni di servizio.
Alleima raccomanda GTAW come processo preferito per il suo materiale della famiglia 321 ed elenca elettrodi di apporto stabilizzati di tipo ER347/E347. Raccomanda inoltre di controllare l'apporto termico e la temperatura interpass.
La procedura di saldatura finale deve considerare:
ASTM A312 richiede test meccanici e che ogni tubo riceva un test elettrico non distruttivo o un test idrostatico, soggetto alle disposizioni dello standard.
XRF portatile può identificare i principali elementi di lega come cromo, nichel e titanio, ma XRF portatile convenzionale non può misurare accuratamente il contenuto di carbonio richiesto per distinguere TP321 da TP321H.
Pertanto:
Nota specificamente che XRF non può misurare il carbonio necessario per distinguere i gradi di acciaio inossidabile convenzionali dalle loro versioni L o H.
Il test ASTM A262 può essere specificato quando l'acquirente richiede prove sulla suscettibilità all'attacco intergranulare.
L'ordine di acquisto deve indicare:
"Testato secondo ASTM A262" è incompleto senza identificare la pratica richiesta e i criteri di accettazione.
Le opzioni di imballaggio disponibili includono:
L'imballaggio deve essere selezionato in base alle dimensioni del tubo, allo spessore della parete, alla finitura superficiale, al metodo di trasporto e alle condizioni di movimentazione nel porto di destinazione.
Le specifiche di acquisto vengono esaminate in base a grado, standard del prodotto, standard dimensionale, codice di progettazione e condizioni di servizio.
Gli ordini TP321H possono essere controllati tramite revisione MTC e analisi chimica sensibile al carbonio anziché fare affidamento solo su XRF portatile.
Test dimensionali, requisiti idrostatici/NDE, PMI, UT, test di corrosione intergranulare e ispezione di terze parti possono essere coordinati secondo l'ordine di acquisto.
Taglio a misura, smussatura, protezione delle estremità, pulizia della superficie, marcatura e imballaggio specifico per il progetto sono disponibili.
Certificati dei materiali, liste di imballaggio, registri di ispezione e documenti di tracciabilità possono essere preparati per progetti industriali internazionali.
Per una revisione tecnica e un preventivo accurati, inviare:
Si prega di quotare tubo in acciaio inossidabile senza saldatura ASTM A312 TP321H, NPS 4, SCH 40S, lunghezza 6 m, ricotto per soluzione e decapato, estremità smussate, EN 10204 3.1, carbonio verificato da OES, testato idrostaticamente/NDE, con imballaggio marittimo per l'esportazione.
TP321H ha un contenuto di carbonio più elevato e controllato e requisiti aggiuntivi per alte temperature destinati a migliorare le prestazioni di scorrimento e di rottura sotto sforzo. TP321 è normalmente selezionato per servizio generale a temperatura elevata e resistente alla corrosione stabilizzata.
No. TP321H è vantaggioso quando è richiesta una resistenza sostenuta ad alta temperatura. Per servizi a temperature più basse, cicli termici o applicazioni dominate dalla corrosione, TP321 o un altro grado potrebbero essere più appropriati.
ASTM A312/A312M o ASME SA-312 è normalmente lo standard principale del prodotto per tubazioni di processo in acciaio inossidabile senza saldatura.
ASTM A376 dovrebbe essere considerato per tubi in acciaio inossidabile austenitico senza saldatura utilizzati in servizi specializzati ad alta temperatura, in particolare dove la specifica del progetto o dell'industria energetica lo richiede esplicitamente.
Non automaticamente. ASTM A213 è una specifica per tubi per caldaie, surriscaldatori e scambiatori di calore. ASTM A312 è una specifica per tubazioni. Dimensioni, tolleranze, requisiti di test e applicazioni previste differiscono.
No. XRF può identificare i principali elementi di lega ma non può verificare in modo indipendente l'intervallo di carbonio richiesto per un grado H. Sono necessarie analisi sensibili al carbonio e verifica MTC.
Generalmente non è il grado preferito per acqua di mare o servizi aggressivi con cloruri. La vaiolatura, la corrosione interstiziale e la criccabilità da corrosione sotto sforzo devono essere valutate. Un grado contenente molibdeno o duplex potrebbe essere più appropriato.
Non in servizio generale con cloruri. Il 321 è selezionato principalmente per la stabilizzazione al titanio e le prestazioni a temperatura elevata. Il 316L offre normalmente una migliore resistenza a molti ambienti contenenti cloruri grazie al suo contenuto di molibdeno.
Normalmente non per condizioni di saldatura standard, ma il requisito finale dipende dallo spessore della parete, dalla formatura, dal codice di progettazione, dalla temperatura operativa, dal meccanismo di corrosione e dalla specifica del progetto.
Sì, ma solo quando il materiale soddisfa ogni requisito chimico, di dimensione del grano, di trattamento termico, meccanico e di standard del prodotto applicabile per entrambi i gradi.
I tubi ASTM A312 sono forniti nella condizione trattata termicamente richiesta. I requisiti precisi di temperatura e raffreddamento dipendono dal grado, dal metodo di produzione e dall'edizione dello standard specificato.
MTC EN 10204 3.1, rapporti di prova chimica e meccanica, registri di ispezione dimensionale, rapporti PMI, rapporti NDE, registri di trattamento termico e documenti di ispezione di terze parti possono essere forniti secondo l'ordine di acquisto.
Invia il tuo standard richiesto, grado, NPS o OD, spessore della parete, lunghezza, quantità, temperatura operativa, pressione, mezzo di processo e requisiti di ispezione.
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