316Ti rustfritt stål / US S31635 / I 1.4571

1. Sammendrag

316Ti er et austenittisk rustfritt stål basert på 300-serien (316) kjemi med et bevisst tillegg av Titan for å stabilisere karbon.

Titanet binder karbon som stabile titankarbider, forhindrer kromkarbidutfelling ved korngrenser når legeringen utsettes for temperaturer i sensibiliseringsområdet.

Resultatet er en legering med korrosjonsbestandighet på 316 pluss forbedret motstand mot intergranulær korrosjon etter eksponering ved høy temperatur.

316Ti er vanligvis spesifisert for komponenter som må fungere eller er produsert i ~425–900 °C temperaturvindu (sveisede sammenstillinger, varmeeksponerte anleggskomponenter) der lavkarbonkvaliteter alene kan være utilstrekkelig.

2. Hva er 316Ti rustfritt stål?

316Ti er en titan-stabilisert, molybdenholdig austenittisk rustfritt stål utviklet for å øke motstanden mot intergranulær korrosjon etter sveising eller langvarig eksponering for høye temperaturer.

Ved å tilsette titan i kontrollerte proporsjoner, karbon er fortrinnsvis bundet opp som stabile titankarbider i stedet for kromkarbider.

Denne stabiliseringsmekanismen bevarer krom ved korngrensene og reduserer sensibiliseringsrisikoen betydelig i temperaturområdet ca. 425–850 °C (800–1560 °F).

Som et resultat, 316Ti er spesielt egnet for komponenter som skal sveises og tas i bruk uten ettersveiseløsningsgløding, eller for applikasjoner som involverer syklisk eller vedvarende termisk eksponering.

Den kombinerer kloridkorrosjonsbestandigheten til konvensjonelle 316 rustfritt stål med forbedret strukturell stabilitet ved høye temperaturer. Vanlige internasjonale identifikatorer inkluderer US S31635 og I 1.4571.

Standardbetegnelser & Globale ekvivalenter

Nøkkelvarianter og relaterte karakterer

• 316Av (US S31635 / I 1.4571)
  Den titanstabiliserte formen av 316 rustfritt stål, beregnet for sveisede strukturer eller komponenter utsatt for middels og høye temperaturer der sensibiliseringsmotstand er kritisk.
• 316 (US S31600 / I 1.4401)
  Basis molybden-legert kvalitet uten stabilisering. Egnet når varmebehandling etter sveis er mulig eller når termisk eksponering er begrenset.
• 316L (US S31603 / I 1.4404)
  Et lavkarbonalternativ for å redusere sensibiliseringsrisiko gjennom karbonkontroll i stedet for stabilisering. Vanligvis brukt i trykkbeholdere, rør, og farmasøytisk utstyr.
• 321 (I 1.4541)
  En titan-stabilisert legering basert på 304 rustfritt stål kjemi. Brukes når molybden ikke er nødvendig, men stabilisering fortsatt er nødvendig.
• 347 (Nb-stabilisert rustfritt stål)
  Bruker niob i stedet for titan for karbidstabilisering. Tilbyr tilsvarende intergranulær korrosjonsmotstand, ofte foretrukket i visse koder for trykkutstyr for høy temperatur.
• 316H / 316Ln
  Varianter optimalisert for styrke ved høyere temperaturer (316H) eller økt nitrogeninnhold (316Ln). Disse karakterene forbedrer mekanisk ytelse, men erstatter ikke titanstabilisering.

3. Typisk kjemisk sammensetning av 316Ti rustfritt stål

Verdier er representative ingeniørområder for bearbeiding, løsningsglødet materiale (US S31635 / I 1.4571 familie).

4. Mikrostruktur og metallurgisk oppførsel

• Austenittisk matrise (y-Fe): stabil ved romtemperatur på grunn av Ni. Mikrostrukturen er formbar, ikke-magnetisk (i glødet tilstand) og arbeidsherdende.
• Stabiliseringsmekanisme: Ti reagerer og danner titankarbider (Tic) eller karbonitrider som fjerner C fra matrisen og forhindrer Cr₂3C₆-utfelling ved korngrenser under eksponering i ~425–900 °C.
• Sensibiliseringsvindu og grenser: selv med Ti, ekstremt lang eksponering i sensibiliseringsområdet eller feil Ti:C-forholdet kan fortsatt tillate kromkarbiddannelse eller andre intermetalliske forbindelser. Riktig smeltepraksis og varmebehandlingskontroll er avgjørende.
• Intermetalliske faser: langvarig eksponering i visse intermediære områder (spesielt 600–900 °C) kan oppmuntre til sigma (en) eller chi (h) fasedannelse i austenittiske kvaliteter anriket på Mo/Cr;
  316Ti er ikke immun - designere må unngå langvarig opphold i disse områdene eller spesifisere stabiliserte stål med kontrollert sammensetning og termomekanisk historie.
• Nedbør etter service: Ti-stabiliserte legeringer kan vise fine Ti-rike utfellinger; disse er godartede eller fordelaktige sammenlignet med Cr-karbider da de ikke tømmer Cr ved korngrenser.

5. Mekaniske egenskaper — 316Ti rustfritt stål

Figurene nedenfor er representant verdier for smidd 316Ti levert i løsningsglødet / Annealed betingelse.

Faktiske verdier avhenger av produktform (ark, tallerken, rør, bar), tykkelse, leverandørbehandling og varmeparti.

6. Fysisk & termiske egenskaper og oppførsel ved høy temperatur

• Termisk ledningsevne: relativt lav (≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ ved 20 ° C.).
• Koeffisient for termisk utvidelse: ~16–17 ×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C.) — høyere enn ferritisk stål.
• Smelteområde: ligner på 316 (solidus ~1375 °C).
• Tjenestetemperaturvindu: 316Ti er valgt spesielt for middels temperatureksponering (ca.. 400–900 ° C.) hvor stabilisering forhindrer intergranulært angrep.
  Imidlertid, langvarig eksponering i 600–900 °C-vinduet kan risikere sigma-fasedannelse og reduksjon i seighet – unngå kontinuerlig eksponering for disse temperaturene med mindre metallurgiske data bekrefter sikkerheten.
• Kryp: for vedvarende belastninger ved høy temperatur, 316Ti er ikke en krypbestandig legering; bruk høytemperaturkvaliteter (F.eks., 316H, 309/310, eller nikkellegeringer).

7. Korrosjonsatferd — styrker og begrensninger

Styrker

• Motstand mot intergranulær korrosjon etter termisk eksponering i sensibiliseringsområdet, forutsatt Ti:C og Ti:tilgjengelige C-forhold og varmebehandling er korrekte.
• God generell korrosjonsmotstand i oksiderende og mange reduserende medier; Mo bidrar med grop-/spaltemotstand tilsvarende 316.
• Foretrukket for sveisede strukturer som vil se intermitterende høytemperaturservice eller der ettersveising av oppløsning er upraktisk.

Begrensninger

• Pitting & sprekkkorrosjon i miljøer med høyt kloridinnhold: 316Ti har lignende gropmotstand til 316; for alvorlig sjøvann eller varmt klorid bruk bør du vurdere dupleks eller høyere PREN legeringer.
• Klorid SCC: ikke immun - SCC kan forekomme i klorid + strekkspenning + temperaturmiljøer; duplekslegeringer eller superaustenitt kan være nødvendig der SCC-risikoen er høy.
• Sigmafase og intermetallikk: lang opphold ved visse høye temperaturer kan forårsake sprø faser uavhengig av Ti-stabilisering – design for å unngå disse termiske historiene eller testene.
• Industrielle forurensninger: som alt rustfritt stål, aggressive kjemikalier (sterke syrer, klorerte løsningsmidler ved høy T) kan angripe; utføre kompatibilitetskontroller.

8. Behandling & Produksjonsegenskaper

316Tis austenittiske mikrostruktur + TiC-utfellinger muliggjør utmerket bearbeidbarhet, med mindre justeringer som trengs for titans effekter:

Sveiseytelse (Nøkkelfordel)

316Ti beholder overlegen sveisbarhet, kompatibel med GMAW (MEG), Gtaw (Tig), Smaw (pinne), og FCAW – med den kritiske fordelen av ingen varmebehandling etter sveising (PWHT) nødvendig for IGC-motstand:

• Forvarming: Ikke nødvendig for seksjoner ≤25 mm tykke; seksjoner >25 mm kan forvarmes til 80–150°C for å redusere risikoen for HAZ-sprekker.
• Sveisetilbehør: Bruk ER316Ti (GTAW/GMAW) eller E316Ti-16 (Smaw) for å matche titaninnholdet og sikre stabilisering i sveisemetallet.
• PWHT: Valgfri avspenningsgløding (600–650°C i 1–2 timer) for tykkveggede komponenter, men ikke obligatorisk for korrosjonsbestandighet (ulikt 316, som krever PWHT for IGC-beskyttelse etter sveising).
• Sveiset skjøt ytelse: Strekkfasthet ≥460 MPa, forlengelse ≥35 %, og består ASTM A262 IGC-test – korrosjonsbestandighet for sveisemetall tilsvarende uedelt metall.

Danner & Fabrikasjon

• Kaldforming: Utmerket duktilitet tillater dyptrekking, bøying, og rullende. Minimum bøyeradius: 1× tykkelse for kaldbøying (≤12 mm tykk), samme som 316L – TiC-utfellinger svekker ikke formbarheten.
• Varmforming: Utført ved 1100–1250°C, etterfulgt av vannslukking for å beholde austenittisk mikrostruktur og TiC-fordeling. Unngår området 450–900°C under avkjøling for å forhindre utilsiktet sensibilisering.
• Maskinering: Moderat bearbeidbarhet (vurdert til 55–60 % vs. Aisi 1018 stål) – TiC-utfellinger er hardere enn austenitt, forårsaker litt mer verktøyslitasje enn 316L.
  Anbefalt skjærehastighet: 90–140 m/I (Karbidverktøy) med skjærevæske for å redusere varmeoppbygging.

Varmebehandling

• Løsning annealing: Primær varmebehandling (1050–1150 ° C., hold 30–60 minutter, Vannslukking) – løser opp restkarbider (hvis noen), foredler korn, og sikrer jevn TiC-fordeling. Kritisk for å maksimere korrosjonsmotstand og seighet.
• Avspenningsgløding: 600–650°C i 1–2 timer, luftkjøling – reduserer restspenning med 60–70 % uten å påvirke TiC-stabilitet eller korrosjonsmotstand.
• Unngå overgløding: Temperaturer >1200°C kan forårsake forgrovning av TiC og kornvekst, redusere høytemperaturstyrke – begrens løsningens glødetemperatur til ≤1150°C.

Overflatebehandling

• Pickling & passivering: Post-fabrikasjonsbehandling (ASTM A380) for å fjerne oksidbelegg og gjenopprette den passive Cr₂O₃-filmen – TiC-utfellinger forstyrrer ikke passivering.
• Polere: Oppnår overflatefinish fra Ra 0,02–6,3 μm. Mekanisk eller elektropolering forbedrer hygiene og korrosjonsbestandighet, egnet for medisinske og matapplikasjoner.
• Belegg: Sjelden nødvendig på grunn av iboende korrosjonsbestandighet; galvanisering eller epoksybelegg kan brukes for ekstreme miljøer med høyt kloridinnhold (F.eks., marine offshore plattformer).

9. Typiske bruksområder for 316Ti rustfritt stål

316Tis unike kombinasjon av høytemperaturstabilitet, IGC motstand, og korrosjonsbestandighet gjør den ideell for krevende miljøer hvor 316L eller 316 kan mislykkes:

Kjemisk & Petrokjemisk industri (35% av etterspørselen)

• Kjerneapplikasjoner: Kjemiske reaktorer med høy temperatur, Varmevekslere, Destillasjonskolonner, og rør for håndtering av klorider, Syrer, og organiske løsemidler.
• Nøkkelfordel: Motstår IGC under gjentatt sveising (F.eks., vedlikeholdsreparasjoner) og høytemperaturdrift (opptil 850°C) – brukes i etylenkjeks og svovelsyreanlegg.

Luftfart

• Kjerneapplikasjoner: Eksossystemer for fly, turbinkomponenter, og rakettmotordeler.
• Nøkkelfordel: Høy temperatur oksidasjonsmotstand (≤900°C) og ikke-magnetiske egenskaper – kompatible med flyelektronikk og radarsystemer.

Kjernekraft

• Kjerneapplikasjoner: Kjernereaktorkjølesystemkomponenter, dampgeneratorer, og drivstoffkledning (ikke-radioaktive strukturelle deler).
• Nøkkelfordel: IGC motstand ved høy temperatur, høytrykksvann (280° C., 15 MPA) og overholdelse av atomsikkerhetsstandarder (F.eks., ASME III III).

Produksjon av høytemperaturovner

• Kjerneapplikasjoner: Ovnsfôringer, Strålende rør, og varmeelementer for industriovner (varmebehandling, sintring).
• Nøkkelfordel: Beholder styrke og korrosjonsbestandighet ved 800–900°C, med en levetid 2–3 ganger lengre enn 316L ved kontinuerlig høytemperaturdrift.

Medisinsk & Farmasøytisk industri

• Kjerneapplikasjoner: Steriliserbart medisinsk utstyr, Farmasøytisk prosessutstyr, og renromskomponenter.
• Nøkkelfordel: IGC-motstand etter gjentatt autoklavering (121° C., 15 psi) og overholdelse av FDA 21 CFR -del 177 – ingen risiko for korrosjonsindusert forurensning.

Marine & Offshore industri

• Kjerneapplikasjoner: Offshore plattformrør, sjøvannsavsaltingsanlegg, og undervannskomponenter.
• Nøkkelfordel: Motstår sjøvannskorrosjon og SCC, med NACE MR0175-overholdelse for sur service (H₂S-holdige brønnvæsker).

10. Fordeler & Begrensninger

Kjernefordeler med 316Ti rustfritt stål

• Overlegen IGC-motstand: Titanstabilisering eliminerer Cr₂₃C6-utfelling, gjør den ideell for høye temperaturer eller gjentatte sveisescenarier – overgår 316L/316H.
• Forbedret ytelse ved høye temperaturer: Beholder styrken, seighet, og oksidasjonsmotstand opp til 900°C, 50–100°C høyere enn 316L.
• Utmerket sveisbarhet: Ingen obligatorisk PWHT for korrosjonsbestandighet, redusere produksjonskostnader og ledetid.
• Bred korrosjonsmotstand: Arver 316s motstand mot klorider, Syrer, og sur service, med utvidede temperaturgrenser for NACE-overholdelse.
• Kornforfining: TiC-utfellinger hemmer kornvekst, forbedre mekaniske egenskaper og dimensjonsstabilitet.

Viktige begrensninger for 316Ti rustfritt stål

• Høyere kostnader: 15–20 % dyrere enn 316L (på grunn av titantilsetning), økende materialkostnader for storskala ikke-kritiske applikasjoner.
• Redusert bearbeidbarhet: TiC-utfellinger forårsaker mer verktøyslitasje enn 316L, krever spesialverktøy eller lavere skjærehastigheter – øker maskineringskostnadene med ~10–15 %.
• TiC forgrovningsrisiko: Langvarig eksponering for >900°C forårsaker TiC-grovning, redusere høy temperatur styrke og seighet.
• Begrenset motstand mot superhøy temperatur: Ikke egnet for kontinuerlig drift over 900°C – bruk superaustenittisk rustfritt stål (F.eks., 254 Vi) eller nikkelbaserte legeringer (F.eks., Inconel 600) i stedet.
• Lavere styrke enn dupleks rustfritt stål: Strekkfasthet (485–590 MPa) er lavere enn duplekskvaliteter (F.eks., 2205: 600–800 MPa), krever tykkere seksjoner for strukturelle belastninger.

11. Sammenlignende analyse — 316Ti vs 316L vs 321 vs Duplex 2205

12. Konklusjon

316Ti er en pragmatisk stabilisert variant av 316 familie, konstruert for å bevare austenittisk rustfritt stål korrosjonsmotstand i sveisede og varmeeksponerte komponenter.

Når titaninnhold og varmebehandling er riktig kontrollert, 316Ti forhindrer uttømming av intergranulær krom og er et robust valg for sveisede anleggskomponenter, varmeeksponerte sammenstillinger og moderate kloridmiljøer der utglødning etter sveis ikke kan garanteres.

Riktig anskaffelse, MTR-verifisering, sveiseprosedyrekontroll og periodisk inspeksjon er avgjørende for å realisere legeringens fordeler.

 

Vanlige spørsmål

Hva er forskjellen mellom 316Ti og 316L?

316Ti er titanstabilisert (Ti lagt til for å danne TiC), mens 316L er lavkarbon (L = lav C).

Begge rutene reduserer sensibiliseringsrisikoen; 316Ti er spesifikt valgt når komponentene vil se eksponering for middels temperatur og ettersveisgløding er upraktisk.

Gjør titan 316Ti mer korrosjonsbestandig enn 316L?

Titans rolle er å forhindre intergranulær korrosjon etter termisk eksponering; 316Tis bulk-pitmotstand er lik 316/316L (Mo gir i alt sammenlignbar lokalisert korrosjonsbestandighet).

For tøffere kloridmiljøer, dupleks eller høyere PREN-legeringer foretrekkes.

Trenger jeg forskjellige fyllmetaller for å sveise 316Ti?

Ikke nødvendigvis – matchende fyllstofflegeringer (F.eks., ER316L/ER316Ti der tilgjengelig) brukes.

Sørg for at fyllstoffkjemi og sveiseprosedyre opprettholder stabilisering i HAZ og sveisemetall; konsultere sveisekoder og metallurgisk veiledning for kritiske deler.