Acero inoxidable 316LN
El acero inoxidable 316LN (UNS S31653) añade nitrógeno controlado (0.10-0.16 %) sobre la matriz al molibdeno y de bajo carbono del 316L. El nitrógeno compensa la pérdida de límite elástico que conlleva un grado de bajo carbono, sin renunciar a una soldabilidad exenta de sensibilización. Es el grado de referencia cuando el espesor de pared lo determinan los códigos nucleares ASME o el diseño a presión en servicio criogénico.
1. Composición química
La tabla siguiente recoge los intervalos de composición del acero inoxidable 316LN. La adición de nitrógeno, el límite bajo de carbono y el contenido de molibdeno determinan conjuntamente su combinación de resistencia mecánica y resistencia a la corrosión.
| Grado | Carbono (C) | Manganeso (Mn) | Fósforo (P) | Azufre (S) | Silicio (Si) | Cromo (Cr) | Níquel (Ni) | Molibdeno (Mo) | Otros |
| TP316LN | ≤ 0.030 | ≤ 2.00 | ≤ 0.045 | ≤ 0.030 | ≤ 0.75 | 16.00-18.00 | 10.00-14.00 | 2.00-3.00 | N: 0.10-0.16 |
2. Propiedades mecánicas
La tabla siguiente recoge las propiedades mecánicas mínimas del acero inoxidable 316LN en estado recocido. El nitrógeno eleva su límite elástico mínimo por encima del valor de referencia del 316L, conservando una ductilidad y una tenacidad equivalentes.
| Grado | Condición | Resistencia a la tracción mínima, MPa (ksi) | Límite elástico mínimo, MPa (ksi) | Alargamiento mínimo, % | Temperatura de tratamiento térmico | Dureza |
| TP316LN | Recocido | ≥ 515 (≥ 75) | ≥ 205 (≥ 30) | ≥ 35 | 1040 °C (1900 °F) mínimo | HBW ≤ 217 HRB≤ 95 |
3. Grados aproximados
Esta tabla confronta el acero inoxidable 316LN con sus grados equivalentes en las normas internacionales. Para este grado modificado con nitrógeno, las designaciones EN e ISO son las referencias más utilizadas fuera del sistema ASTM.
| Grado | Número UNS | Norma GB | Norma JIS | Norma ISO | Norma DIN/EN | Norma GOST | |
| Grado antiguo | Grado nuevo | ||||||
| 316LN | S31653 | S31653 | 022Cr17Ni12Mo2N | SUS316LN | X2CrNiMo17-12-2 | 1.4429 / X2CrNiMoN17-13-3 | - |
4. Principales ventajas técnicas
- El nitrógeno restituye el límite elástico: el contenido controlado de nitrógeno del 0.10-0.16 % eleva el límite elástico mínimo del 316LN hasta 205 MPa, equiparable al del 316 estándar, manteniendo el carbono en el 0.030 % o por debajo. Ello permite al proyectista que trabaja con el código ASME emplear 316LN con el mismo espesor de pared que el 316, sin sacrificar la resistencia a la corrosión en estado soldado.
- Cualificación por los códigos nucleares: el 316LN figura expresamente en la Sección III, División 1 del código ASME (componentes nucleares) como material de referencia para las partes de la frontera de presión de clase de seguridad. Estas aplicaciones exigen a la vez bajo carbono (para controlar la sensibilización) y una resistencia de diseño suficiente.
- Mayor resistencia a la picadura por la vía del PREN: la adición de nitrógeno eleva directamente el índice equivalente de resistencia a la picadura (PREN), de modo que el 316LN resiste la picadura algo mejor que un 316L de contenido de molibdeno comparable en medios clorurados críticos.
- Tenacidad criogénica: su estructura austenítica, unida a la ausencia del carbono causante de la sensibilización, hace del 316LN un material muy adecuado para los recipientes a presión y las tuberías en servicio criogénico. Ofrece valores de resiliencia Charpy plenamente conformes hasta los -196 °C.
Nota técnica: el contenido de nitrógeno debe verificarse mediante el certificado de calidad, ya que su adición exige un proceso de afino controlado (AOD o VOD). Sustituir el 316LN por un 316L estándar en sistemas dimensionados según códigos nucleares o criogénicos requiere una revisión técnica de las tensiones admisibles de diseño.
5. Normas de fabricación generales
- ASTM A312: especificación estándar para tuberías de acero inoxidable austenítico sin costura, soldadas y muy trabajadas en frío — grado TP316LN.
- ASTM A213: especificación estándar para tubos sin costura de acero aleado austenítico para calderas, sobrecalentadores e intercambiadores de calor — grado T316LN.
- ASTM A269: especificación estándar para tubos de acero inoxidable austenítico sin costura y soldados para servicio general.
- ASTM A249: especificación estándar para tubos soldados de acero austenítico para calderas, sobrecalentadores, intercambiadores de calor y condensadores.
- ASME Sección III: reglas de construcción de componentes de instalaciones nucleares — el 316LN figura para aplicaciones de frontera de presión de clases 1, 2 y 3.
- DIN EN 10216-5: tubos de acero sin costura para servicio a presión — acero inoxidable (1.4429).
- DIN EN 10217-7: tubos de acero soldados para servicio a presión — acero inoxidable (1.4429).
- GB/T 14976: tubos sin costura de acero inoxidable para transporte de fluidos (022Cr17Ni12Mo2N).
Tabla comparativa de normas de fabricación:
| Norma | Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (ASTM) | EN/DIN | JIS | GB/T | GOST |
| Tubos sin costura | A312 (TP316LN) | EN 10216-5 (1.4429) | - | 14976 | - |
| Tubo soldado | A312 (TP316LN) | EN 10217-7 (1.4429) | - | - | - |
| Tubos de intercambiador de calor | A213 (T316LN) / A249 | EN 10216-5 | - | 13296 | - |
| Tubos para servicio general | A269 | EN 10216-5 | - | - | - |
6. Principales aplicaciones
- Tuberías de centrales nucleares: tuberías de la frontera del refrigerante de clase de seguridad, tubuladuras del presionador y sistemas auxiliares del reactor en los reactores de agua ligera. La Sección III del código ASME exige para los componentes del circuito primario tanto bajo carbono como un contenido de nitrógeno verificado.
- Recipientes a presión criogénicos: depósitos de almacenamiento y tuberías de trasiego de gas natural licuado (GNL), nitrógeno líquido y oxígeno líquido. En estos sistemas, el espesor de pared lo fija el código de diseño y se exige un límite elástico equivalente al del 316 junto con tenacidad criogénica.
- Equipos submarinos y de aguas profundas: tuberías de manifold, componentes de árbol de producción y sistemas de umbilicales, donde la exposición a los cloruros en gran profundidad y las cargas de diseño a presión determinan conjuntamente la elección del material.
- Almacenamiento de combustible nuclear gastado: cubas y conjuntos de bastidores de almacenamiento que deben conservar su integridad estructural a largo plazo en condiciones de irradiación y de almacenamiento en húmedo.
- Reactores químicos de alta presión: cuerpos de reactor y tubuladuras de pared gruesa, que deben acreditar a la vez la soldabilidad propia del bajo carbono y el límite elástico admisible de diseño completo, sin tratamiento térmico posterior a la soldadura.
