Acero inoxidable 321
El acero inoxidable 321 (UNS S32100) es un acero inoxidable austenítico estabilizado al titanio, concebido para resistir la sensibilización entre 425 °C y 900 °C y ofrecer una buena resistencia a la oxidación en servicio continuo hasta unos 870 °C. El titanio se añade en una proporción mínima de cinco veces el contenido total de carbono y nitrógeno. Con ello se inhibe la precipitación de carburos intergranulares, de modo que la zona de soldadura resiste la corrosión sin necesidad de tratamiento térmico posterior.
1. Composición química
La tabla siguiente recoge la composición química del 321. La relación de estabilización con titanio es lo que distingue a este grado de las aleaciones austeníticas no estabilizadas.
| Material | Grado UNS | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Ti | Cu | Al | Otros |
| TP321 | S32100 | 0.080 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 17.0–19.0 | 9.0–12.0 | – | 5(C+N)–0.7 | – | – | N ≤ 0.1 |
Atención: el contenido de titanio debe ser como mínimo 5 × (C+N) para garantizar la estabilización completa conforme a ASTM A213 /A312.
2. Propiedades mecánicas
Los valores mecánicos siguientes corresponden a los tubos de acero inoxidable 321 en estado recocido. Estos límites reflejan la idoneidad de este grado como material estructural de carga en los sistemas de alta temperatura y alta presión.
| Material | Condición o dimensiones | Norma | Temperatura de tratamiento térmico (mínima) | Resistencia a la tracción mínima (MPa) | Resistencia a la tracción mínima (MPa) | Alargamiento mínimo % | Dureza |
| TP321 | t ≤ 9.5mm | A312 | 1040°C | 515 | 205 | 35 | HBW ≤ 201 HRB ≤ 92 |
3. Grados aproximados
Esta tabla confronta el acero inoxidable 321 con sus grados aproximados de las normas europeas, japonesas, chinas y rusas, de cara al aprovisionamiento global y a la trazabilidad de materiales.
| Material | Grado UNS | Norma nacional GB | JIS | ISO | DIN/EN | GOST | |
| ISC | Grado nuevo | ||||||
| 321 | S32100 | S32168 | 06Cr18Ni11Ti | SUS321 | X6CrNiTi18-10 | 1.4541 | 08X18H10T |
4. Principales ventajas
- Estabilización con titanio frente a la sensibilización:el titanio forma preferentemente precipitados de TiC y TiN en lugar de carburos de cromo en los límites de grano. Ello evita la sensibilización durante la exposición a alta temperatura y en la soldadura multipasada.
- Resistencia mecánica sostenida a alta temperatura:el tipo 321 conserva una buena resistencia a la tracción y a la fluencia en servicio continuo hasta unos 870 °C, y su resistencia a la oxidación alcanza los 900 °C o más según la atmósfera y las condiciones de ciclado. Para las aplicaciones por encima de 870 °C conviene remitirse a los datos de fluencia y de oxidación específicos del proyecto.
- Resistencia a la oxidación:el intervalo de cromo del 17-19 % forma una capa de óxido estable y bien adherida que resiste la formación de cascarilla y las atmósferas oxidantes a temperaturas muy superiores a las que soportan los grados de la serie 300 no estabilizados.
5. Normas de fabricación generales
ASTM A312: especificación estándar para tuberías de acero inoxidable austenítico sin costura, soldadas y muy trabajadas en frío
ASTM A213: especificación estándar para tubos sin costura de acero aleado ferrítico y austenítico para calderas, sobrecalentadores e intercambiadores de calor
ASTM A269: especificación estándar para tubos de acero inoxidable austenítico sin costura y soldados para servicio general.
ASTM A511: especificación estándar para tubos mecánicos de acero inoxidable sin costura
DIN EN 10216-5: tubos de acero sin costura para servicio a presión — acero inoxidable
JIS G3459: tuberías de acero inoxidable
GB/T 14976: tubos sin costura de acero inoxidable para transporte de fluidos — 06Cr18Ni11Ti
GOST 9940 / 9941: tubos de acero inoxidable sin costura conformados en caliente y en frío — 08X18H10T
Tabla comparativa de normas de fabricación:
| Norma | Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (ASTM) | EN/DIN | JIS | Norma nacional GB | GOST |
| Tubos sin costura | A312 TP321 | EN 10216-5 (1.4541) | G3459 SUS321 | GB/T 14976 | GOST 9940 |
| Tubos sin costura | A213 TP321 | EN 10216-5 (1.4541) | G3463 SUS321 | GB/T 13296 | GOST 9941 |
| Tubo soldado | A249 TP321 | EN 10217-7 (1.4541) | G3463 SUS321 | GB/T 12771 | – |
6. Principales aplicaciones
- Sistemas de escape aeroespaciales:los tubos de escape, las camisas de escape y los componentes de posquemador de los motores a reacción exigen una resistencia a la oxidación sostenida en condiciones cíclicas de alta temperatura.
- Calentadores de proceso de refinería:tubos de horno y serpentines de radiación de las unidades de destilación de crudo y de reformado, cuyas condiciones normales de operación suponen exposición continua a 600-850 °C.
- Intercambiadores de calor en servicio a alta temperatura:intercambiadores de carcasa y tubos de las plantas petroquímicas, en los que hay que evitar la sensibilización de la zona afectada por el calor debida a los ciclos de soldadura.
- Tuberías flexibles de plantas químicas:líneas de trasiego y fuelles de dilatación que transportan fluidos calientes y corrosivos, donde el ciclado térmico repetido sensibilizaría a los grados no estabilizados.
- Equipos auxiliares de centrales nucleares:tuberías y componentes auxiliares del sistema de refrigerante del reactor, en los que la corrosión intergranular de las zonas soldadas irradiadas es un factor de diseño.
