Acciaio inox 304 è il tipo di acciaio inossidabile più utilizzato e rappresentativo. Grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione, formabilità e saldabilità, nonché al suo costo relativamente economico, è ampiamente utilizzato in settori quali la produzione, l'edilizia, la sanità e i beni di consumo. In quanto materiale “per uso generico”, Acciaio inox 304 è soggetto a limitazioni intrinseche quando sottoposto a condizioni operative particolari o ambienti difficili. In atmosfere contenenti cloro, ambienti costieri o applicazioni ad alta temperatura, il 304 può deteriorarsi più rapidamente del previsto, causando rilavorazioni, tempi di inattività e costose sostituzioni.
Acciaio inox 304 è un acciaio inossidabile austenitico composto da 18-20% di cromo e 8-10,5% di nichel, che forma uno strato passivo di ossido di cromo sulla superficie che blocca l'ossigeno e l'umidità, prevenendo la ruggine. Tuttavia, questo strato passivo non è perfetto. Gli svantaggi principali di Acciaio inox 304 nelle applicazioni pratiche si concentrano nei seguenti settori:
1. Suscettibilità alla corrosione in specifici ambienti chimici (in particolare in condizioni di presenza di cloruri), specialmente alla catastrofica corrosione sotto sforzo (SCC);
2. Capacità limitate in ambienti ad alta temperatura, compresi i rischi di corrosione intergranulare causata dalla sensibilizzazione, resistenza allo scorrimento insufficiente e degrado delle proprietà meccaniche.
Svantaggi dell'acciaio inossidabile 304
1. Rischio di corrosione puntiforme e interstiziale in ambienti clorurati
In ambienti contenenti cloruro (acqua di mare, nebbia salina, soluzioni antigelo/antigelo), elevate concentrazioni di ioni cloruro possono compromettere i film passivi, causando corrosione puntiforme e interstiziale.
Il 304 non contiene molibdeno (Mo) ed è significativamente meno resistente alla corrosione puntiforme e interstiziale indotta dal cloruro rispetto alle leghe contenenti molibdeno (come il grado 316/316L).
Per applicazioni che comportano un'esposizione prolungata all'acqua di mare, a detergenti a base di sale o a sali antigelo stradali, il 304 non è raccomandato.
Materiali alternativi preferiti: 316/316L, acciaio inossidabile duplex/super austenitico o superfici con rivestimenti protettivi speciali.
2. Corrosione sotto tensione indotta dal cloruro, Cl-SCC
Questo fenomeno si verifica quando il materiale 304 è sottoposto a sollecitazioni di trazione (sia carichi applicati esternamente che sollecitazioni residue interne) mentre è esposto a specifici agenti corrosivi (principalmente ambienti liquidi contenenti cloruro), causando l'insorgenza e la propagazione di crepe sulla superficie del materiale.
Sotto sollecitazione di trazione e in mezzi contenenti ioni cloruro, Acciaio inox 304 è soggetto a corrosione da tensione (particolarmente sensibile a temperature di esercizio comprese tra 50 e 150 °C).
Misure di mitigazione: Ridurre lo stress residuo (tramite adeguati trattamenti di stiramento/rinvenimento/ricottura di distensione), progettare in modo da evitare l'accumulo di fessure oppure selezionare materiali 316/a basso tenore di zolfo/duplex.
3. La saldatura ad alta temperatura provoca corrosione intergranulare
A temperature superiori a 425 °C, la saldatura ad alta temperatura provoca la precipitazione di carbonio ai bordi dei grani con formazione di carburi (sensibilizzazione), causando sensibilizzazione e corrosione intergranulare. Se non si utilizzano acciai a basso tenore di carbonio (304L) o non si controlla l'apporto di calore, la resistenza alla corrosione nella zona di saldatura/zona termicamente alterata risulta compromessa.
Soluzione: Utilizzare 304L (a basso tenore di carbonio) per i progetti di saldatura oppure eseguire un trattamento di ricottura/passivazione successivo.
4. La resistenza alle alte temperature è inferiore rispetto agli acciai speciali resistenti al calore.
A temperature elevate (a lungo termine >800 °C), il 304 presenta una resistenza ridotta all'ossidazione, allo scorrimento e alla resistenza, con un rischio maggiore di sfaldamento dello strato di ossido rispetto ai gradi resistenti al calore come 310/316H/309.
Alternative consigliate: Utilizzare leghe 310, 309, 321 o leghe speciali resistenti al calore per applicazioni ad alta temperatura quali tubi per forni, apparecchiature per il trattamento termico e sistemi di combustione.
5. La resistenza all'usura e agli urti è generalmente moderata (materiali non resistenti all'usura).
Gli acciai inossidabili austenitici (ad esempio il 304) presentano una resistenza all'usura e una durezza inferiori rispetto ai materiali legati o trattati superficialmente (ad esempio leghe temprate, nichelatura dura, ecc.).
Contromisure: Scegliere materiali resistenti all'usura o rivestimenti/rivestimenti superficiali per applicazioni soggette ad abrasione.
Come ridurre al minimo i rischi e risolvere i problemi
Informarsi sugli svantaggi di Acciaio inox 304 aiuta gli ingegneri a mitigare i rischi, mentre il passaggio a materiali più adatti come il 316 o il 310 può prolungare la durata di servizio e ridurre i costi.
Selezione dei materiali in base all'ambiente operativo
- Per l'esposizione ad acqua marina/nebbia salina/ambienti ad alto contenuto di cloruro, è preferibile utilizzare acciaio inossidabile 316/316L o duplex.
- Per temperature di esercizio continue superiori a 800 °C, sono più adatte le leghe 310/309 o le leghe resistenti al calore.
- Per applicazioni che richiedono saldature dove non è possibile eseguire la ricottura, si raccomanda l'uso di 304L o 316L con passivazione post-saldatura o apporto termico controllato.
FAQ
Fa Acciaio inox 304 ruggine vicino al mare?
R: L'esposizione prolungata all'acqua di mare o alla nebbia salina può causare corrosione puntiforme, con conseguente formazione di ruggine; si consiglia l'uso di acciaio inossidabile 316 o duplex.
Per applicazioni ad alta temperatura, è preferibile utilizzare il 310 o il 304?
A: acciaio inossidabile 310 è superiore al 304 in ambienti ad alta temperatura. Il suo maggiore contenuto di cromo e nichel garantisce una migliore resistenza all'ossidazione e una maggiore resistenza alle alte temperature.
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