Diferències entre l’acer inoxidable AISI 304 i l’AISI 316L: quan triar cada grau

En una xarxa interior d’aigua freda potable, amb aigua de composició ordinària i una referència certificada, l’AISI 304 acostuma a ser suficient. L’AISI 316L aporta un marge addicional quan augmenten els clorurs, la temperatura o l’exposició exterior a sals, i quan la documentació del producte o l’enginyeria del projecte ho prescriu.

En aigua calenta sanitària, la temperatura canvia l’anàlisi. Una xarxa que treballa per sobre de 50–60 °C no s’ha d’avaluar amb els mateixos rangs orientatius que una xarxa d’aigua freda. S’han de considerar conjuntament clorurs, oxidants, estancament, escletxes, tensions i tractaments tèrmics.

Ni l’aerotèrmia ni el glicol determinen per si sols el grau. En aquestes aplicacions s’han de comprovar la composició i el manteniment del fluid, l’ambient, la temperatura, les unions i els límits del sistema complet.

Resposta ràpida: orientació inicial per a l’instal·lador

SituacióOrientació inicialCondicions que s’han de comprovar
Aigua freda potable interiorUna referència certificada en AISI 304 acostuma a ser suficient.Composició de l’aigua, temperatura ambient, circulació i absència d’exposició salina.
ACSNo extrapolar els rangs d’aigua freda; el 316L pot aportar marge.Temperatura normal i màxima, clorurs, oxidants, estancament, tensions i tractaments tèrmics.
Clorurs elevats o sals exteriorsL’AISI 316L aporta un marge més gran, dins dels seus límits.Clorurs, temperatura, oxidants, dipòsits, escletxes, neteja i acabat.
Aerotèrmia o glicolL’AISI 304 pot ser suficient en condicions controlades; el 316L aporta marge si augmenta la severitat.Fitxa del fluid, aigua de mescla, temperatura, manteniment i exposició exterior.
Unions soldadesEspecificar 304L o 316L segons el medi i executar correctament.Procediment, protecció de l’arrel, contaminació i neteja de la coloració tèrmica.
Aigua de marNo prescriure AISI 304 ni AISI 316L de forma genèrica.Selecció específica d’aliatge, disseny, escletxes, dipòsits, circulació i temperatura.

La taula ofereix una orientació inicial. Quan l’aigua, l’ambient o el procés se situen a prop dels límits del material, ha de prevaldre la documentació de la referència concreta i el criteri del projectista.

Què diferencia realment l’AISI 304 de l’AISI 316L

Tots dos són acers inoxidables austenítics. La seva resistència a la corrosió es basa en una capa passiva rica en òxid de crom que es forma sobre la superfície.

L’AISI 316L conté molibdè; l’AISI 304 no l’incorpora deliberadament com a element d’aliatge. El molibdè millora la resistència relativa a la corrosió per picadures i en escletxes en nombrosos medis amb clorurs.

El comportament real no depèn únicament del grau. La temperatura, els oxidants, l’acabat superficial, les soldadures, l’estancament, els dipòsits, les tensions i la geometria poden reduir el marge disponible.

Composició química de referència

La següent composició correspon a les designacions europees 1.4301 i 1.4404 segons EN 10088. Per a un producte concret s’ha de consultar el certificat de material.

Element1.4301 / AISI 3041.4404 / AISI 316L
Crom (Cr)17,0–19,5 %16,5–18,5 %
Níquel (Ni)8,0–10,5 %10,0–13,0 %
Molibdè (Mo)No afegit deliberadament2,0–2,5 %
Carboni (C), màxim0,07 %0,030 %
Manganès (Mn), màxim2,0 %2,0 %
Nitrogen (N), màxim0,11 %0,11 %

El nitrogen s’inclou perquè forma part de la fórmula del PREN. Els intervals poden canviar si s’utilitza una altra norma o una designació diferent.

El PREN: un índex comparatiu, no un percentatge de resistència

El PREN —Pitting Resistance Equivalent Number— permet comparar la resistència relativa a la picadura a partir de la composició química. Una expressió habitual és:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

Amb composicions nominals, l’AISI 304 se situa habitualment al voltant de 18–20 i l’AISI 316L al voltant de 24–26. Un PREN més alt no significa que el material hagi de durar un percentatge concret més ni defineix una concentració màxima universal de clorurs.

CPT i CCT: la temperatura també forma part del problema

La temperatura crítica de picadura —CPT— i la temperatura crítica de corrosió en escletxes —CCT— permeten comparar aliatges mitjançant assajos accelerats. ASTM G48 preveu mètodes per determinar CPT i CCT en una solució normalitzada de clorur fèrric; ASTM G150 determina electroquímicament la CPT.

Aquests valors serveixen per ordenar materials i controlar productes, no per traslladar directament una temperatura de laboratori a una instal·lació. ASTM adverteix que les condicions d’assaig acceleren la corrosió i no simulen un entorn real de servei. El concepte sí que aporta una conclusió pràctica: dues aigües amb els mateixos clorurs poden plantejar riscos diferents si treballen a temperatures diferents.

Què significa la «L» de 316L

La «L» identifica una variant de baix carboni. En el 316L, el carboni es limita a un màxim del 0,030 %. Això redueix el risc de sensibilització a les zones afectades tèrmicament durant la soldadura.

En una instal·lació soldada, la comparació no sempre s’ha de plantejar entre 304 i 316L. Existeix també el 304L. La selecció ha de considerar el grau d’aliatge, la variant de baix carboni, el procediment de soldadura, la protecció de l’arrel i la neteja posterior.

Les diferències que sí que són comparables

CaracterísticaAISI 304AISI 316L
MolibdèNo afegit deliberadament2,0–2,5 % segons EN 10088 per a 1.4404
PREN orientatiuAproximadament 18–20Aproximadament 24–26
Picadura i escletxes amb clorursMenor resistència relativaMajor resistència relativa, sense immunitat
Carboni i soldaduraValorar 304L si es soldaEl baix carboni redueix el risc de sensibilització

Clorurs, cloració i duresa: tres conceptes diferents

Els clorurs són ions presents a l’aigua. Poden procedir de l’origen del subministrament, la intrusió salina, un procés industrial o una contaminació. El seu efecte depèn especialment de la concentració i la temperatura, però també de les escletxes, els dipòsits, l’estancament i les soldadures.

La cloració és un tractament de desinfecció mitjançant substàncies oxidants. El clor lliure residual i la concentració d’ions clorur són paràmetres diferents. Tots dos poden influir en la corrosió, però s’han de mesurar per separat.

La duresa expressa principalment el contingut de calci i magnesi. Pot afavorir incrustacions, però no permet decidir per si sola entre AISI 304 i AISI 316L.

Orientació quantitativa per a aigua natural a temperatura ambient

La guia Stainless Steel Plumbing del Nickel Institute recull, com a referència d’experiència en aigua natural en circulació i a temperatura ambient, que la picadura i la corrosió en escletxes del 304 són poc freqüents fins a aproximadament 200 ppm de clorurs, i les del 316 fins a aproximadament 1.000 ppm.

Aquests valors són orientatius, no límits de disseny. No s’han d’aplicar sense correcció a aigua calenta, ACS, trams estancats, superfícies amb dipòsits, escletxes, soldadures sense netejar o sistemes amb oxidants elevats.

• Per sota d’aquests rangs no existeix una garantia automàtica d’absència de corrosió.

• Per sobre d’ells no es pot decidir el material sense estudiar el conjunt de condicions.

• La fitxa tècnica, la certificació i les limitacions del fabricant prevalen sobre una xifra genèrica.

• En aigua de consum s’ha de verificar la conformitat sanitària del producte complet.

Aigua freda i ACS no són el mateix escenari

En aigua freda interior, la temperatura acostuma a proporcionar un marge més gran davant la corrosió localitzada i la fissuració per clorurs. En ACS, el material treballa habitualment a temperatures més elevades i pot experimentar períodes d’estancament, dipòsits i tractaments tèrmics.

El Real Decreto 487/2022 estableix per a determinades instal·lacions d’ACS temperatures mínimes de 60 °C en acumulació i permet arribar a 70 °C en tractaments tèrmics. Aquestes temperatures no provoquen corrosió per si mateixes, però obligen a revisar els clorurs, els oxidants, les tensions, les unions i l’estat superficial amb més atenció.

No s’ha d’extrapolar a ACS el rang orientatiu de clorurs publicat per a aigua natural en circulació a temperatura ambient. La documentació del sistema, l’anàlisi de l’aigua i les temperatures reals han de governar la selecció.

Corrosió sota tensió per clorurs: el límit que el molibdè no elimina

La fissuració per corrosió sota tensió per clorurs —chloride stress corrosion cracking o CSCC— requereix la coincidència d’un medi amb clorurs, tensions de tracció i condicions tèrmiques favorables. Les tensions poden procedir del servei, del conformat o de la soldadura.

En solucions aproximadament neutres i amb immersió completa, aquest mecanisme és poc habitual per sota d’uns 50 °C. No és un llindar universal: quan els clorurs es concentren per evaporació o per cicles de mullat i secat pot aparèixer a temperatures inferiors.

El molibdè del 316L millora la resistència relativa a la picadura i a la corrosió en escletxes, però no elimina la susceptibilitat dels inoxidables austenítics a la fissuració per clorurs. Si el risc és significatiu poden ser necessaris canvis de disseny, barreres davant la humitat, reducció de tensions o graus més resistents.

Corrosió sota aïllament: per què importa la humitat

Sota un aïllament humit, l’aigua pot extreure sals solubles del propi aïllament o de l’ambient i transportar-les fins a la superfície metàl·lica. Els cicles tèrmics concentren aquestes sals en evaporar-se l’aigua. Si a més existeixen tensions de tracció, es crea un escenari favorable per a la fissuració per clorurs.

La inspecció s’ha de centrar en juntes del revestiment, penetracions, punts baixos, suports i zones on pugui entrar o acumular-se aigua. La barrera exterior, el segellat i la possibilitat de drenatge formen part de la prevenció.

La UNE-EN ISO 12624:2023 estableix el mètode per determinar traces de clorurs, fluorurs, silicats i sodi solubles en aigua, a més del pH, en productes aïllants tèrmics. És un mètode d’assaig; no estableix per si sol un límit universal d’acceptació per a cada instal·lació.

En productes solars o tèrmics aïllats, una temperatura màxima de servei del conjunt no demostra per si sola que existeixi risc. Han de coincidir humitat, sals solubles, tensions i una temperatura superficial desfavorable.

Aigua de mar i ambients costaners

L’aigua de mar conté una concentració de clorurs molt superior a la d’una xarxa d’aigua potable. L’AISI 316L pot patir picadures i corrosió en escletxes, especialment amb dipòsits o estancament. No s’ha de prescriure com a solució universal per a conducció d’aigua de mar.

Un ambient costaner és diferent. A l’exterior poden dipositar-se aerosols salins i concentrar-se durant els cicles d’humectació i secat. El 316L aporta més marge que el 304, però la decisió depèn de l’exposició, la temperatura, l’aïllament, la neteja i les escletxes.

Quan acostuma a ser suficient l’AISI 304

Una referència certificada en AISI 304 acostuma a ser raonable en xarxes interiors d’aigua freda potable quan l’anàlisi de l’aigua i la temperatura són compatibles amb la documentació, la instal·lació està protegida de sals exteriors i les unions s’executen segons les instruccions del sistema.

També es pot utilitzar en circuits tancats i altres aplicacions quan el fabricant confirma la compatibilitat amb el fluid i les condicions de treball.

Quan aporta marge addicional l’AISI 316L

L’AISI 316L pot aportar marge davant la corrosió localitzada quan augmenten els clorurs dins d’un rang compatible, existeix exposició exterior a sals, puja la temperatura o l’especificació tècnica exigeix 316L.

Aquest marge no equival a immunitat davant de picadures, corrosió en escletxes o fissuració per clorurs. Si les condicions superen la seva capacitat poden requerir-se graus més aliats, acers dúplex o altres materials.

Aerotèrmia i glicol: l’aplicació no decideix l’acer

En un circuit interior d’aerotèrmia, tancat, amb fluid controlat i una referència certificada, el 304 pot ser suficient. El 316L aporta marge quan concorren clorurs, exposició exterior a sals, temperatures més exigents o una prescripció específica.

Un glicol correctament formulat i inhibit tampoc obliga automàticament a utilitzar 316L. S’han de consultar la fitxa del fluid, l’aigua de mescla, la temperatura i la documentació del sistema. El manteniment es desenvolupa a Tubería para aerotermia y solar térmica: condiciones de servicio y criterios de selección.

Soldadura i acabat: el material no compensa una execució deficient

Per conservar la resistència a la corrosió s’han de controlar el procediment, la protecció de l’arrel, l’aportació, la contaminació per acer al carboni i la neteja de la coloració tèrmica.

Una zona soldada mal protegida es pot convertir en el punt més feble fins i tot amb AISI 316L. En instal·lacions soldades convé especificar variants de baix carboni —304L o 316L— i un procediment compatible amb el servei.

Conformitat sanitària en aigua de consum

L’article 44 del Real Decreto 3/2023 exigeix que els materials i productes en contacte amb aigua de consum no n’empitjorin la qualitat ni transmetin substàncies, gèrmens o propietats perjudicials. Els operadors i empreses constructores han de verificar prèviament que els productes compleixen els requisits aplicables.

L’annex IX estableix criteris per a materials metàl·lics, inclosa la utilització de composicions admeses i les proves corresponents. Per això, especificar «AISI 304» o «AISI 316L» no n’hi ha prou: s’ha de comprovar la conformitat del producte complet, inclosos tub, ràcords, juntes i la resta de components en contacte amb l’aigua.

Com aplica el sistema CATS aquests criteris

AZ Broquetas publica configuracions CATS en AISI 304 i AISI 316L segons la referència i l’aplicació. La informació pública indica AISI 316L per a gas i AISI 304 o AISI 316L per a determinades aplicacions d’aigua potable.

Abans de prescriure una referència s’han de comprovar el fluid autoritzat, diàmetre, pressió, temperatura, ràcords, juntes, certificació, ambient i instruccions de muntatge.

Les dades actualitzades es troben a Característiques del tub corrugat inox sistema CATS. Per comparar el corrugat amb una solució rígida es pot consultar Tubo corrugado inox frente a cobre: diferencias técnicas y criterios de elección.

Llista de comprovació abans de seleccionar 304 o 316L

• Designació exacta i norma del material.

• Certificació de la referència per al fluid i l’aplicació.

• Diferenciació entre aigua freda, ACS i tractaments tèrmics.

• Clorurs, oxidants, pH i temperatura màxima.

• Tensions, soldadures, estancament, dipòsits i escletxes.

• Exposició interior, exterior, costanera o industrial.

• Risc d’entrada d’aigua sota aïllament.

• Contingut de sals solubles i pH de l’aïllament quan resulti aplicable.

• Compatibilitat de ràcords, juntes i restants components.

• Límits del fabricant de l’equip i del sistema.

Preguntes freqüents

L’AISI 304 serveix per a aigua potable?

Sí, sempre que la referència estigui certificada per a aigua de consum i l’anàlisi de l’aigua, la temperatura i el disseny siguin compatibles amb els seus límits. En xarxes interiors d’aigua freda, amb composició ordinària, circulació adequada i sense exposició exterior a sals, el 304 acostuma a ser suficient. En ACS no s’ha de traslladar automàticament aquesta conclusió: la temperatura més alta, els tractaments tèrmics, l’estancament i els dipòsits redueixen el marge i obligen a revisar les condicions completes.

Quan convé triar AISI 316L?

Convé considerar-ho quan es necessita més marge davant de picadures i corrosió en escletxes per clorurs, existeix exposició exterior a sals, augmenta la temperatura o ho exigeix l’especificació del sistema. El seu molibdè millora la resistència relativa davant del 304, però no el fa immune ni elimina la fissuració per clorurs. La decisió s’ha de mantenir dins dels límits documentats i considerar també soldadures, tensions, dipòsits, aïllament i manteniment.

L’AISI 316L és apte per transportar aigua de mar?

No s’ha de considerar universalment apte. L’aigua de mar conté molts més clorurs que una xarxa potable i el 316L pot patir picadures i corrosió en escletxes, sobre tot amb dipòsits, estancament o zones geomètricament confinades. Una conducció d’aigua de mar requereix seleccionar específicament l’aliatge, el disseny, les unions, el règim de circulació i la temperatura. En determinades condicions poden ser necessaris inoxidables més aliats, acers dúplex o altres materials.

L’AISI 316L és obligatori en aerotèrmia?

No existeix una obligació general derivada del nom de l’aplicació. Un circuit interior, tancat, amb fluid controlat i una referència certificada pot ser compatible amb AISI 304. El 316L aporta marge quan concorren clorurs, exposició exterior a sals, temperatures més severes o una prescripció del fabricant. També s’han de revisar el glicol, l’aigua de mescla, les unions, l’aïllament i el manteniment previst durant la vida de la instal·lació.

El glicol exigeix AISI 316L?

No automàticament. Un glicol nou, correctament formulat i inhibit, pot ser compatible amb diferents materials. La selecció depèn del producte comercial, la seva concentració, els inhibidors, l’aigua utilitzada per mesclar o reposar, la temperatura, l’oxigen i el manteniment. S’han de consultar les fitxes del fluid i del sistema. Un canvi de pH, la degradació del fluid o l’entrada de contaminants poden modificar la compatibilitat inicialment prevista.

Què és la corrosió sota tensió per clorurs?

És una fissuració que apareix quan coincideixen clorurs, tensions de tracció i condicions tèrmiques favorables. En immersió completa i medis aproximadament neutres és poc habitual per sota d’uns 50 °C, però la concentració de sals per evaporació o sota aïllament pot permetre-la a temperatures inferiors. Tant el 304 com el 316L són susceptibles. El molibdè del 316L millora altres mecanismes de corrosió localitzada, però no elimina aquest risc.

Un PREN de 25 significa un 25 % més de resistència?

No. El PREN és un índex calculat a partir del crom, molibdè i nitrogen que permet comparar la resistència relativa a la picadura entre aliatges. No expressa un percentatge de durada, seguretat o vida útil. Tampoc incorpora temperatura, pH, oxidants, escletxes, dipòsits, soldadures o tensions. Per completar la comparació es poden emprar assajos de CPT i CCT, els resultats dels quals també són valors de laboratori i no límits directes de servei.

Què ha de sol·licitar l’instal·lador abans de triar?

Ha de disposar de l’anàlisi de l’aigua o la fitxa completa del fluid, temperatures normals i màximes, condicions ambientals, tipus d’unió, aïllament, manteniment i certificacions de la referència. En aigua de consum ha de verificar la conformitat del producte complet d’acord amb el Real Decreto 3/2023. En ACS ha de considerar les temperatures exigibles i els tractaments tèrmics. Sense aquestes dades, triar 304 o 316L és una preferència, no una decisió tècnica documentada.

Comparteix aquesta entrada!
LinkedIn
X
WhatsApp
Facebook