Entra in qualsiasi negozio di ferramenta nautica e vedrai la dicitura "acciaio inossidabile di grado marino" stampato su tutto, dai bulloni ai raccordi per binari. In parte è 316. Molti, soprattutto quelli economici, sono 304 con un reparto marketing. Conoscere la differenza ti costa un albero dell'elica in una brutta giornata, o un ponte che si sta lentamente dissolvendo in una giornata peggiore.

L’unico numero che conta è PREN – Pitting Resistance Equivalent Number. La formula è semplice:

La concentrazione di cloruro dell'acqua di mare è di 19.000-35.000 ppm. La soglia generalmente accettata per il servizio dell'acqua di mare è PREN 23 o superiore. 304 non lo cancella. 316 lo fa, con un piccolo margine. Questo margine è la differenza tra un montaggio che dura 5 anni e uno che ne dura 20.

Il punto in cui questo diventa reale è la corrosione interstiziale, il tipo che si verifica sotto le teste dei bulloni, i bordi delle guarnizioni e qualsiasi punto in cui si trova l'acqua senza scambio di ossigeno. La corrosione interstiziale colpisce circa 10 volte più velocemente della vaiolatura superficiale. Abbiamo visto 304 rondelle su 316 bulloni corrodersi fino a diventare polvere in 3 anni mentre il bullone sottostante era ancora a posto. Abbina sempre la qualità dell'hardware alla qualità dei componenti.

Il 316 è più resistente alla lavorazione rispetto al 304 ed entrambi sono più duri dell'acciaio al carbonio. Ecco perché:

Incrudimento del lavoro.316 si indurisce in superficie quando lo tagli. Se l'utensile sfrega invece di tagliare, cosa che accade con inserti smussati, avanzamenti errati o profondità di taglio insufficiente, la superficie diventa più dura del materiale sfuso. La passata successiva con l'utensile colpisce una superficie indurita e vibra o rompe l'inserto. Questa è la causa numero uno di guasti agli utensili nella lavorazione 316.

La soluzione: utilizzare inserti con spoglia positiva, mantenere una profondità di taglio minima di 0,1 mm (non lasciare mai che l'utensile giri a profondità zero) e sostituire gli inserti prima che mostrino usura. Monitoriamo la durata dell'inserto in base al conteggio dei pezzi, non in base a "quando inizia a suonare male".

Bordo costruito.316 ha la tendenza a saldarsi al bordo dell'utensile, creando un tagliente di riporto che si trasferisce sul pezzo come difetto superficiale. Su un componente marino, quel difetto superficiale è un sito di inizio della corrosione. Non accettabile.

La soluzione: velocità di taglio più elevata con refrigerante sufficiente e rivestimento dell'utensile progettato per l'acciaio inossidabile. TiAlN funziona bene. Il carburo non rivestito è in cerca di guai.

Formazione di trucioli.316 produce trucioli resistenti e fibrosi che non si rompono facilmente. Questi trucioli possono avvolgersi attorno al pezzo e graffiarne la superficie. Su un albero dell'elica con perni dei cuscinetti Ra 0,4, un singolo graffio da scheggiatura significa rilavorazione o scarto.

La soluzione: geometria del rompitruciolo sull'inserto, ciclo di taglio nelle operazioni di foratura e refrigerante attraverso il mandrino ad alta pressione (oltre 200 psi) per eliminare i trucioli.

La finitura superficiale dei componenti marini non è una questione estetica. Influisce direttamente sulla resistenza alla corrosione e sulla durata.

Una superficie più ruvida ha una maggiore area esposta all'ambiente corrosivo e più valli microscopiche in cui gli ioni cloruro possono concentrarsi. Una superficie lucidata (Ra 0,2-0,4) si corrode significativamente più lentamente di una superficie lavorata (Ra 1,6-3,2) nello stesso ambiente.

Ma ecco il problema: la lucidatura da sola non risolve il problema. La lavorazione lascia uno strato superficiale deformato, profondo forse 5-10μm, dove la struttura cristallina è stata interrotta. Questo strato è più suscettibile alla corrosione rispetto al metallo base. La passivazione rimuove lo strato deformato e ripristina la pellicola passiva di ossido di cromo che conferisce all'acciaio inossidabile la sua resistenza alla corrosione.

Quindi la sequenza corretta è: macchina fino alla finitura richiesta → passivazione → (facoltativamente) lucidatura → passivare nuovamente se la lucidatura ha rimosso lo strato passivo.

Saltare la passivazione è l'errore più comune che vediamo nei negozi non specializzati in lavori marittimi. Consegnano un pezzo 316 con una superficie splendidamente lavorata, il cliente lo installa e si chiede perché sta arrugginindo dopo 6 mesi. La risposta è che il processo di lavorazione ha distrutto lo strato passivo e nessuno lo ha ripristinato.

Il 316L ha un contenuto di carbonio inferiore (<0,03% contro <0,08% per lo standard 316). L'effetto pratico: l'acciaio 316L è più resistente alla sensibilizzazione, ovvero alla formazione di carburi di cromo ai bordi dei grani quando il materiale viene riscaldato a temperature superiori a 450°C. L'acciaio inossidabile sensibilizzato perde la sua resistenza alla corrosione perché il cromo si lega ai carburi e non è disponibile per formare lo strato protettivo di ossido.

Per la maggior parte dei pezzi lavorati a CNC che non vengono saldati, la differenza è trascurabile. Lo standard 316 è leggermente più resistente (maggior tenore di carbonio = limite di snervamento leggermente superiore) e funziona sostanzialmente allo stesso modo. Utilizzare 316L quando la parte verrà saldata o quando le specifiche del cliente lo richiedono. Non utilizzarlo come scelta "premium" predefinita: non è sempre migliore.

Ci sono situazioni in cui anche 316 non bastano:

Corrosione interstiziale a temperature elevate.Se il componente funziona in acqua di mare a temperatura superiore a 60°C con geometria soggetta a fessure (flange imbullonate, guarnizioni O-ring, giunti con guarnizioni), il 316 potrebbe bucarsi nei siti delle fessure. Duplex 2205 o Super Duplex 2507 lo gestiscono meglio.

Fessurazione da tensocorrosione.Sotto stress da trazione in ambienti clorurati a temperatura elevata, gli acciai inossidabili austenitici (compreso il 316) possono sviluppare fessurazioni per tensocorrosione. Questo è insidioso: nessun avvertimento, nessun precursore della vaiolatura, solo uno schiocco improvviso. Se il tuo componente è sottoposto a un elevato stress statico in acqua di mare calda, il Duplex o una lega di nichel è la mossa giusta.

Erosione da cavitazione.Gli alberi dell'elica vicino all'elica, alle giranti delle pompe e qualsiasi superficie esposta a flussi d'acqua ad alta velocità possono subire erosione da cavitazione. 316 è adeguato per condizioni di cavitazione moderata. Per cavitazione grave, potrebbe essere necessaria una lega più dura come 17-4 PH con un trattamento superficiale appropriato.

ASTM A967 è lo standard di riferimento per la maggior parte delle persone per la passivazione inossidabile. Copre molteplici metodi: passivazione con acido nitrico, passivazione con acido citrico e combinazioni. Per il 316 marino, la passivazione con acido nitrico (metodo 1 o 2 in A967) è la più comune ed efficace.

Il processo è concettualmente semplice: immergere la parte lavorata in una soluzione di acido nitrico per un tempo specifico, risciacquare abbondantemente con acqua DI e asciugare. L'acido rimuove il ferro libero e lo strato superficiale danneggiato dalla lavorazione, mentre il risciacquo consente alla pellicola passiva di ossido di cromo di riformarsi naturalmente.

Cosa può andare storto: bagno acido contaminato, risciacquo insufficiente, cloruri nell'acqua di risciacquo o contatto con le mani nude dopo la passivazione (gli oli per le dita contengono cloruri). Utilizziamo serbatoi di passivazione dedicati con prodotti chimici freschi, risciacqui con acqua deionizzata e guanti in nitrile per la manipolazione post-passivazione.

• Specifica sempre la passivazione: non dare per scontato che il negozio lo faccia automaticamente

• Abbina la qualità del tuo elemento di fissaggio alla qualità del tuo componente (316 bulloni con 316 parti)

• Evitare contatti metallici diversi (il contatto con l'alluminio 316 crea corrosione galvanica)

• Specificare la finitura superficiale solo dove conta: Ra 0,4 su un perno del cuscinetto, Ra 1,6 su una superficie senza contatto

• Utilizzare raccordi invece di angoli interni acuti: concentrazione di sollecitazioni + cloruro = inizio della fessura

• Se non sei sicuro di 316 vs Duplex, inviaci le condizioni della tua richiesta e ti aiuteremo a decidere