Una calidad-resistente al calor diseñada para servicio a presión
12Cr2MoG es una tubería de acero de aleación ferrítica de cromo-molibdeno estandarizada en GB 5310 para aplicaciones de calderas de alta-presión, y su contraparte internacional es la clase 2,25Cr-1Mo suministrada como tubería P22 según ASTM A335 y como tubo T22 según ASTM A213. Este grado tiene un largo historial de servicio en centrales eléctricas de combustibles fósiles y plantas petroquímicas, donde transporta vapor y gas de proceso a temperaturas que ablandarían el acero al carbono simple. Su propiedad definitoria es la resistencia a la fluencia, la capacidad de resistir una deformación lenta bajo tensión constante a temperatura elevada, y esto es lo que lo convierte en el material elegido para componentes que soportan presión y que operan en el rango de aproximadamente 520 a 580 grados Celsius.
Composición química
| Elemento | Rango típico, porcentaje | Objetivo |
|---|---|---|
| Carbón | 0.08 - 0.15 | Resistencia y templabilidad |
| Silicio | 0.17 - 0.37 | Desoxidación |
| Manganeso | 0.40 - 0.70 | Desoxidación, dureza. |
| Fósforo | 0,025 máximo | Elemento residual, controlado |
| Azufre | 0,010 máximo | Elemento residual, controlado |
| Cromo | 2.00 - 2.50 | Resistencia a la oxidación, formación de carburos. |
| Molibdeno | 0.90 - 1.20 | Fortalecimiento de solución sólida, resistencia a la fluencia. |
El cromo y el molibdeno juntos producen carburos finos y estables en la microestructura, que es el mecanismo detrás de la resistencia a altas temperaturas-de la calidad. El límite bajo de azufre es importante porque el azufre se combina con el manganeso para formar inclusiones que reducen la tenacidad, particularmente en la zona afectada por el calor-de una soldadura.
Propiedades mecánicas y tratamiento térmico.
Las tuberías y tubos de la clase 2,25Cr-1Mo se entregan en condiciones normalizadas y templadas. Según ASTM A335 y A213, la resistencia mínima a la tracción es de 415 MPa y el límite elástico mínimo es de 205 MPa; Se requiere que el alargamiento longitudinal alcance al menos el 30 por ciento, y las especificaciones establecen una temperatura mínima de templado de 675 grados Celsius. En la práctica, la normalización se lleva a cabo en la región de 900 a 960 grados Celsius, seguida de enfriamiento por aire, y el templado se realiza a una temperatura que produce una microestructura bainítica estable con la combinación requerida de resistencia, tenacidad y vida de fluencia.
Debido a que el tratamiento térmico controla el rendimiento-a largo plazo de este grado, el certificado de prueba de fábrica debe registrar la temperatura de normalización, la temperatura de revenido y las propiedades de tracción resultantes. Una tubería que cumple con los requisitos de resistencia pero que ha sido templada a una temperatura demasiado baja no cumplirá con su vida útil de diseño.
Aplicaciones en plantas de energía y procesos
Bancos de tubos de sobrecalentador y recalentador en calderas subcríticas y supercríticas
Líneas principales de vapor, líneas de recalentamiento en caliente y colectores en centrales térmicas
Carcasas y cabezales de recipientes a presión de alta-temperatura
Equipos de hidrocraqueo y reformado catalítico en refinerías
Intercambiador de calor y tubería de línea de transferencia que transportan corrientes que contienen hidrógeno-caliente
El grado también se utiliza cuando se necesita resistencia al ataque del hidrógeno, porque su contenido de cromo y molibdeno aumenta la resistencia del acero al daño del hidrógeno a temperatura y presión elevadas.
Puntos de pedido y fabricación
Un pedido completo indica el estándar, el grado, la ruta de fabricación, el diámetro exterior y el espesor de la pared o el cronograma, la base de longitud y los requisitos de prueba. Para el servicio a presión, la ruta de fabricación es perfecta y se produce perforando un tocho sólido, lo que elimina la soldadura longitudinal de un lugar donde el daño por fluencia tiende a concentrarse. Las tuberías destinadas al servicio de intercambiadores de calor generalmente requieren tolerancias de pared más estrictas y un examen por corrientes parásitas, mientras que las tuberías de paredes pesadas para cabezales normalmente se suministran con un examen ultrasónico.
La soldadura debe utilizar consumibles con un contenido equivalente de cromo y molibdeno, con precalentamiento en el rango de 150 a 250 grados Celsius para secciones más gruesas y tratamiento térmico posterior-a la soldadura para piezas sometidas a presión. El procedimiento de soldadura debe ser cualificado y las comprobaciones de dureza en toda la unión son una forma práctica de confirmar que el tratamiento térmico posterior-a la soldadura ha sido eficaz. También se debe tener cuidado de mantener la unión seca y libre de contaminación por cobre durante la fabricación.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es el equivalente ASTM de 12Cr2MoG?
Corresponde a la clase 2,25Cr-1Mo, suministrado como tubería ASTM A335 P22 y tubo ASTM A213 T22, aunque los rangos químicos exactos están definidos por la norma que rige en cada pedido.
P: ¿Para qué rango de temperatura está diseñado este grado?
Normalmente se aplica entre 520 y 580 grados Celsius, que es el rango donde se utiliza eficientemente su resistencia a la fluencia.
P: ¿Por qué se especifica la temperatura mínima de templado?
Un templado por encima del mínimo garantiza que la microestructura sea estable y que se logre la resistencia a la fluencia requerida en un servicio a largo plazo-.
P: ¿Se requiere tubería sin costura?
Para piezas de presión, la tubería sin costura es la opción normal porque no tiene costura de soldadura en la región donde de otro modo se concentraría el daño por fluencia.
P: ¿Cómo se debe almacenar la tubería en el sitio?
Mantenga los trozos secos, protegidos de daños mecánicos y separados por número de calor para mantener la trazabilidad hasta el certificado de fábrica.
P: ¿Se puede reemplazar el grado por acero 9Cr?
Los grados de cromo-más altos permiten paredes más delgadas con el mismo trabajo, pero cuestan más y exigen un control de soldadura más estricto, por lo que el cambio es una decisión de diseño y no una simple sustitución.
