12Ni14 Acero al níquel de baja-temperatura
12Ni14es un12-14% acero de aleación de níquelDiseñado para aplicaciones criogénicas extremas, utilizado principalmente en sistemas de almacenamiento y transporte de gas natural licuado (GNL).
Características clave
Tipo de material:Acero ferrítico aleado con níquel- (no acero al carbono)
Estándar primario:EN 10028-4 (Productos planos para uso a presión - Aceros aleados al níquel)
Rango de temperatura:Adecuado para servicio hasta-196 grados (-321 grados F)
Aplicación principal:Tanques de almacenamiento de GNL, recipientes criogénicos
Tratamiento térmico:Doble normalizado y revenido, o templado y revenido
Composición química (EN 10028-4)
| Elemento | Contenido (%) | Notas |
|---|---|---|
| C | Menor o igual a 0,15 | Bajo carbono para soldabilidad |
| Si | Menor o igual a 0,35 | |
| Minnesota | Menor o igual a 0,70 | Contenido limitado de manganeso |
| P | Menor o igual a 0,020 | Muy bajo para dureza criogénica |
| S | Menor o igual a 0,010 | Muy bajo para soldabilidad |
| Ni | 12.0-14.0 | Alto contenido de níquel para una resistencia a temperaturas extremadamente bajas- |
| cr | Menor o igual a 0,25 | |
| Mes | Menor o igual a 0,10 | |
| Cu | Menor o igual a 0,25 | |
| Alabama | Menor o igual a 0,050 |
Propiedades mecánicas
| Propiedad | Valor | Condición de prueba |
|---|---|---|
| Límite elástico (Rp0,2), mín. | 500 MPa | Después del tratamiento térmico |
| Resistencia a la tracción (Rm) | 620-780MPa | |
| Elongación (A), mín. | 20% | |
| Energía de impacto (KV), mín. | A -196 grados: Promedio de 3 pruebas: Mayor o igual a 70 J Valor único: Mayor o igual a 50 J |
Muesca Charpy V- |
Comparación con otros aceros al níquel
| Calificación | Contenido de níquel | Fuerza de producción mínima | Temperatura de aplicación clave |
|---|---|---|---|
| 12Ni14 | 12-14% | 500 MPa | -196 grados |
| X10Ni9 | 8.5-10% | 585 MPa | -196 grados |
| X8Ni9 | 8-9% | 640MPa | -196 grados |
| 9% Ni Acero | 9% | 585-690 MPa | -196 grados |
Requisitos de tratamiento térmico
El 12Ni14 requiere un tratamiento térmico específico para conseguir sus propiedades:
Doble Normalización y Templado:
Primera normalización: 900-950 grados
Segunda normalización: 800-850 grados
Temperamento: 550-600 grados
Temple y Revenido:
Apagar de 800-850 grados
Temperamento a 550-600 grados
Áreas de aplicación
Aplicaciones primarias:
Industria del GNL:
Contención primaria y secundaria de tanques de almacenamiento de GNL
Tanques y bodegas de carga para buques de GNL
Equipos de procesamiento de GNL
Ingeniería criogénica:
Almacenamiento de hidrógeno líquido (con consideraciones especiales)
Almacenamiento de etileno a temperaturas criogénicas.
Equipos de investigación criogénica especializados.
Sector Energético:
Componentes para centrales eléctricas alimentadas con GNL-
Sistemas de almacenamiento de energía criogénicos.
Especificaciones de tubería
Las tuberías fabricadas con 12Ni14 se tratan en:
EN 10216-4:Tubos de acero sin costura para fines de presión con propiedades especificadas a baja temperatura
EN 10217-4:Tubos de acero soldados para fines de presión con propiedades especificadas a baja temperatura
Consideraciones de soldadura
| Aspecto | Requisito |
|---|---|
| Metales de aporte | Consumibles con alto-níquel (normalmente entre un 12 % y un 13 % de Ni) |
| Precalentamiento | Generalmente no es necesario |
| Temperatura entre pasadas | Controlado por debajo de 150 grados |
| Procesos de soldadura | SMAW, GTAW, SAW con procedimientos calificados |
| PWHT | Requerido para restaurar las propiedades HAZ |
Notas de diseño y fabricación
Selección de materiales:Se utiliza cuando se requiere una dureza excepcional a -196 grados.
Costos de fabricación:Altos costos de material y fabricación debido al contenido de níquel y procedimientos especiales.
Limitaciones de espesor:Disponible en varios espesores, pero la fabricación se vuelve más desafiante a medida que aumenta el espesor.
Requisitos de prueba:Se requieren pruebas mecánicas y de END exhaustivas
Grados equivalentes
| Estándar | Designación equivalente |
|---|---|
| ASTM/ASME | Similar al SA 645 (5 % Ni) pero con mayor contenido de Ni |
| ISO | Designaciones similares en desarrollo |
| JIS | Sin equivalente directo |
| GB (China) | En desarrollo en estándares chinos. |
Notas técnicas importantes
Transformación de fase:12Ni14 opera en la fase completamente ferrítica a temperaturas criogénicas
Dureza a la fractura:Excelente resistencia a la fractura frágil a -196 grados
Expansión térmica:Menor coeficiente de expansión térmica que los aceros inoxidables austeníticos.
Propiedades magnéticas:La estructura ferrítica lo hace magnético.
Mercado y disponibilidad
Producción limitada:Producido por acerías especializadas.
Plazos de entrega:Plazos de entrega más largos en comparación con los aceros convencionales
Proceso de dar un título:Requiere amplia certificación y trazabilidad.
Proveedores globales:Número limitado de fabricantes en todo el mundo.
Comparación con alternativas austeníticas
| Parámetro | Acero 12Ni14 | Inoxidable austenítico (304L) |
|---|---|---|
| Conductividad térmica | Más alto | Más bajo |
| Expansión térmica | Más bajo | Más alto |
| Propiedades magnéticas | Magnético | No-magnético |
| Costo a igual fuerza | Comparable o inferior | Más alto |
| Fuerza de producción | Más alto | Más bajo |
Resumen
12Ni14es un especializadoacero con alto contenido de -níquel (12-14 %)diseñado específicamente paraAlmacenamiento de GNL y aplicaciones criogénicas.a temperaturas de hasta -196 grados. Ofrece una excelente tenacidad a la fractura a temperaturas criogénicas manteniendo al mismo tiempo la microestructura ferrítica. Aunque en algunos contextos se denomina "tubería de acero para calderas", su aplicación real es mucho más especializada, principalmente en las industrias criogénica y de GNL que en los sistemas de calderas convencionales. El material requiere un tratamiento térmico cuidadoso, procedimientos de soldadura especializados y un riguroso control de calidad para garantizar el rendimiento en servicios criogénicos críticos.
