ASTM A213/SA213 -Aleación sin costura-Calderas de acero, sobrecalentadores e intercambiadores de calor-Tubos
ASTM A213 (SA213)es la especificación completa que cubretubos de acero sin costura de aleación ferrítica y austenítica-paraservicio corrosivo y de alta temperatura-en calderas, sobrecalentadores, intercambiadores de calor y condensadores.
Características clave
| Característica | Descripción |
|---|---|
| Material | Acero aleado(Grados ferríticos y austeníticos) |
| Fabricación | Solo sin interrupciones (SMLS)-Acabado-en caliente o-estirado en frío |
| Rango de temperatura | Hasta 700 grados (1300 grados F)dependiendo del grado |
| Uso primario | Servicio corrosivo/de alta temperatura-donde el acero al carbono es inadecuado |
Grados y aplicaciones comunes
Grados ferríticos (cromo-molibdeno):
| Calificación | Tipo de aleación | Elementos clave | Temperatura máxima* | Aplicación primaria |
|---|---|---|---|---|
| T2 | ½Cr-½Mes | 0,5% Cr, 0,5% Mo | 500 grados | Sobrecalentador de baja-aleación |
| T5 | 5Cr-½Mes | 5% cromo, 0,5% mes | 600 grados | Resistencia a la oxidación a alta-temperatura |
| T11 | 1¼Cr-½Mo | 1,25% Cr, 0,5% Mo | 525 grados | Tubos de sobrecalentador generales. |
| T12 | 1Cr-½Mes | 1% cromo, 0,5% mes | 510 grados | Similar a T11 |
| T22 | 2¼Cr-1Mo | 2,25 % cromo, 1 % mes | 575 grados | Estándar de la industriasobrecalentador |
| T91 | 9Cr-1Mo-V | 9% Cr, 1% Mo, V, Nb | 650 grados | Temperatura alta-avanzada |
Grados austeníticos (aceros inoxidables):
| Calificación | Equivalente AISI | Elementos clave | Temperatura máxima* | Aplicación primaria |
|---|---|---|---|---|
| TP304 | 304 | 18Cr-8Ni | 700 grados | Resistencia general a la corrosión |
| TP304H | 304H | 18Cr-8Ni (alto carbono) | 700 grados | Resistencia a altas temperaturas- |
| TP316 | 316 | 16Cr-10Ni-2Mo | 700 grados | Resistencia a la corrosión por cloruro |
| TP321 | 321 | 18Cr-10Ni-Ti | 700 grados | Protección contra la corrosión intergranular |
| TP347 | 347 | 18Cr-10Ni-Nb | 700 grados | Resistencia a altas temperaturas-, oxidación con vapor |
*Temperatura máxima aproximada del metal para un servicio-a largo plazo
Requisitos químicos (ejemplos)
Grado ferrítico T22:
| Elemento | Composición (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.05 - 0.15 |
| Manganeso (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| Fósforo (P), máx. | 0.025 |
| Azufre (S), máx. | 0.025 |
| Silicio (Si), máx. | 0.50 |
| Cromo (Cr) | 1.90 - 2.60 |
| Molibdeno (Mo) | 0.87 - 1.13 |
Grado austenítico TP304H:
| Elemento | Composición (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.04 - 0.10 |
| Manganeso (Mn), máx. | 2.00 |
| Fósforo (P), máx. | 0.045 |
| Azufre (S), máx. | 0.030 |
| Silicio (Si), máx. | 1.00 |
| Cromo (Cr) | 18.0 - 20.0 |
| Níquel (Ni) | 8.0 - 11.0 |
Propiedades mecánicas
Grados ferríticos (Ejemplo - T22):
| Propiedad | Requisito |
|---|---|
| Resistencia a la tracción, mín. | 415 MPa (60.000 psi) |
| Límite elástico, mín. | 205 MPa (30.000 psi) |
| Elongación (en 50 mm), mín. | 30% |
Grados austeníticos (Ejemplo - TP304H):
| Propiedad | Requisito |
|---|---|
| Resistencia a la tracción, mín. | 515 MPa (75.000 psi) |
| Límite elástico, mín. | 205 MPa (30.000 psi) |
| Elongación (en 50 mm), mín. | 35% |
Fabricación y tratamiento térmico
Métodos de producción:
Caliente-terminado- Para aplicaciones estándar
Estirado en frío-- Para tolerancias más estrechas (debe tratarse térmicamente)
Requisitos de tratamiento térmico:
| Tipo de grado | Tratamiento térmico requerido |
|---|---|
| Grados ferríticos | Normalizado y templado o recocido |
| Grados austeníticos | Solución recocida (mayor o igual a 1040 grados) y apagada |
| T91/T92 | Normalizado (1040-1080 grados) y templado (730-800 grados) |
Tolerancias dimensionales:
Más estricto que los estándares de tuberías de presión
Esencial para el ajuste entre tubo-y-lámina tubular
Tolerancias especiales disponibles para tubos con curvatura en U-
Pruebas e inspección
| Prueba | Requisito |
|---|---|
| Prueba hidrostática | Obligatorio(o prueba no destructiva) |
| Prueba de aplanamiento | Requerido (prueba de ductilidad) |
| Prueba de quema | Requerido (prueba la capacidad de expansión) |
| Prueba de dureza | Opcional/para ciertos grados |
| Tamaño de grano | Requerido para grados austeníticos |
| Corrosión intergranular | Opcional para grados austeníticos (ASTM A262) |
| Prueba no destructiva | Opcional (corriente de Foucault/ultrasónico) |
Presión de prueba hidrostática:
texto
P=2St/D (mínimo 70 bar/1000 psi) Donde S=60% del límite elástico mínimo especificado
Aplicaciones primarias
1. Generación de Energía:
Tubos de sobrecalentador/recalentador(T22, T91, TP304H, TP347)
Tubos de pared de aguaen servicio de combustible corrosivo (T11, T22)
Generador de vapor con recuperación de calor (HRSG)tubos
tubos de condensador(grados austeníticos para agua salobre/de mar)
2. Petroquímica y Refinación:
Tubos calefactores encendidos (T5, T9, T11, T22)
Tubos intercambiadores de calorpara flujos de proceso corrosivos
Tubos de reformador catalítico
Tubos de craqueo de etileno
3. Calderas Industriales:
Tubos para calderas de calor residual
Tubos para calderas de recuperación química.
Calentadores de proceso de alta-temperatura
Directrices de selección
Selección basada en la temperatura-:
| Rango de temperatura | Grados recomendados |
|---|---|
| < 425°C (800°F) | A192, A210 (aceros al carbono) |
| 425-525 grados (800-975 grados F) | T11, T12, T22 |
| 525-600 grados (975-1110 grados F) | T5, T9, T22, TP304H |
| 600-650 grados (1110-1200 grados F) | T91, T92, TP304H, TP347 |
| >650 grados (1200 grados F) | TP304H, TP347, TP310, aleaciones avanzadas |
Selección basada en la corrosión-:
| Tipo de corrosión | Grados recomendados |
|---|---|
| Oxidación (junto al fuego) | T5 (5% Cr), T9 (9% Cr), T22 (2¼% Cr) |
| Sulfuración | T5, T9 (cromo superior) |
| Corrosión por tensión de cloruro | TP321, TP347 (grados estabilizados) |
| Corrosión general | TP304, TP316 |
| Oxidación junto al vapor | TP347 (mejor), TP304H |
Consideraciones de fabricación
Requisitos de soldadura:
| Tipo de grado | Consideraciones clave de soldadura |
|---|---|
| Cr-Mo ferrítico | Precalentar obligatorio, se requiere PWHT, electrodos de bajo-hidrógeno |
| T91/T92 | Precalentamiento estricto (200 grados), temperatura entre pasadas controlada, PWHT específico |
| austenítico | Sin precalentamiento, pero con control de la entrada de calor, evitando la sensibilización. |
Expansión del tubo:
Los grados ferríticos se expanden fácilmente en placas tubulares
Los grados austeníticos requieren cuidado (endurecimiento por trabajo)
T91/T92 requieren procedimientos especiales
U-Requisitos de curvatura:
Radio de curvatura mínimo especificado
A menudo se requiere tratamiento térmico después del doblado.
Pruebas especiales para secciones dobladas.
Comparación con estándares relacionados
| Estándar | Material | Diferencia clave de A213 |
|---|---|---|
| ASTM A335 | Acero aleado | Tubopara tuberías externas (complementario de los tubos A213) |
| ASTM A210 | Acero carbono | Capacidad de temperatura más baja |
| ASTM A269 | Acero inoxidable | Tubos de servicios generales, no específicos para calderas. |
| ASTM A789/A790 | Acero inoxidable dúplex | Para servicio corrosivo, no para altas-temperaturas |
Modos de falla y prevención
1. Ruptura por fluencia:
Causa:Sobrecalentamiento más allá de los límites de diseño
Prevención:Monitoreo de temperatura, selección adecuada del grado
Crítico para:T11, T22 en límites superiores de temperatura
2. Corrosión junto al fuego:
Causa:Azufre, vanadio y metales alcalinos en el combustible.
Prevención:Grados superiores de cromo, aditivos para combustible
Soluciones:T5 para moderado, T9/T91 para severo
3. Oxidación junto al vapor:
Causa:Alta temperatura/presión del vapor
Prevención:TP347 para mejor resistencia, recubrimientos dispersos de óxido-
Problemático para:TP304H en calderas ultra-supercríticas
4. Agrietamiento por corrosión bajo tensión:
Causa:Cloruros + estrés + temperatura
Prevención:TP321/TP347 para grados estabilizados, control de cloruro
Crítico en:Plantas costeras, determinadas condiciones de proceso.
Consideraciones económicas
Comparación de costos (en relación con T22):
| Calificación | Factor de costo aproximado |
|---|---|
| T11/T12 | 0.9-1.0x |
| T22 | 1,0x (valor de referencia) |
| T5 | 1.2-1.4x |
| T91 | 2.0-2.5x |
| TP304H | 3.0-4.0x |
| TP347 | 4.0-5.0x |
Factores de costo del ciclo de vida:
Costo inicial del material
Costos de fabricación/soldadura
Frecuencia de reemplazo
Eficiencia de la planta(temperaturas más altas=mejor eficiencia)
Costos de interrupciónpara reparaciones
Información de pedido
Especificaciones esenciales:
Estándar:ASTM A213/SA213
Calificación:Designación de aleación específica (p. ej., T22, TP304H)
Dimensiones:Diámetro exterior × Espesor de pared × Longitud
Tratamiento térmico:Especifique si es diferente al estándar
Tamaño de grano:Para grados austeníticos (normalmente 7 o más gruesos)
Pruebas:Requisitos adicionales (IGC, hidro, etc.)
Preparación final:Liso, biselado, especial para curvas en U-
Especificación de compra de muestra:
texto
Tubos ASTM A213 T22, 38,1 mm de diámetro exterior × 5,0 mm de pared × 15 000 mm de largo, extremos lisos, normalizados y templados, con pruebas hidrostáticas, de aplanamiento y de abocardado, MTC completo con trazabilidad del número de calor, probados por ultrasonidos.
Equivalentes internacionales
| Calificación | Europa (ES) | Japón (JIS) | China (GB) |
|---|---|---|---|
| T11 | 13CrMo4-5 | STBA 24 | 15CrMoG |
| T22 | 10CrMo9-10 | STBA 24 | 12Cr2MoG |
| T91 | X10CrMoVNb9-1 | STBA 29 | 10Cr9Mo1VNb |
| TP304H | X7CrNi18-9 | SUS 304H TB | 07Cr19Ni10 |
| TP347 | X7CrNiNb18-10 | SUS 347TB | 07Cr18Ni11Nb |
Conclusión:ASTM A213 es laespecificación definitiva para tubos de transferencia de calor de acero aleadoen entornos corrosivos y de alta-temperatura exigentes. Su amplia gama de grados ferríticos y austeníticos proporcionasoluciones a medidapara prácticamente cualquier aplicación de caldera, sobrecalentador o intercambiador de calor, equilibrando los requisitos de rendimiento con consideraciones económicas.
