Por qué existen tuberías de cromo-molibdeno
El acero al carbono simple pierde resistencia y se oxida rápidamente a las temperaturas que se encuentran en el vapor sobrecalentado y las corrientes de proceso calientes. La adición de cromo y molibdeno produce aceros aleados que mantienen su resistencia a temperaturas elevadas, resisten la oxidación y mantienen una microestructura estable durante décadas de servicio. Esta es la razón por la que los grados de cromo-molibdeno de ASTM A335/A335M se especifican para las secciones calientes de plantas de procesamiento y energía.
P11 y P22 son los dos grados más utilizados en esa especificación, equilibrando el rendimiento, la soldabilidad y el costo para la mayoría de los sistemas de tuberías de alta temperatura. Ambos son tubos de acero de aleación ferrítica sin costura destinados a servicios de alta temperatura.
Composición y requisitos mecánicos.
| Elemento | P11 | P22 |
|---|---|---|
| Carbón | 0,05 a 0,15 | 0,05 a 0,15 |
| Manganeso | 0,30 a 0,60 | 0,30 a 0,60 |
| Fósforo | 0,025 máx. | 0,025 máx. |
| Azufre | 0,025 máx. | 0,025 máx. |
| Silicio | 0,50 a 1,00 | 0,50 máximo |
| Cromo | 1,00 a 1,50 | 1,90 a 2,60 |
| Molibdeno | 0,44 a 0,65 | 0,87 a 1,13 |
| Propiedad | P11 | P22 |
|---|---|---|
| Límite elástico mínimo | 205 MPa | 205 MPa |
| Resistencia mínima a la tracción | 415MPa | 415MPa |
| Alargamiento mínimo | 30 por ciento | 30 por ciento |
| Tratamiento térmico | Recocido, o normalizado y revenido, o recocido isotérmicamente | Recocido, o normalizado y revenido, o recocido isotérmicamente |
P22 contiene aproximadamente el doble de cromo y molibdeno que P11. Esa diferencia mejora la resistencia a la oxidación en la parte superior del rango de temperatura y proporciona una resistencia ligeramente mejor en condiciones de fluencia, razón por la cual el P22 domina las líneas principales de vapor y recalentamiento en caliente en las centrales eléctricas de combustibles fósiles.
Aplicaciones
Vapor principal, recalentamiento en caliente y tuberías de alta energía en generación de energía.
Tuberías externas de caldera, colectores de salida de sobrecalentador y recalentador y tuberías de conexión.
Líneas de procesos de refinería y petroquímica que manejan corrientes calientes que contienen hidrocarburos e hidrógeno.
Intercambiadores de calor de alta temperatura, líneas de transferencia y cabezales de distribución de vapor.
Tuberías de plantas de ciclo combinado y cogeneración donde las temperaturas del metal superan el límite práctico para el acero al carbono.
Soldadura, Tratamiento Térmico e Inspección
Los aceros al cromo-molibdeno se sueldan fácilmente, pero son más sensibles a la historia térmica que el acero al carbono, por lo que el procedimiento debe controlarse desde el precalentamiento hasta el tratamiento térmico posterior-a la soldadura.
Utilice metal de aportación de cromo-molibdeno correspondiente y un procedimiento de soldadura calificado para el grado y espesor específicos.
Aplique el precalentamiento y la temperatura entre pasadas requeridas por el código de construcción aplicable antes de comenzar la soldadura.
Realice un tratamiento térmico posterior-a la soldadura según sea necesario para el grado y el espesor de la pared, con velocidades controladas de calentamiento y enfriamiento.
Realice un examen no-destructivo de las soldaduras a tope según lo especificado, normalmente radiografías o pruebas ultrasónicas.
Confirme la condición del tratamiento térmico y los resultados de las pruebas mecánicas en el certificado del molino para cada calor suministrado.
Verificar dureza de soldaduras y zonas afectadas por el calor donde la especificación o código de construcción lo requiera.
Debido a que los valores de tensión permitidos utilizados en el diseño disminuyen a medida que aumenta la temperatura, la temperatura máxima del metal de diseño para P11 y P22 siempre debe tomarse del código de construcción aplicable en lugar de las propiedades de tracción a temperatura ambiente.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la principal diferencia entre P11 y P22?
P22 contiene más cromo, entre 1,90 y 2,60 por ciento, frente a entre 1,00 y 1,50 por ciento del P11, y más molibdeno, entre 0,87 y 1,13 por ciento, frente a entre 0,44 y 0,65 por ciento. Ambos tienen el mismo rendimiento mínimo y resistencia a la tracción.
P: ¿Son P11 y P22 intercambiables?
No. Son grados diferentes con diferente contenido de aleación y diferentes valores de tensión permitidos. La sustitución requiere aprobación de ingeniería y una verificación de las condiciones de diseño.
P: ¿La tubería ASTM A335 es sin costuras?
La especificación cubre tuberías de acero de aleación ferrítica sin costura para servicio a alta temperatura, y están disponibles en condiciones de acabado en caliente o estiradas en frío.
P: ¿Qué tratamiento térmico se requiere?
La tubería se suministra recocida, normalizada y templada, o recocida isotérmicamente, como se indica en A335/A335M para el grado.
P: ¿Se pueden soldar tuberías A335 en el campo?
Sí, con un procedimiento calificado, que combine el metal de aportación de cromo-molibdeno, precalentamiento controlado y el tratamiento térmico post-soldadura requerido por el código de construcción.
P: ¿Qué pruebas se requieren normalmente?
Pruebas de tracción por lote, verificación dimensional y examen no-destructivo de soldaduras especificadas en la orden de compra o el código de construcción.
