¿Qué es la tubería ASTM A335 P92?
ASTM A335 P92 es un grado de tubería de acero de aleación ferrítica sin costura con una composición nominal de 9% de cromo, aproximadamente 1,8% de tungsteno y adiciones controladas de vanadio y niobio junto con nitrógeno y boro. Se suministra bajo la especificación A335 para tubería sin costura para servicio a alta-temperatura, en condiciones normalizadas y revenidas.
El grado se desarrolló a partir del material anterior 9Cr-1Mo-V-Nb sustituyendo parte del molibdeno por tungsteno y refinando el resto de la microaleación. El resultado es una microestructura martensítica que resiste la fluencia mucho mejor que los grados 2-1/4Cr y también mejor que la tubería de cromo al 9% de primera generación, razón por la cual P92 se ha convertido en una opción estándar para las secciones de temperatura más alta de las plantas modernas alimentadas con carbón.
Composición química y requisitos mecánicos.
| Artículo | Requisito |
|---|---|
| Carbón | 0.07-0.13% |
| Manganeso | 0.30-0.60% |
| Fósforo, máx. | 0.020% |
| Azufre, máx. | 0.010% |
| Silicio, máx. | 0.50% |
| Cromo | 8.50-9.50% |
| Molibdeno | 0.30-0.60% |
| Tungsteno | 1.50-2.00% |
| Vanadio | 0.15-0.25% |
| Niobio | 0.04-0.09% |
| Nitrógeno | 0.030-0.070% |
| Boro | 0.001-0.006% |
| Níquel, máx. | 0.40% |
| Aluminio, máx. | 0.02% |
| Resistencia a la tracción, mín. | 620MPa |
| Límite elástico, mín. | 440MPa |
| Tratamiento térmico | Normalizado y templado |
La especificación requiere que la tubería sea normalizada y luego templada, con las temperaturas de austenización y revenido controladas para que el equilibrio de resistencia, tenacidad y resistencia a la fluencia se reproduzca de calor a calor. Los límites estrictos de azufre, fósforo, aluminio y níquel no son decorativos: los residuos en estos rangos determinan si la zona afectada por el calor de la soldadura-conserva la tenacidad y si el material alcanza su vida útil esperada.
Aplicaciones en centrales eléctricas de alta-eficiencia
Secciones finales de sobrecalentador y recalentador, donde la temperatura del vapor es más alta y la temperatura del metal del tubo es más severa.
Líneas principales de vapor y líneas de recalentamiento en caliente que transportan vapor entre la caldera, la turbina de alta presión y el recalentador.
Cabezales de sobrecalentador y recalentador, que son componentes de sección-pesada donde las paredes más delgadas P92 también reducen la tensión del gradiente térmico.
Tuberías de vapor en unidades ultra-supercríticas y en la actualización de plantas subcríticas a operación supercrítica o ultra-supercrítica.
Otras piezas de alta presión y temperatura-donde los códigos de diseño tabulan este grado, como ciertas tuberías de proceso de alta-energía.
El atractivo de la calidad es técnico y económico al mismo tiempo. Una mayor tensión permitida a temperatura significa una pared más delgada para la misma presión, lo que reduce el peso de los cabezales y líneas, reduce la tensión térmica causada por los gradientes de temperatura a través de la pared y reduce la cantidad de soldadura y acero de soporte necesarios para la instalación.
Soldadura, Tratamiento Térmico e Inspección
El uso exitoso del P92 depende mucho más de la disciplina de fabricación que de la tubería misma.
La soldadura sigue un procedimiento cualificado con un consumible de 9Cr correspondiente clasificado según la especificación apropiada de metal de aportación de AWS, práctica de bajo-hidrógeno y aporte de calor controlado.
Se requiere precalentamiento y se mantiene una temperatura mínima entre pasadas; la junta normalmente se suelda hasta su finalización sin interrupción.
El tratamiento térmico posterior-a la soldadura es obligatorio y se lleva a cabo dentro de un rango de temperatura estrecho después de que la soldadura se haya enfriado por debajo de la temperatura del acabado de martensita, de modo que la estructura endurecida esté completamente templada.
La resistencia a la fluencia en la zona afectada por el calor-es el principal riesgo, por lo que los registros de fabricación, los procedimientos de soldadura y las tablas de tratamiento térmico se conservan durante la vida útil del componente.
El examen no-destructivo de las uniones completadas se complementa con estudios de dureza y técnicas ultrasónicas avanzadas o de replicación durante el servicio.
Puntos de selección y control de calidad
Confirme que el certificado de la planta registre el análisis completo especificado, incluidos el tungsteno, vanadio, niobio, nitrógeno y boro, no solo los elementos principales.
Verifique los resultados de tracción con los mínimos de especificación y confirme las temperaturas de normalización y revenido registradas en el certificado.
Verifique las dimensiones y el espesor de la pared, ya que el diseño de una línea de alta-energía se basa en la pared real y en los valores mínimos especificados.
Mantenga la tubería limpia y seca durante el almacenamiento, con protección en los extremos, y sepárela de otras aleaciones para evitar-confusiones.
Planifique la capacidad de soldadura y tratamiento térmico antes de que comience la fabricación, porque la ventana de tratamiento térmico es estrecha y las consecuencias de un tratamiento omitido no se pueden recuperar mediante una sola inspección.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué es ASTM A335 P92?
Es un tubo de acero de aleación ferrítica sin costura con aproximadamente un 9 % de adiciones de cromo, tungsteno, vanadio y niobio, suministrado en condiciones normalizadas y templadas para servicio a alta-temperatura.
P: ¿Cómo se compara el P92 con el P91?
P92 se desarrolló a partir de P91 agregando tungsteno y reduciendo molibdeno, lo que aumenta la tensión permitida a alrededor de 600 grados C y permite paredes más delgadas para la misma presión de vapor.
P: ¿Dónde se utiliza la tubería P92?
En las secciones finales de sobrecalentador y recalentador, líneas principales de vapor y recalentamiento en caliente y cabezales de plantas de energía ultra-supercríticas y supercríticas avanzadas.
P: ¿Por qué se considera difícil soldar P92?
Debido a que el material es martensítico y se endurece al enfriarse, y la zona afectada por el calor de la soldadura-es la parte más débil de la unión en fluencia, el precalentamiento, el control entre pasadas y el tratamiento térmico inmediato después de la soldadura son críticos.
P: ¿Se puede reemplazar el P92 por un grado más económico?
Sólo donde la temperatura y presión de diseño lo permitan. Por debajo del límite de fluencia de un grado de 2-1/4Cr no hay razón para pagar por P92; por encima de él, los grados inferiores requieren paredes más gruesas que pueden resultar poco prácticas o antieconómicas.
P: ¿Qué documentación debe acompañar a la tubería?
Certificados de fábrica que muestran el análisis térmico completo y los resultados mecánicos, el registro del tratamiento térmico, los registros de pruebas dimensionales e hidrostáticas y la trazabilidad de los números de calor hasta las longitudes individuales.
