¿Qué es la tubería ASTM A691 1-1/4Cr?
ASTM A691 es la especificación estándar para tuberías de acero de aleación de cromo-molibdeno-soldadas por fusión eléctrica-(EFW) destinadas a servicios de alta-temperatura y alta-presión. La designación 1-1/4Cr identifica el grado: un acero de baja-aleación que contiene nominalmente 1,25 % de cromo combinado con molibdeno, la combinación clásica de Cr-Mo utilizada para resistencia a temperaturas elevadas, resistencia a la fluencia y resistencia a la oxidación.
Debido a que la tubería está formada por una placa o lámina, unida con metal de aportación mediante un proceso de soldadura por fusión eléctrica-y terminada con una costura longitudinal, normalmente se especifica cuando se requieren diámetros grandes y paredes pesadas y donde una laminadora sin costura no puede proporcionar el tamaño. La especificación cubre la química, el tratamiento térmico, los requisitos de tracción, la calidad de la soldadura, la inspección y las pruebas de la tubería terminada.
La tubería A691 se pide como combinación de grado y clase. El grado fija la composición química del metal base y el metal de aportación, mientras que la clase fija el nivel mínimo de resistencia a la tracción y la condición de tratamiento térmico-en las que se suministra la tubería. Ambas partes de la designación deberán constar en la orden de compra.
Composición química y requisitos mecánicos.
El grado 1-1/4Cr es un acero al cromo-molibdeno de la misma familia que los grados de aleaciones ferríticas utilizados para tuberías de alta temperatura. Los rangos de aleación a continuación son los que rigen el grado; El carbono se mantiene deliberadamente bajo para mejorar la soldabilidad y los elementos residuales se restringen para proteger la dureza.
| Elemento | Requisito típico para 1-1/4Cr | Objetivo |
|---|---|---|
| cr | 1.00-1.50% | Resistencia a la oxidación y a la incrustación a temperatura. |
| Mes | 0.44-0.65% | Resistencia a la fluencia y resistencia a la tracción a temperaturas elevadas- |
| C | Rango controlado de bajas-carbono | Soldabilidad y ductilidad de la zona afectada por el calor de soldadura- |
| manganeso, si | Especificado por el estándar | Equilibrio de desoxidación y resistencia. |
| P, S | Restringido | Dureza, solidez de la soldadura. |
El metal de aportación debe depositar una soldadura que coincida con la química del Cr-Mo del metal base, y el metal de soldadura depositado debe cumplir con los requisitos de propiedades mecánicas de ASTM A691 para el grado y clase solicitados. Los límites de resistencia a la tracción, límite elástico y alargamiento aumentan con el número de clase, por lo que los valores mecánicos siempre deben tomarse de la tabla de propiedades de la norma para el grado y clase exactos en el pedido.
Ruta de fabricación: construcción eléctrica-fusión-soldada
La placa se corta, se prepara-los bordes, se enrolla o se presiona hasta formar una carcasa cilíndrica y se une mediante una costura longitudinal con metal de aportación añadido. La soldadura por arco sumergido de doble-cara es común para paredes pesadas. La secuencia que importa para la calidad final es:
Verificación de placas frente a la química de grado ordenada.
Control de ajuste y alineación para que el desplazamiento se mantenga dentro de los límites dimensionales del estándar.
Control de los parámetros de soldadura: el aporte de calor, la temperatura entre pasadas y la condición del flujo influyen en la tenacidad.
Tratamiento térmico de la tubería terminada en la condición requerida por la clase - ya sea para aliviar tensiones o normalizar y templar.
Examen no-destructivo de la costura longitudinal y prueba hidrostática de cada longitud.
Inspección dimensional, marcado y emisión del certificado de ensayo de materiales.
El tratamiento térmico posterior-a la soldadura no es cosmético. En el material 1-1/4Cr, restaura la ductilidad y la tenacidad en la zona afectada por el calor-de la soldadura y relaja la tensión residual, por lo que el registro de tratamiento térmico de cada lote debe revisarse junto con los resultados de las pruebas mecánicas.
Aplicaciones en servicio de alta-temperatura
La tubería de 1-1/4Cr se usa ampliamente como tubería de presión a temperatura elevada donde el acero al carbono se ha quedado sin resistencia a la fluencia pero un grado más aleado aún no se justifica por su costo:
Tuberías de proceso de refinería - circuitos de hidrotratador, reformador e hidrocraqueador.
Generación de energía - líneas de vapor y recalentamiento en caliente, tuberías de salida de calderas y cabezales de vapor.
Plantas químicas y petroquímicas - reactores, intercambiadores de calor y líneas de transferencia.
Tuberías del horno y del reformador funcionando continuamente en el rango de fluencia.
Debido a que el material mantiene su resistencia a la temperatura y forma una capa protectora de óxido, a menudo se elige para líneas que experimentan una carga térmica constante en lugar de líneas que realizan ciclos intensos a baja temperatura.
Notas de pedido, soldadura e inspección
Para la soldadura en campo y en taller de tuberías de 1-1/4Cr, el precalentamiento en el rango normalmente especificado para acero de baja-aleación de Cr-Mo (alrededor de 150-200 grados C) es una práctica estándar, seguido de una temperatura entre pasadas controlada, igualando el metal de aportación de Cr-Mo y un tratamiento térmico posterior a la soldadura al finalizar. El enfriamiento rápido de una soldadura de sección-pesada sin tratamiento térmico es una causa común de zonas duras y sensibles a las grietas afectadas por el calor.
Puntos que vale la pena verificar en el momento de la entrega: el grado y la clase de la tubería en el certificado junto con la orden de compra; resultados de química y tracción para cada serie y cada lote; el registro de tratamiento-térmico; la especificación del procedimiento de soldadura y el registro de calificación del procedimiento para la costura longitudinal; resultados radiográficos o ultrasónicos de la costura; presión y duración de la prueba hidrostática; y tolerancias dimensionales en los extremos.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué significa 1-1/4Cr en ASTM A691?
Es la designación del grado: el acero contiene nominalmente un 1,25 % de cromo junto con molibdeno, lo que le da a la tubería su elevada-resistencia a la temperatura y resistencia a la oxidación.
P: ¿En qué se diferencia el A691 de una especificación de tubería de aleación sin costura?
A691 cubre tuberías fabricadas mediante soldadura por fusión eléctrica-a partir de una placa con metal de aportación agregado, por lo que se adapta a diámetros grandes y paredes pesadas. Las especificaciones sin costura cubren tuberías producidas sin soldadura longitudinal y generalmente se usan para diámetros más pequeños.
P: ¿Qué le dice el número de clase al comprador?
La clase establece el nivel mínimo de resistencia a la tracción y la condición del tratamiento térmico-de la tubería terminada. Se deben citar el grado y la clase, porque se puede suministrar la misma química en diferentes niveles de resistencia.
P: ¿Es obligatorio el tratamiento térmico posterior-a la soldadura?
Para materiales de Cr-Mo de baja-aleación en los espesores típicos de este grado, normalmente se especifica un tratamiento térmico para templar la zona afectada por el calor-de soldadura y aliviar la tensión residual. El requisito exacto sigue el código de construcción aplicable y la clase solicitada.
P: ¿Dónde se utiliza con mayor frecuencia la tubería de 1-1/4Cr?
En tuberías de refinerías y procesos petroquímicos y en sistemas de vapor de plantas de energía, donde la temperatura de servicio exceda el límite práctico del acero al carbono pero no requiera un grado de aleación-más alto.
P: ¿Qué se debe verificar en el certificado de la fábrica?
Grado y clase, número de calor, análisis químico, resultados de tracción y rendimiento, condición del tratamiento térmico-, resultados del examen de soldadura y el registro de la prueba hidrostática para cada longitud.
