¿Qué es EN 10297 X6CrNiMoNb17-12-2?
X6CrNiMoNb17-12-2 es un grado de tubo sin costura de acero inoxidable austenítico estabilizado con niobio- de la familia EN 10297 para tubos de ingeniería mecánica y adyacentes a presión. El número de acero es 1.4576 y la designación UNS más cercana es S31640, el grado austenítico de molibdeno estabilizado con niobio.
El niobio se agrega a un nivel de al menos diez veces el contenido de carbono para que el carbono quede ligado como carburos de niobio en lugar de estar disponible para formar carburos de cromo en los límites de los granos. Esta estabilización es lo que le da al grado su resistencia a la corrosión intergranular después de la soldadura y su capacidad para mantener la resistencia a temperaturas elevadas donde los grados no estabilizados comenzarían a sensibilizarse.
Composición química
| Elemento | Contenido % | Función |
|---|---|---|
| Carbón | 0,08 máx. | Controlado para equilibrio de estabilización. |
| Silicio | 1,00 máximo | Desoxidación |
| Manganeso | 2.00 máximo | Estabilidad de la austenita |
| Fósforo | 0,045 máx. | Residual, limitado |
| Azufre | 0,030 máx. | Residual, limitado |
| Cromo | 16.00 a 18.00 | Formación de película pasiva |
| Níquel | 11.00 a 14.00 | Estabilidad de la austenita |
| Molibdeno | 2,00 a 2,50 | Resistencia a las picaduras de cloruro |
| Niobio | 10 veces carbono mínimo, 1,00 máximo | Estabilización de carburo |
La proporción de niobio a carbono es el parámetro de control clave. Cuando el niobio está presente en un contenido de carbono diez veces mayor o más, esencialmente todo el carbono se precipita como carburo de niobio durante la solidificación y el trabajo en caliente, sin dejar carbono disponible para agotar el cromo en los límites de los granos durante la exposición térmica posterior.
Propiedades mecánicas
| Propiedad | Valor en estado recocido |
|---|---|
| Resistencia a la tracción Rm | 500 a 700 MPa |
| 0,2 % de tensión de prueba Rp0,2 | 200 MPa mínimo |
| Elongación A | 40% mínimo |
| Dureza | 215 HB máximo |
| Energía de impacto a temperatura ambiente. | Alto, típico del tubo austenítico |
Debido a que la calidad conserva una estructura completamente austenítica, no presenta una transición de dúctil a frágil a baja temperatura y mantiene una tenacidad útil hasta el servicio criogénico. La resistencia a temperaturas elevadas se mantiene mejor que en grados no estabilizados porque las partículas de carburo de niobio resisten el engrosamiento.
Comparación con el grado estabilizado de titanio-
Tanto la estabilización con niobio como la estabilización con titanio previenen la sensibilización y ambas se utilizan en las mismas familias de alta-temperatura y servicio corrosivo. La diferencia radica en el comportamiento durante la soldadura y a la temperatura. Los carburos de niobio son más estables a altas temperaturas que los carburos de titanio, por lo que el grado estabilizado con niobio- conserva la resistencia a la fluencia en rangos de temperatura superiores. Las adiciones de titanio crean inclusiones angulares que pueden afectar la limpieza de la soldadura, mientras que el niobio se disuelve completamente en la masa fundida y produce un baño de soldadura más limpio. El niobio también tiene un costo adicional-más alto, por lo que el grado estabilizado con niobio-generalmente conlleva un precio superior a la alternativa estabilizada con titanio-.
Aplicaciones típicas
Tubería de caldera, elementos de sobrecalentador y recalentador en generación de energía.
Reactores químicos y tuberías de proceso que manipulan ácidos minerales corrosivos
Equipos de petróleo y gas de superficie y de fondo de pozo expuestos a servicios amargos y húmedos
Intercambiadores de calor que funcionan con ciclos térmicos repetidos.
Escape y componentes estructurales de alta-temperatura en instalaciones de prueba de motores
Piezas de hornos y soportes de tubos radiantes donde la resistencia a la fluencia importa
Guía de fabricación y tratamiento térmico
La soldadura se lleva a cabo con un metal de aportación estabilizado correspondiente o, para uniones diferentes, con un relleno austenítico de aleación superior-. No se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura para la mayoría de los espesores porque la estabilización con niobio suprime la sensibilización, lo que hace que el grado sea conveniente para la fabricación en sitios donde el acceso al horno es limitado.
El mecanizado es más exigente que el de los grados austeníticos no estabilizados porque los carburos de niobio son duros y abrasivos. Se utilizan herramientas de carburo afiladas, velocidades de corte moderadas y avance continuo para evitar el endurecimiento por trabajo, y el flujo de refrigerante debe ser generoso.
Cuando se requiere recocido en solución, el tubo se calienta entre 1050 y 1100 grados Celsius y se enfría rápidamente para que las fases precipitadas vuelvan a la solución. Se debe evitar el enfriamiento lento a lo largo del rango de sensibilización porque reduce la resistencia a la corrosión incluso en un grado estabilizado.
La inspección cubre el análisis químico por fundición, incluida la proporción de niobio a carbono, pruebas de tracción por lote, determinación del tamaño de grano y pruebas de corrosión intergranular cuando la aplicación lo requiera. La tubería de servicio a presión también se somete a pruebas hidrostáticas o no-destructivas del cuerpo del tubo y la soldadura.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué se consigue con la adición de niobio?
El niobio se combina con el carbono para formar carburos de niobio estables, lo que evita el agotamiento del cromo en los límites de los granos y, por lo tanto, protege el tubo contra la corrosión intergranular después de la soldadura o la exposición a altas-temperaturas.
P: ¿Cuál es el número de acero de este grado?
El número de acero europeo es 1.4576 y la designación UNS más cercana es S31640. Ambos describen un acero inoxidable austenítico estabilizado con molibdeno-y niobio-.
P: ¿Es necesario un tratamiento térmico posterior-a la soldadura?
No. La química estabilizada significa que la condición de soldadura tiene una resistencia a la corrosión adecuada para la mayoría de las aplicaciones, por lo que el tratamiento térmico posterior a la soldadura normalmente se omite para tubos de pared delgada y media.
P: ¿Cómo se comporta a altas temperaturas?
El grado mantiene una resistencia útil hasta aproximadamente 800 grados Celsius porque los carburos de niobio resisten el engrosamiento, lo que lo hace adecuado para componentes con sobrecalentamiento y fluencia-limitada.
P: ¿Por qué cuesta más que el grado estabilizado de titanio-?
El niobio es una adición de aleación más costosa que el titanio, y el estricto control de la proporción de niobio a carbono agrega costos de procesamiento, por lo que el tubo terminado conlleva un sobreprecio.
P: ¿Se puede utilizar en servicios de petróleo y gas amargo?
Sí, el contenido de molibdeno proporciona una buena resistencia a las picaduras de cloruros y al craqueo por sulfuro de hidrógeno, siempre que se respeten los límites de dureza y trabajo en frío de las especificaciones de servicio aplicables.
