¿Qué son los tubos de aleación de níquel?
Los tubos de aleación a base de níquel-se utilizan donde los aceros inoxidables ya no sobreviven: ácidos reductores fuertes, soluciones que contienen cloruro-, cloro húmedo, ácido fosfórico caliente y otros entornos químicos agresivos. A diferencia de los aceros inoxidables Cr-Ni y Cr-Ni-Mo con base de hierro-, estas aleaciones mantienen una superficie estable y resistente a la corrosión-tanto en condiciones oxidantes como reductoras, y conservan resistencia y ductilidad útiles desde temperaturas criogénicas hasta altas temperaturas de proceso. En los equipos químicos, se dividen en tres familias prácticas, y la familia determina qué química puede tolerar el tubo.
Tres familias y sus calificaciones
| Familia | grado UNS | Composición nominal | Deber típico |
|---|---|---|---|
| Ni-Mo | N10001, N10665, N10675 | Alrededor del 26-30 % Mo, el resto Ni | Ácido clorhídrico y sulfúrico en condiciones reductoras. |
| Ni-Cr-Mo | N10276, N06455, N06022, N06200 | Aproximadamente 15-17 % Mo, 15-23 % Cr, resto Ni | Mezcla de ácidos oxidantes y reductores, cloro húmedo, cloruros. |
| Ni-Cr-Fe-Mo-Cu | N06985, N06975, N06030 | Aproximadamente 21-31 % de Cr con adiciones de Fe, Mo y Cu | Ácido sulfúrico y fosfórico calientes, ataque con ácidos mixtos. |
Dentro de la familia Ni-Mo, el grado más antiguo N10001 resiste el ácido clorhídrico en todo el rango de concentraciones hasta el punto de ebullición, pero es propenso a la corrosión por calor de soldadura-en la zona afectada y necesita tratamiento térmico post-soldadura. El último grado N10665 limita el hierro, el carbono y el silicio para que pueda usarse en estado as-soldado, pero se vuelve quebradizo después de una exposición prolongada entre aproximadamente 600 y 800 grados Celsius debido a las fases intermetálicas ordenadas. El grado N10675 fue desarrollado para mejorar esa estabilidad térmica. En la familia Ni-Cr-Mo, se agregó cromo para brindar resistencia a los ácidos oxidantes también: N10276 ofrece una amplia resistencia a medios oxidantes y reductores, N06455 intercambia cierta estabilidad a altas temperaturas- por una mejor soldabilidad, y N06022 brinda una resistencia mejorada a la corrosión por picaduras y grietas junto con una microestructura más estable en las zonas afectadas por el calor. zona. La familia Ni-Cr-Fe-Mo-Cu, con aproximadamente entre un 21 y un 31 % de Cr, se creó para el servicio de ácido caliente, y el alto grado-de cromo N06030 es la opción establecida para el ácido fosfórico industrial.
Composición química y control de propiedades mecánicas.
La composición se controla estrictamente porque pequeños cambios en el carbono, el silicio y el hierro deciden si una zona de soldadura sobrevive. Por ejem entre un 26 y un 30 % de Mo, y las variantes-asoldadas mantienen el carbono por debajo del 0,02 % y el silicio en un 0,10 % o menos. Los tubos se suministran en estado recocido en solución-y se prueban en cuanto a resistencia a la tracción, límite elástico y alargamiento, con valores mínimos establecidos en la especificación de producto ASTM aplicable; Los grados-resistentes a la corrosión generalmente se especifican con una resistencia a la tracción mínima del orden de 690 MPa y un límite elástico mínimo cercano a 280 MPa en esa condición. Las pruebas de corrosión, los requisitos de tamaño de grano y dureza se solicitan mediante acuerdo para servicios críticos.
Estándares y formas de productos
Los tubos y tuberías de aleación de níquel sin costura se solicitan según ASTM B622, mientras que los tubos soldados se cubren según ASTM B626 y los tubos soldados según ASTM B619; Los requisitos generales para tuberías y tubos de aleación de níquel están consolidados en ASTM B775 y los accesorios forjados en ASTM B564. Los equivalentes de ASME, como SB-622 y SB-626, se aplican a equipos a presión. El rango de tamaño, la tolerancia del espesor de la pared, el acabado de la superficie, las pruebas de corrientes parásitas y las pruebas hidrostáticas se especifican en la norma, por lo que el comprador debe indicar el diámetro exterior, el espesor de la pared, la longitud, el grado, la condición y el nivel de inspección en la consulta.
Fabricación, Soldadura y Aplicaciones
Estas aleaciones se endurecen rápidamente, por lo que el doblado y abocardado de los tubos debe realizarse en estado recocido con radios generosos y bajas velocidades de formación. La soldadura normalmente se realiza con metal de aportación coincidente, bajo aporte de calor, temperatura entre pasadas controlada y superficies escrupulosamente limpias, porque el azufre, el plomo y otros contaminantes de bajo punto de fusión-provocan grietas. Los grados de Ni-Mo en particular demandaban una química igualada y, para el grado más antiguo, un tratamiento térmico posterior a la soldadura. Las aplicaciones típicas incluyen intercambiadores de calor y condensadores que manejan cloruros, componentes internos de reactores y columnas en plantas químicas, equipos de control de contaminación y desulfuración de gases de combustión, tuberías de procesos farmacéuticos y equipos para el manejo de ácidos mixtos. El grado correcto se elige a partir del medio, la concentración y la temperatura específicos en lugar de una tabla de corrosión general, porque el comportamiento de la corrosión cambia drásticamente con pequeños cambios en el poder oxidante.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cómo elijo entre un tubo Ni-Mo y Ni-Cr-Mo?
Si el medio es un ácido reductor como el ácido clorhídrico o el ácido sulfúrico diluido, normalmente se utiliza un grado Ni-Mo. Si el medio es oxidante, alterna entre condiciones oxidantes y reductoras, o contiene cloruros, un grado de Ni-Cr-Mo proporciona una ventana operativa más amplia.
P: ¿Qué norma cubre los tubos de aleación de níquel sin costura?
ASTM B622 cubre tuberías y tubos sin costura de aleación de níquel y níquel-cobalto. Los tubos soldados están cubiertos por ASTM B626, los tubos soldados por ASTM B619 y los requisitos generales por ASTM B775.
P: ¿Por qué a veces se requiere un tratamiento térmico posterior-a la soldadura?
El grado Ni-Mo más antiguo forma una zona sensibilizada junto a la soldadura y puede sufrir un ataque preferencial allí, por lo que la unión soldada se trata térmicamente. Las versiones con bajo-carbono y bajo-silicio se desarrollaron específicamente para que los recipientes y las tuberías se puedan utilizar en condiciones-soldadas.
P: ¿Son los tubos de aleación de níquel resistentes al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro?
Sí. Las aleaciones a base de níquel-son notablemente más resistentes al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro que los aceros inoxidables austeníticos, lo cual es una de las razones por las que se seleccionan para servicio con cloruro-y cloro húmedo.
P: ¿Qué se debe especificar al pedir tubos de aleación de níquel?
Califique por número UNS, estándar del producto, diámetro exterior, espesor de pared, longitud, condición de entrega, requisito de prueba de corrosión y nivel de inspección. En el pedido también se debe indicar la limpieza y la ausencia de contaminación por hierro o cobre incrustado.
