Qué es SA-691 Grado 92
SA-691 (ASTM A691) cubre tuberías de acero soldadas-por fusión-eléctrica para servicios de alta-presión a temperaturas moderadas y altas, fabricadas formando una placa y soldando la costura longitudinal mediante soldadura por arco sumergido. El grado 92 es el grado ferrítico mejorado (CSEF) de 9Cr-2W de resistencia a la fluencia--, el equivalente soldado de A335 P92 y A213 T92. El acero se refuerza mediante endurecimiento en solución sólida-de tungsteno y molibdeno, precipitación de carbonitruro de vanadio-niobio y límites de grano estabilizados con boro, lo que proporciona entre un 20 y un 30 % más de resistencia a la fluencia que el Grado 91 a entre 600 y 650 C. Se utiliza para las secciones más calientes de calderas ultrasupercríticas, donde el Grado 91 requeriría un espesor de pared excesivo.
Composición química
La composición del Grado 92 está estrictamente controlada, porque cada elemento afecta el rendimiento de la fluencia:
| Elemento | Rango o máximo, % |
|---|---|
| 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 |
| Aluminio, máx. | 0.02 |
| Níquel, máx. | 0.40 |
El aluminio está limitado al 0,02 % porque incluso pequeñas cantidades de aluminio interfieren con el fortalecimiento controlado con nitrógeno-. El níquel se limita para evitar una reducción de la tenacidad y un aumento del riesgo de agrietamiento durante la fabricación.
Propiedades mecánicas
Los requisitos de temperatura ambiente-son una resistencia a la tracción mínima de 620 MPa (90 000 psi), un límite elástico mínimo de 440 MPa (64 000 psi) y un alargamiento mínimo del 20 % en 50 mm, con una dureza típica de 210 a 250 HBW y un máximo de 250 HBW después del tratamiento térmico. El valor de ingeniería del grado es a temperatura elevada: a 600 C, la resistencia a la rotura por fluencia-después de 100 000 horas es de aproximadamente 180 MPa frente a aproximadamente 140 MPa para el Grado 91, y la tensión permitida es aproximadamente un 30 % mayor, lo que permite paredes más delgadas para el mismo servicio.
Tratamiento térmico
La tubería soldada debe normalizarse y templarse después de soldar. La normalización se lleva a cabo entre 1040 y 1080 C, seguida del revenido entre 750 y 780 C durante un mínimo de una hora. El objetivo de templado para una tenacidad y resistencia óptimas es alrededor de 760 C. Debido a que el tratamiento térmico restaura la microestructura tanto de la placa base como de la soldadura, es una parte obligatoria de la ruta de fabricación, no una opción. Los registros de temperatura-tiempo de tratamiento-térmico deben incluirse en la documentación del molino.
Soldadura y Fabricación
El grado 92 sólo se puede soldar con procedimientos calificados y personal experimentado. Se requiere precalentamiento de 200 a 250 C, la temperatura entre pasadas está estrictamente limitada a 300 C como máximo y el tratamiento térmico posterior a la soldadura a 760 C más o menos 10 C no es -negociable para soldaduras de servicio. El metal de aportación debe coincidir con el Grado 92; La soldadura con relleno P91 produce una soldadura insuficiente-que puede fallar prematuramente. Después del PWHT, se debe verificar la dureza de la soldadura; los valores fuera del rango de 200 a 250 HBW indican un tratamiento térmico inadecuado. El material es sensible al agrietamiento tipo IV en la zona afectada por el calor de grano fino--, por lo que los ciclos térmicos deben controlarse con precisión.
Seguro de calidad
Más allá de los requisitos básicos, los proyectos críticos especifican pruebas 100% radiográficas y ultrasónicas de todas las soldaduras, mapeo de dureza en todo el metal base, zona afectada por el calor-y soldadura, e identificación positiva del material de los metales base y de aportación. Generalmente se invocan requisitos complementarios de la norma, como S5 (radiografía), S6 (pruebas ultrasónicas), S8 (dureza) y S9 (prueba de impacto Charpy). Para prototipos o aplicaciones críticas, se utilizan pruebas de fluencia de soldadura cruzada para calificar el procedimiento de soldadura. El informe de prueba del molino debe incluir los registros completos del tratamiento térmico-, la química real con especial atención al tungsteno, boro, aluminio y nitrógeno, y todos los resultados de las pruebas mecánicas.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué es SA-691 Grado 92?
Es la forma de tubería soldada por fusión eléctrica-del acero ferrítico mejorado 9Cr-2W de resistencia a la fluencia--, equivalente a A335 P92 y A213 T92, que se utiliza para las secciones más calientes de plantas de energía ultrasupercríticas.
P: ¿Cómo se compara el Grado 92 con el Grado 91?
El grado 92 añade aproximadamente un 1,8 % de tungsteno y refuerza el control de nitrógeno y boro, lo que proporciona aproximadamente entre un 20 y un 30 % más de resistencia a la fluencia a temperaturas de 600 a 650 C y permite paredes más delgadas.
P: ¿Cuál es la composición del Grado 92?
Aproximadamente 9% de cromo, 0,5% de molibdeno, 1,5 a 2,0% de tungsteno, 0,15 a 0,25% de vanadio, 0,04 a 0,09% de niobio, 0,030 a 0,070% de nitrógeno y 0,001 a 0,006% de boro, con aluminio limitado a 0,02%.
P: ¿Se requiere tratamiento térmico posterior-a la soldadura?
Sí, a 760 C más o menos 10 C. PWHT es obligatorio para soldaduras de Grado 92, junto con un precalentamiento de 200 a 250 C y una temperatura máxima entre pasadas de 300 C.
P: ¿Se puede utilizar metal de aportación P91 para Grado 92?
No. El relleno debe coincidir con el Grado 92. El relleno P91 produce una soldadura poco compatible con menor resistencia a la fluencia y riesgo de falla prematura.
P: ¿Qué control de calidad se requiere para las tuberías de grado 92?
Examen 100 % no destructivo de soldaduras, mapeo de dureza, identificación positiva de materiales y, por lo general, los requisitos complementarios S5, S6, S8 y S9 de la norma, con registros completos de tratamiento térmico-en el certificado de fábrica.
