¿Cuáles son las características del acero inoxidable para recipientes a presión?
El termino"acero inoxidable"se refiere al caso de que después de agregar una cierta cantidad de elemento de cromo al acero, el acero se encuentra en un estado pasivado y tiene la propiedad de no oxidarse. Para lograr esto, el contenido de cromo debe estar por encima del 12%. Para mejorar la pasivación del acero, a menudo es necesario añadir elementos como el níquel y el molibdeno que pueden pasivar el acero. El acero inoxidable que solemos mencionar es en realidad un término general para el acero inoxidable normal y el acero resistente a los ácidos, que generalmente tiene buenas propiedades inoxidables.
El acero inoxidable se puede dividir en cuatro categorías según la estructura de su acero, a saber, acero inoxidable austenítico, acero inoxidable ferrítico, acero inoxidable martensítico, acero inoxidable austenítico-ferrítico.
Acero inoxidable austenítico y su prevención de fallas.
El acero inoxidable austenítico es el tipo de acero inoxidable más utilizado pararecipientes a presión. En la actualidad, los aceros inoxidables austeníticos se pueden clasificar aproximadamente en tipo Cr18-Ni8, tipo Cr25-Ni20 y tipo Cr25-Ni35.
1. Grietas térmicas de soldadura: el acero inoxidable austenítico tiene un coeficiente de expansión térmica pequeño y un coeficiente de expansión lineal grande. Por lo tanto, durante el proceso de soldadura, el tiempo de residencia de la alta temperatura en la parte de unión soldada es largo, y es probable que la soldadura forme una estructura cristalina columnar gruesa durante la solidificación y cristalización. Si el contenido de elementos de impureza como azufre, fósforo, estaño, antimonio y bismuto es alto, se formará un eutéctico de bajo punto de fusión entre los cristales, y cuando la unión soldada se somete a un alto esfuerzo de tracción, se forman fácilmente grietas de solidificación. en la soldadura, y se forman grietas de licuación en la zona afectada por el calor. (Todos estos dos pertenecen a la soldadura de grietas térmicas). La forma más efectiva de prevenir el agrietamiento térmico es reducir los elementos de impureza en el acero que son propensos a producir eutécticos de bajo punto de fusión y dejar que el acero inoxidable austenítico de cromo-níquel contenga de 4% a 12%. ferrítico
2. Corrosión intergranular: según la teoría del agotamiento del cromo, la precipitación de carburo de cromo en el intercristalino es la causa principal de la corrosión intergranular. Por esta razón, la selección de materiales de soldadura de carbono ultrabajo que contengan elementos estabilizadores como el antimonio y el titanio es la medida principal para prevenir la corrosión intergranular.
3. Agrietamiento por corrosión bajo tensión: el agrietamiento por corrosión bajo tensión generalmente se manifiesta como una falla por fragilidad, y el proceso de daño es corto, por lo que el daño es grave. La causa principal del agrietamiento por corrosión bajo tensión del acero inoxidable austenítico es la tensión residual de la soldadura. La presencia de cambios estructurales o concentraciones de tensión en las uniones soldadas, y la concentración de medios corrosivos localizados también son responsables del agrietamiento por corrosión bajo tensión.
4. Fragilización de la fase Sigma de las uniones soldadas: la fase Sigma es un compuesto intermetálico duro y quebradizo que se concentra principalmente en los límites de grano de los cristales columnares. Tanto la fase gamma como la fase delta pueden sufrir una transición de fase sigma. Por ejemplo, cuando la soldadura Cr25Ni20 se calienta a 800 °C - 900 °C, se producirá la transición de gamma a delta. Para los aceros inoxidables austeníticos al cromo-níquel, especialmente los aceros inoxidables del tipo cromo-níquel-molibdeno, la transición de fase delta-sigma es propensa a ocurrir principalmente debido al efecto obvio de formación de sigma del cromo y el molibdeno, cuando el contenido de ferrita delta en la soldadura excede el 12%, la transformación de delta a sigma es muy obvia, lo que resulta en una fragilización evidente del metal de soldadura, razón por la cual la pared interna del reactor de hidrogenación de pared caliente controla el contenido de ferrita delta a 3% - 10%.
Acero inoxidable ferrítico y sus características de soldadura.
El acero inoxidable ferrítico se puede dividir en dos tipos: acero inoxidable ferrítico normal y acero inoxidable ferrítico ultrapuro. Debido al alto contenido de carbono y nitrógeno del acero inoxidable ferrítico normal, es difícil moldearlo y soldarlo, su resistencia a la corrosión es difícil de garantizar y, por lo tanto, su uso es limitado. El carbono en acero está estrictamente controlado en acero inoxidable ferrítico ultrapuro. La cantidad total de nitrógeno generalmente se controla en tres niveles: 0,035 % - 0,045 %, 0,030 % y 0,010 % - 0,015 %, y se agregan los elementos de aleación necesarios para mejorar aún más la resistencia a la corrosión y el rendimiento general del acero. En comparación con el acero inoxidable ferrítico normal, el acero inoxidable ferrítico ultra puro con alto contenido de cromo tiene buena resistencia a las picaduras, la corrosión uniforme y la corrosión bajo tensión, y se usa ampliamente en equipos petroquímicos.
El acero inoxidable ferrítico tiene las siguientes características de soldadura:
1. Bajo la alta temperatura de la soldadura, el grano en la zona afectada por el calor con una temperatura de calentamiento superior a 1000 °C crecerá considerablemente, especialmente en el área cercana a la soldadura, e incluso si se enfría rápidamente después de la soldadura, la fuerte caída de dureza causada por el engrosamiento del grano no se puede evitar. Por lo que existe una alta tendencia a la corrosión intergranular.
2. El acero ferrítico en sí tiene un alto contenido de cromo, elementos nocivos como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, una alta temperatura de transición frágil y una fuerte sensibilidad a la muesca. Por lo tanto, su fragilización posterior a la soldadura es más grave.
3. Cuando se calienta lentamente a 400 °C - 600 °C durante mucho tiempo, se producirá una fragilización a 475 °C, por lo que la tenacidad a la temperatura normal se reduce considerablemente. Después de calentar durante mucho tiempo a 550 °C - 820 °C, la fase sigma se precipita fácilmente de la ferrita y la plasticidad y la tenacidad también se reducen significativamente.
El acero inoxidable martensítico y sus características de soldadura.
El acero inoxidable martensítico se puede clasificar en acero inoxidable martensítico Cr13, acero inoxidable martensítico con bajo contenido de carbono y acero inoxidable súper martensítico. Cr13 tiene resistencia general a la corrosión. El acero inoxidable martensítico a base de Cr12 tiene alta resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas y resistencia a la oxidación debido a la adición de elementos de aleación como níquel, molibdeno, tungsteno y vanadio.
Características de soldadura del acero inoxidable martensítico:
Las soldaduras de acero inoxidable martensítico tipo Cr13 y la zona afectada por el calor tienen una tendencia particularmente fuerte a endurecerse. Las uniones soldadas pueden obtener martensita dura y quebradiza bajo condiciones de enfriamiento por aire, restringiendo el estrés y difundiendo el hidrógeno en la soldadura. Bajo la acción de la soldadura, es fácil que aparezcan grietas en frío en la soldadura. Cuando la tasa de enfriamiento es pequeña, el área cercana a la soldadura y el metal de soldadura formarán ferrita gruesa y precipitarán carburos a lo largo del cristal, lo que reducirá significativamente la plasticidad y dureza de la unión.
Después de que la soldadura y la zona afectada por el calor del acero inoxidable bajo en carbono y súper martensítico se enfrían, todos ellos se convierten en martensita con bajo contenido de carbono, pero no hay un fenómeno de endurecimiento obvio, pero sí un buen rendimiento de soldadura.
El acero inoxidable se puede dividir en cuatro categorías según la estructura de su acero, a saber, acero inoxidable austenítico, acero inoxidable ferrítico, acero inoxidable martensítico, acero inoxidable austenítico-ferrítico.
Acero inoxidable austenítico y su prevención de fallas.
El acero inoxidable austenítico es el tipo de acero inoxidable más utilizado pararecipientes a presión. En la actualidad, los aceros inoxidables austeníticos se pueden clasificar aproximadamente en tipo Cr18-Ni8, tipo Cr25-Ni20 y tipo Cr25-Ni35.
1. Grietas térmicas de soldadura: el acero inoxidable austenítico tiene un coeficiente de expansión térmica pequeño y un coeficiente de expansión lineal grande. Por lo tanto, durante el proceso de soldadura, el tiempo de residencia de la alta temperatura en la parte de unión soldada es largo, y es probable que la soldadura forme una estructura cristalina columnar gruesa durante la solidificación y cristalización. Si el contenido de elementos de impureza como azufre, fósforo, estaño, antimonio y bismuto es alto, se formará un eutéctico de bajo punto de fusión entre los cristales, y cuando la unión soldada se somete a un alto esfuerzo de tracción, se forman fácilmente grietas de solidificación. en la soldadura, y se forman grietas de licuación en la zona afectada por el calor. (Todos estos dos pertenecen a la soldadura de grietas térmicas). La forma más efectiva de prevenir el agrietamiento térmico es reducir los elementos de impureza en el acero que son propensos a producir eutécticos de bajo punto de fusión y dejar que el acero inoxidable austenítico de cromo-níquel contenga de 4% a 12%. ferrítico
2. Corrosión intergranular: según la teoría del agotamiento del cromo, la precipitación de carburo de cromo en el intercristalino es la causa principal de la corrosión intergranular. Por esta razón, la selección de materiales de soldadura de carbono ultrabajo que contengan elementos estabilizadores como el antimonio y el titanio es la medida principal para prevenir la corrosión intergranular.
3. Agrietamiento por corrosión bajo tensión: el agrietamiento por corrosión bajo tensión generalmente se manifiesta como una falla por fragilidad, y el proceso de daño es corto, por lo que el daño es grave. La causa principal del agrietamiento por corrosión bajo tensión del acero inoxidable austenítico es la tensión residual de la soldadura. La presencia de cambios estructurales o concentraciones de tensión en las uniones soldadas, y la concentración de medios corrosivos localizados también son responsables del agrietamiento por corrosión bajo tensión.
4. Fragilización de la fase Sigma de las uniones soldadas: la fase Sigma es un compuesto intermetálico duro y quebradizo que se concentra principalmente en los límites de grano de los cristales columnares. Tanto la fase gamma como la fase delta pueden sufrir una transición de fase sigma. Por ejemplo, cuando la soldadura Cr25Ni20 se calienta a 800 °C - 900 °C, se producirá la transición de gamma a delta. Para los aceros inoxidables austeníticos al cromo-níquel, especialmente los aceros inoxidables del tipo cromo-níquel-molibdeno, la transición de fase delta-sigma es propensa a ocurrir principalmente debido al efecto obvio de formación de sigma del cromo y el molibdeno, cuando el contenido de ferrita delta en la soldadura excede el 12%, la transformación de delta a sigma es muy obvia, lo que resulta en una fragilización evidente del metal de soldadura, razón por la cual la pared interna del reactor de hidrogenación de pared caliente controla el contenido de ferrita delta a 3% - 10%.
Acero inoxidable ferrítico y sus características de soldadura.
El acero inoxidable ferrítico se puede dividir en dos tipos: acero inoxidable ferrítico normal y acero inoxidable ferrítico ultrapuro. Debido al alto contenido de carbono y nitrógeno del acero inoxidable ferrítico normal, es difícil moldearlo y soldarlo, su resistencia a la corrosión es difícil de garantizar y, por lo tanto, su uso es limitado. El carbono en acero está estrictamente controlado en acero inoxidable ferrítico ultrapuro. La cantidad total de nitrógeno generalmente se controla en tres niveles: 0,035 % - 0,045 %, 0,030 % y 0,010 % - 0,015 %, y se agregan los elementos de aleación necesarios para mejorar aún más la resistencia a la corrosión y el rendimiento general del acero. En comparación con el acero inoxidable ferrítico normal, el acero inoxidable ferrítico ultra puro con alto contenido de cromo tiene buena resistencia a las picaduras, la corrosión uniforme y la corrosión bajo tensión, y se usa ampliamente en equipos petroquímicos.
El acero inoxidable ferrítico tiene las siguientes características de soldadura:
1. Bajo la alta temperatura de la soldadura, el grano en la zona afectada por el calor con una temperatura de calentamiento superior a 1000 °C crecerá considerablemente, especialmente en el área cercana a la soldadura, e incluso si se enfría rápidamente después de la soldadura, la fuerte caída de dureza causada por el engrosamiento del grano no se puede evitar. Por lo que existe una alta tendencia a la corrosión intergranular.
2. El acero ferrítico en sí tiene un alto contenido de cromo, elementos nocivos como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, una alta temperatura de transición frágil y una fuerte sensibilidad a la muesca. Por lo tanto, su fragilización posterior a la soldadura es más grave.
3. Cuando se calienta lentamente a 400 °C - 600 °C durante mucho tiempo, se producirá una fragilización a 475 °C, por lo que la tenacidad a la temperatura normal se reduce considerablemente. Después de calentar durante mucho tiempo a 550 °C - 820 °C, la fase sigma se precipita fácilmente de la ferrita y la plasticidad y la tenacidad también se reducen significativamente.
El acero inoxidable martensítico y sus características de soldadura.
El acero inoxidable martensítico se puede clasificar en acero inoxidable martensítico Cr13, acero inoxidable martensítico con bajo contenido de carbono y acero inoxidable súper martensítico. Cr13 tiene resistencia general a la corrosión. El acero inoxidable martensítico a base de Cr12 tiene alta resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas y resistencia a la oxidación debido a la adición de elementos de aleación como níquel, molibdeno, tungsteno y vanadio.
Características de soldadura del acero inoxidable martensítico:
Las soldaduras de acero inoxidable martensítico tipo Cr13 y la zona afectada por el calor tienen una tendencia particularmente fuerte a endurecerse. Las uniones soldadas pueden obtener martensita dura y quebradiza bajo condiciones de enfriamiento por aire, restringiendo el estrés y difundiendo el hidrógeno en la soldadura. Bajo la acción de la soldadura, es fácil que aparezcan grietas en frío en la soldadura. Cuando la tasa de enfriamiento es pequeña, el área cercana a la soldadura y el metal de soldadura formarán ferrita gruesa y precipitarán carburos a lo largo del cristal, lo que reducirá significativamente la plasticidad y dureza de la unión.
Después de que la soldadura y la zona afectada por el calor del acero inoxidable bajo en carbono y súper martensítico se enfrían, todos ellos se convierten en martensita con bajo contenido de carbono, pero no hay un fenómeno de endurecimiento obvio, pero sí un buen rendimiento de soldadura.
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