SA 387 Grado 12 Clase 2es una placa de acero de aleación de cromo-molibdeno bajo la norma ASME SA 387, destinada para servicio de calderas y recipientes a presión de temperatura elevada-. Proporciona buena resistencia a altas-temperaturas, resistencia a la fluencia y resistencia a la oxidación, y normalmente se utiliza en refinerías, plantas petroquímicas e instalaciones de generación de energía. La clase 2 representa un tratamiento térmico normalizado y templado para mejorar la tenacidad y ductilidad.
Equivalentes
| Designación | Contenido nominal de cromo (%) | Contenido nominal de molibdeno (%) |
|---|---|---|
| SA387 Grado 12 | 1.00% | 0.50% |
Contenido de cromo y molibdeno (según especificación ASME):
| Designación | Requisito | Grado 12 |
|---|---|---|
| SA387 Grado 12 | Resistencia a la tracción, ksi [MPA] | 65 a 85 [450 a 585] |
| Límite elástico, mín., ksi [MPa]/(0,2% de compensación) | 40 [275] | |
| Alargamiento en 8 pulg. [200 mm], % mínimo | 19 | |
| Alargamiento en 2 pulg. [50 mm], mín., % | 22 | |
| Reducción de área, % mínimo |
Requisitos de tracción para placas de clase 2
| Licenciatura | ES | ASTM/ASME | ESTRUENDO |
|---|---|---|---|
| 620B | 13CrMo45 | SA387-12-2 | 13CrMo44 |
Composición química de ASME SA387 Grado 12 Clase 2
| Carbono (C) | % |
| Análisis de calor: Análisis del producto: |
0.05 - 0.17 0.04 - 0.17 |
| Manganeso (Mn) | % |
| Análisis de calor: Análisis del producto: |
0.40 - 0.65 0.35 - 0.73 |
| Fósforo (P) | % |
| Análisis de calor: Análisis del producto: |
0.035 0.035 |
| Azufre (S) (Máx.) | % |
| Análisis de calor: Análisis del producto: |
0.035 0.035 |
| Silicio (Si) | % |
| Análisis de calor: Análisis del producto: |
0.15 - 0.40 0.13 - 0.45 |
| Cromo (Cr) | % |
| Análisis de calor: Análisis del producto: |
0.80 - 1.15 0.74 - 1.21 |
| Molibdeno (Mo) | % |
| Análisis de calor: Análisis del producto: |
0.45 - 0.60 0.40 - 0.65 |
tratamiento
1. Preparación y corte del material
Verificación: Confirmar los números de calor y la composición química (contenido de Cr/Mo) para garantizar los requisitos de tracción de Clase 2.
Métodos de corte: corte de alta-precisión utilizando métodos de llama (oxi-combustible), plasma o chorro de agua-.
Precalentamiento para cortar: debido a la templabilidad del acero al cromo-molibdeno, las placas de más de 25 mm de espesor generalmente requieren precalentamiento (aproximadamente . 100 grados –150 grados) antes del corte con llama para evitar que se agrieten los bordes.
2. Conformado y mecanizado
Conformado en frío/caliente: las placas se laminan formando cilindros o se presionan en extremos abombados (cabezas) para recipientes a presión.
Preparación de los bordes: El biselado (tipo V, U o J) se realiza mediante mecanizado o rectificado.
Inspección de superficies: las pruebas de penetrantes (PT) o pruebas de partículas magnéticas (MT) a menudo se realizan en bordes biselados para verificar si hay laminaciones o grietas.
3. Procedimiento de soldadura (paso crítico)
SA 387 Grado 12 Clase 2 requiere controles de soldadura específicos para mantener sus propiedades:
Precalentamiento: se requiere un precalentamiento obligatorio (normalmente de 150 grados a 200 grados) para evitar el agrietamiento inducido por el hidrógeno-.
Metales de aportación: uso de electrodos con bajo contenido de hidrógeno-que coincidan con el metal base, como E8018-B2 (SMAW) o ER80S-B2 (GTAW/GMAW).
Temperatura entre pasadas: debe monitorearse y mantenerse dentro de los límites especificados (generalmente sin exceder los 300 grados) para preservar la estructura del grano.
4. Tratamiento térmico
La designación "Clase 2" se consigue mediante ciclos térmicos específicos:
Normalización y Templado (N+T): Condición de suministro estándar. La temperatura mínima de templado para el Grado 12 es 1150 grados F (620 grados).
Post-Tratamiento térmico de soldadura (PWHT): esencial después de la fabricación para aliviar las tensiones residuales. Por lo general, esto se hace entre 650 y 700 grados durante un tiempo determinado por el espesor del material.
5. Pruebas no-destructivas (END) y control de calidad
Inspección Volumétrica: 100% Pruebas Ultrasónicas (UT) o Pruebas Radiográficas (RT) para asegurar la integridad de las soldaduras y material base.
Pruebas mecánicas: pruebas de tracción (para confirmar el rango de Clase 2 de 65 a 85 ksi), pruebas de rendimiento (mínimo 40 ksi) y pruebas de impacto Charpy V-Notch.
Prueba de dureza: realizada para garantizar que el PWHT haya sido exitoso y que el material no se haya vuelto demasiado quebradizo.
6. Acabado
Protección de superficies: limpieza con chorro de arena y recubrimiento con imprimaciones resistentes a altas-temperaturas.
Documentación: Emisión del Informe de prueba de materiales (MTR), que incluye análisis químicos, tablas de tratamiento térmico y resultados de END.
Aplicaciones industriales principales
Petróleo y Gas y Petroquímica:Ampliamente utilizado para fabricarequipo de refinería, recipientes separadores y tanques de almacenamiento. Su contenido en cromo lo hace ideal paraservicio amargoaplicaciones, que implican la exposición al corrosivo sulfuro de hidrógeno (𝐻2𝑆).
Generación de energía:Esencial para componentes de alta-tensión en centrales térmicas y nucleares, incluidostambores de caldera, tuberías de vapor y componentes de turbinas. También se utiliza en generadores de vapor con recuperación de calor (HRSG).
Fabricación de recipientes a presión:Un material estándar para soldar.recipientes a presióny calderas industriales diseñadas para presiones internas significativamente diferentes a la presión atmosférica.
Procesamiento químico:Se utiliza para construir reactores y recipientes que manejan medios corrosivos a temperaturas elevadas.
Componente-Usos específicos
El material se procesa en diversas piezas industriales especializadas, que incluyen:
Sistemas de Tuberías:Conductos de alta-temperatura, soportes para tuberías y trabajos de vapor-de gran diámetro.
Accesorios y Válvulas:Bridas, abrazaderas para tuberías y válvulas especializadas para el control de gas a alta-presión.
Soluciones de almacenamiento:Grandes tanques metálicos y-cilindros de oxígeno de alta resistencia.
Revestimientos industriales:Tolvas, tinas y contenedores en minería o reciclaje de residuos donde se requiere durabilidad.
Sectores emergentes y de especialidad
Aeroespacial y Defensa:Aplicado en vehículos militares, buques de guerra y componentes de aeronaves debido a su resistencia a la fatiga térmica.
Energía Renovable:Integrado en sistemas de calderas de centrales eléctricas de biomasa y conversión de residuos-en energía-.
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¿Qué tratamiento térmico post-soldadura (PWHT) se utiliza para este grado?
El PWHT típico es un templado de 620 grados a 675 grados (1150 grados F a 1250 grados F). Reduce las tensiones residuales y mejora la tenacidad y ductilidad del material.
¿Cuál es la aplicación principal de SA 387 Grado 12 Clase 2?
Se utiliza ampliamente en calderas soldadas, recipientes a presión e intercambiadores de calor. Ideal para procesos industriales de alta-temperatura y alta-presión, como la refinación de petróleo y la generación de energía.
¿Se puede utilizar este material en ambientes criogénicos?
No, no es apto para uso criogénico. Su ductilidad disminuye a temperaturas inferiores a -29 grados (-20 grados F), lo que aumenta el riesgo de fractura frágil.
¿Cuál es la densidad de SA 387 Grado 12 Clase 2?
Su densidad es de aproximadamente 7,85 g/cm³ (0,284 lb/in³), la misma que la de la mayoría de los aceros de baja-aleación, lo que facilita el cálculo del peso en el diseño de componentes.
¿Cuál es la conductividad térmica de este material a temperatura ambiente?
A temperatura ambiente, su conductividad térmica es de aproximadamente 42 W/(m·K). Esta propiedad es crucial para los cálculos de transferencia de calor en el diseño de intercambiadores de calor.
¿SA 387 Grado 12 Clase 2 tiene buena resistencia a la fluencia?
Sí, tiene una excelente resistencia a la fluencia. La aleación de cromo-molibdeno evita la deformación permanente bajo cargas-de alta-temperatura y presión a largo plazo.
¿Cuál es el requisito de elongación de este grado?
Requiere un alargamiento mínimo del 22% en 50 mm (2 pulgadas). Esto asegura una ductilidad suficiente para formar y absorber las variaciones de carga.
¿Cuál es el rango de dureza Brinell (HB) de este material?
Su dureza Brinell oscila entre 130 y 180 HB. Esta dureza moderada equilibra la resistencia al desgaste y la maquinabilidad para la fabricación industrial.
¿Es este material resistente al ataque del hidrógeno?
Sí, tiene buena resistencia al ataque del hidrógeno cuando se trata térmicamente-adecuadamente. Es adecuado para ambientes con hidrógeno a temperaturas y presiones elevadas.
¿Cuál es el espesor máximo disponible para las placas SA 387 Grado 12 Clase 2?
Las placas están disponibles con un espesor de hasta 200 mm (7,87 pulgadas). Las placas más gruesas pueden requerir un tratamiento térmico especial para garantizar propiedades mecánicas uniformes.