Aleación 904L (UNS N08904): Súper austenítico de molibdeno al 4,5%.

Cada ingeniero de planta ha visto fallar una tubería de 316L en una tarea que, según la hoja de datos, debería funcionar. Las picaduras comienzan en una soldadura, debajo de una junta o en un punto de cloruro estancado, y al cabo de una temporada la línea tiene fugas. La respuesta estándar es subir un peldaño - y para una gran parte de esas tareas, el siguiente peldaño correcto no es un grado de molibdeno del 6% ni es un dúplex.

Se trata de la aleación 904L, el acero inoxidable súper austenítico con un 4,5% de molibdeno que se encuentra entre la familia 316 y las aleaciones 6Mo, y que lleva las funciones de ácido sulfúrico, ácido fosfórico húmedo y agua de mar tibia que superan a los austeníticos estándar.

Esta página documentaAleación 904L (UNS N08904, W.Nr 1.4539)- la química, las propiedades mecánicas, la envoltura de corrosión y los estándares de fabricación que se aplican a las tuberías y placas 904L.

Qué es el 904L y dónde se ubica en la familia del acero inoxidable

Aleación 904Les un acero inoxidable austenítico de baja-carbono y alta-aleación con una química que lo coloca en la categoría "súper austenítico": aproximadamente 23-28 % de níquel, 19-23 % de cromo, 4-5 % de molibdeno y 1-2 % de cobre.

El cobre es el elemento característico. En combinación con el molibdeno, el cobre le da al 904L su inusual resistencia al ácido sulfúrico, porque el cobre suprime la disolución activa del acero en medios ácidos reductores.

El alto contenido de níquel - más del doble que el del 316L - le da a la aleación una resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro-que el 316L simplemente no tiene. El resultado es un grado de acero inoxidable que soporta una amplia gama corrosiva sin el precio de las aleaciones de molibdeno al 6 % ni las restricciones de fabricación de los grados dúplex.

Composición química según ASTM B677

Los límites de análisis de calor-a continuación siguen la norma ASTM B677 para tuberías sin costura 904L (la especificación ASTM B625 cubre placas y ASTM B673 cubre tuberías soldadas). El níquel es del 23,0% al 28,0% y el resto es hierro.

Tres filas merecen atención. El máximo de carbono del 0,020% significa que la aleación se suministra en condiciones de bajo-carbono, por lo que no se sensibiliza durante la soldadura y la zona afectada por el calor-mantiene su resistencia a la corrosión sin una solución-recocida después de soldar - una ventaja decisiva en las tuberías-fabricadas en el campo.

La fila de cobre al 1,0-2,0% es el elemento que hace que el 904L sobresalga en ácido sulfúrico, porque el cobre es el reductor clásico de las tasas de corrosión en ambientes ácidos reductores. La fila de níquel en 23,0-28,0% es lo que empuja la resistencia al cloruro SCC de la aleación muy por encima de la familia 316: a medida que el contenido de níquel aumenta por encima de aproximadamente el 20%, la matriz austenítica se vuelve cada vez más inmune al agrietamiento por corrosión bajo tensión del cloruro.

Propiedades mecánicas

ASTM B677 requiere las siguientes propiedades de tracción mínimas para tuberías sin costura 904L en la condición de recocido en solución-, que es la condición de entrega estándar:

904L es una aleación austenítica, lo que significa que comparte las virtudes austeníticas: es completamente no-magnético, conserva ductilidad y tenacidad hasta temperaturas criogénicas y es soldable y conformable con técnicas ordinarias de acero inoxidable austenítico. Su límite elástico es comparable al del 316L, por lo que la aleación no se compra por su resistencia -, sino por su resistencia a la corrosión, y la pared de diseño se establece según el margen de corrosión y la resistencia a las picaduras en lugar del cálculo de presión.

Propiedades físicas

La densidad del 904L es 8,0 g/cm³ y el rango de fusión es de aproximadamente 1300-1390 grados. La aleación tiene un módulo de elasticidad cercano a 185 GPa a temperatura ambiente, ligeramente superior al 316L debido al mayor contenido de níquel y molibdeno.

 

Su conductividad térmica es algo menor que la de los austeníticos estándar - alrededor de 12,4 W/m·K a 100 grados -, lo que importa en el diseño del intercambiador de calor-donde la pared del tubo contribuye a la resistencia a la transferencia de calor-.

La envoltura de la corrosión: donde el 904L gana el trabajo

El argumento comercial para el 904L se basa en tres funciones de corrosión, y cada una es un modo de falla documentado de la familia 316:

Para el comprador, la línea práctica es la siguiente: cuando el 316L ha fallado o es marginal en servicios de ácido sulfúrico o fosfórico, en servicio de cloruro caliente o en entornos sensibles a SCC-, el 904L es el paso adelante rentable-.

Ofrece la mayor parte del beneficio contra la corrosión de las aleaciones de molibdeno al 6% con un recargo de aleación significativamente menor, y lo hace en una estructura totalmente austenítica que suelda y se forma como el acero inoxidable estándar. El caso límite es el agua de mar cálida y continua: el 904L funciona, pero no es la mejor opción en ese caso, y el ingeniero de diseño debería optar por un grado 6Mo o una aleación de níquel para esa tarea.

Estándares de fabricación y formas de productos.

904L se suministra según las siguientes especificaciones, seleccionadas por forma de producto:

• Tubería sin costura ASTM B677 / ASME SB-677 -
• Tubería soldada ASTM B673 / ASME SB-673 -
• Placas, láminas y tiras ASTM B625 / ASME SB-625 -
• Barras y piezas forjadas ASTM B649 / ASME SB-649 -
• EN 10216-5 / EN 10217-7 - Equivalentes europeos (1.4539)

Debido a que 904L es una aleación completamente austenítica, la ruta de fabricación es similar a la del 316L: la tubería se perfora o lamina en caliente, luego se recoce en solución y se enfría, con una temperatura de recocido típicamente en el rango de 1090-1175 grados.

El bajo contenido de carbono se mantiene a través de la masa fundida y el producto terminado se suministra en estado recocido, decapado y pasivado. La tubería sin costura ASTM B677 está disponible en toda la gama de dimensiones estándar y personalizadas, y la placa según B625 se suministra en espesores que van desde láminas delgadas hasta placas pesadas para la construcción de embarcaciones.

Aplicaciones típicas

Aleación 904Lse especifica en los siguientes servicios:

• Líneas de producción y manipulación de ácido sulfúrico, incluidos sistemas de dilución y almacenamiento.
• Plantas de proceso húmedo-de ácido fosfórico - evaporadores, líneas de transferencia e partes internas del reactor
• Sistemas de refrigeración de agua de mar e intercambiadores de calor donde el 316L es marginal
• Plantas de proceso químico que manipulan cloruros mixtos y ácidos reductores.
• Plantas de blanqueo de celulosa y papel.
• Equipos farmacéuticos y de química fina-donde la pureza del producto impulsa la selección de materiales

En cada servicio, la especificación se debe a una falla documentada de un grado inferior, y se selecciona 904L porque cierra la brecha sin las penalizaciones de fabricación del dúplex o el costo del 6Mo y las aleaciones de níquel. Para la construcción de recipientes y tanques, la placa 904L es una especificación estándar para el almacenamiento de ácido sulfúrico, y para tuberías, el producto sin costura B677 es el predeterminado para las líneas de proceso.

Soldadura y fabricación

El 904L se suelda con las mismas prácticas de taller que el 316L: GTAW y GMAW con relleno coincidente, no requiere precalentamiento y normalmente no se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura porque el bajo contenido de carbono evita la sensibilización.

La combinación de metal de aportación con AWS A5.9 ERNiCrMo-3 (relleno tipo 625) o la clasificación de relleno específica 904L se utiliza comúnmente para igualar la resistencia a la corrosión en el metal de soldadura y, cuando la aplicación lo exige, la soldadura se realiza con un relleno a base de níquel para garantizar la resistencia a las picaduras de la unión.

La aleación es completamente austenítica, por lo que es sensible al agrietamiento en caliente si la soldadura se realiza con un aporte de calor excesivo - se aplica la práctica austenítica estándar de temperatura entre pasadas controlada y bajo aporte de calor. El conformado en frío es sencillo con herramientas estándar de acero inoxidable y la tasa de endurecimiento por trabajo-de la aleación es moderada.

Qué especificar en el pedido

Para obtener una entrega limpia de 904L, la consulta debe indicar lo siguiente:

• Estándar y forma: "tubo sin costura según ASTM B677", "placa según ASTM B625", UNS N08904/1.4539
• Tamaño en el sistema correcto: NPS + cédula para tubería, OD x pared o espesor x ancho x largo para placa
• Condición: solución recocida, decapada, pasivada
• Certificado: EN 10204 3.1, con PMI y el examen requerido

Preguntas frecuentes

P: ¿Es el 904L un acero inoxidable dúplex?
R: No. 904L es completamente austenítico con una estructura cúbica-centrada en la cara-, como el 316L. Lleva más níquel y molibdeno que el 316L, pero no es un grado dúplex y no tiene la estructura de dos-fases del 2205 o 2507.

P: ¿Para qué se utiliza el 904L?
R: Principalmente para ácido sulfúrico, ácido fosfórico de proceso húmedo- y servicio de cloruro tibio donde el 316L falla por picaduras, corrosión por grietas o corrosión por tensión-de cloruro. Es común en plantas de fertilizantes, manejo de ácidos y sistemas de enfriamiento de agua de mar.

P: ¿Cuál es el PREN del 904L?
R: Aproximadamente 34, calculado a partir de 19-23 % de cromo, 4-5 % de molibdeno y hasta 0,10 % de nitrógeno. Esto está muy por encima de 316L (alrededor de 24) y por debajo de los grados 6Mo ​​(alrededor de 41-44).

P: ¿El 904L resiste el agrietamiento por corrosión bajo tensión-de cloruro?
R: Sí, mucho mejor que el 316L. El contenido de níquel del 23-28% coloca a la matriz austenítica por encima del umbral de susceptibilidad al SCC para la mayoría de los ambientes con cloruro, aunque no es inmune en las condiciones más severas.

P: ¿Se puede soldar 904L sin tratamiento térmico posterior-a la soldadura?
R: Sí. El contenido máximo de carbono del 0,020 % evita la sensibilización del carburo en la zona-afectada por el calor, por lo que la junta-soldada conserva su resistencia a la corrosión. Se utiliza un relleno a base de fósforo o níquel-para igualar el rendimiento del metal de soldadura-.

P: ¿Cuál es la diferencia entre 904L y 254SMO?
R: 254SMO es un grado de molibdeno al 6 % (UNS S31254) con mayor resistencia a las picaduras y mayor solidez, destinado a agua de mar cálida y cloruros agresivos. . 904L (4-5 % Mo) es menos costoso y destaca en sus aplicaciones con ácido sulfúrico y fosfórico. La elección se hace en función del medio: el ácido apunta a 904 L, el agua de mar tibia apunta a 6 Mo.

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