Estos dos grados -UNS S31000 y UNS S31008- se sientan en el extremo del caballo de batalla de la familia de acero inoxidable austenítico-resistente al calor. No son exóticos. Pero la brecha entre una tubería S310S bien especificada que dura una década y una mal adquirida que falla en catorce meses se reduce a decisiones que la mayoría de las hojas de especificaciones nunca abordan.
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Formularios de productos
Barra y varilla
Placa y hoja
Bobina y tira
Tubería y tubo
Montaje: Brida, T, Codo, Reductor, etc.
Forja: Anillo, Eje, Círculo, Bloque, etc.
| Factor | S310 (UNS S31000) | S310S (UNS S31008) |
|---|---|---|
| Contenido de carbono | Menor o igual a 0,25% | Menor o igual a 0,08% |
| designación EN | 1,4841 (X15CrNiSi25-21) | 1,4845 (X8CrNi25-21) |
| Resistencia a la tracción a temperatura ambiente- | Ligeramente superior (fortalecimiento de la solución-sólida de carbono) | Línea base según ASTM A312 |
| Riesgo de corrosión intergranular | Alto en la ventana de sensibilización de 425–860 grados | Significativamente reducido |
| Soldabilidad | Marginal - requiere cuidado con el relleno y el procedimiento | Buen - estándar TIG/MIG/MAG aplicable |
| Uso típico | Componentes de alta temperatura no-soldados-, piezas de hornos estáticos | Sistemas de tuberías soldadas, conjuntos fabricados, tuberías de presión. |
Especificación de materiales
Grado: AISI 310S / UNS S31008 / EN 1.4845 / W.Nr. 1.4845
Estándar de fabricación: ASTM A312 (tubería) o ASTM A213 (tubo) - especifique la designación TP310S
Tipo: Sin fisuras/ERW/EFW - especificar explícitamente
Tamaño: OD × espesor de pared o NPS × horario
Longitud: aleatoria simple (4,8 a 6,7 m), aleatoria doble (9 a 12 m) o longitud fija (especificar)
Extremo: extremo liso (PE), extremo biselado (BE) - especifique el ángulo de bisel si no-estándar
Acabado superficial: Decapado y pasivado (estándar), pulido (especificar grano), recocido brillante
Requisitos de calidad
MTC: EN 10204 3.1 (3.2 si un tercero-es testigo)
Tratamiento térmico: solución recocida a 1040-1150 grados, enfriamiento rápido
END: Prueba hidráulica según ASTM A312; UT de cuerpo completo-para mayor o igual a 4" NB sin costuras
PMI: 100% de verificación en todas las longitudes
Tamaño de grano: ASTM E112, objetivo 4–6 (si se especifica)
Corrosión intergranular: ASTM A262 Práctica E (si servicio en rango de sensibilización)
Rutas de fabricación: sin costura, soldadas
La tubería S310S se presenta en tres formas de fabricación principales, cada una con un costo, clasificación de presión y perfil de calidad distintos:
Tubería sin costura (SMLS)
Se produce perforando un tocho sólido y luego-laminado en caliente o estirado en frío-hasta alcanzar las dimensiones finales. Los tubos sin costura no tienen costura de soldadura longitudinal, lo que elimina el vínculo metalúrgico más débil en el límite de presión. Para aplicaciones de presión de alta-temperatura - tubos de caldera, tubos de sobrecalentador y tubos de horno reformador - sin costura es el valor predeterminado.ASTM A213 TP310S(tubos sin costura para caldera/sobrecalentador/intercambiador de calor) y ASTM A312 TP310S (tubería sin costura para servicios generales) son las especificaciones que rigen.
Costos de tuberías sin costura S310S15-25% másque el producto soldado equivalente, dependiendo del tamaño. La prima se reduce para diámetros pequeños (menos de 2") donde-la eficiencia del estirado en frío es alta, y se amplía para diámetros grandes (más de 12") donde la disponibilidad de palanquilla y la capacidad de perforación se convierten en limitaciones.
Tubería soldada (ERW / EFW)
Se fabrica enrollando una placa o tira en forma cilíndrica y soldando la costura longitudinal. La tubería soldada por resistencia eléctrica (ERW) utiliza calentamiento por resistencia para fusionar los bordes sin metal de aportación; Electric Fusion Welded (EFW) utiliza un consumible de relleno con soldadura TIG o plasma. ASTM A249 TP310S cubre tubos soldados de caldera/intercambiador de calor; ASTM A358 TP310S cubre tuberías EFW para servicio general de alta-temperatura.
La tubería soldada S310S es viable para muchas aplicaciones no-código o de baja-presión y se usa ampliamente en componentes estructurales de hornos, conductos y sistemas de escape. La costura de soldadura, cuando se hace y recoce adecuadamente, alcanza propiedades mecánicas equivalentes al metal-base-. Sin embargo, en el servicio térmico cíclico, la HAZ (zona afectada por el calor) de la costura de soldadura puede convertirse en un sitio preferencial de inicio de grietas debido a las diferencias de tamaño de grano residual.
Soldadura S310S: metal de aportación, fase sigma e integridad posterior a la soldadura
La soldadura es donde los sistemas de tuberías S310S tienen éxito o fallan en servicio. El grado en sí es fácilmente soldable mediante procesos TIG (GTAW), MIG (GMAW) y SMAW (stick). No se requiere precalentamiento. Pero hay tres cuestiones específicas que exigen atención.
Selección del metal de aportación
El relleno estándar adecuado para S310S esER310(cable desnudo para GTAW/GMAW) oE310-15/E310-16(electrodo cubierto para SMAW). ER310 tiene la misma química 25Cr-20Ni que el metal base, lo que produce un depósito de soldadura que coincide con la resistencia a la oxidación y el comportamiento de expansión térmica de la tubería.
Sin embargo, hacer coincidir los rellenos puede resultar problemático en determinadas condiciones de servicio. Si la unión soldada funcionará en el rango de fase sigma-de 650 a 900 grados durante períodos prolongados, el depósito de soldadura - que se solidifica con una estructura dendrítica y una micro-segregación - puede formar sigma más rápido que el metal base. En estos casos, unrelleno diferente como ERNiCr-3 (Aleación 82)oERNiCrMo-3 (Aleación 625)puede especificarse. Estos rellenos a base de níquel-son inmunes a la formación de sigma y proporcionan una ductilidad de fluencia superior en la soldadura, aunque a un costo de relleno más alto.
| Metal de aportación | Proceso | Química (Cr-Ni-Fe) | Mejor para | Costo relativo |
|---|---|---|---|---|
| ER310 | GTAW/GMAW | Balanza 25Cr-20Ni-Fe | Química adecuada, servicio estándar | Base |
| E310-15 | SMAW | Balanza 25Cr-20Ni-Fe | Soldadura en campo, trabajo posicional. | +10–15% |
| ERNiCr-3 (Aleación 82) | GTAW/GMAW | 20Cr-72Ni-Fe | Servicio propenso a sigma-, uniones diferentes | +200–250% |
| ERNiCrMo-3 (Aleación 625) | GTAW/GMAW | 22Cr-60Ni-9Mo | Servicio severo de carburación/corrosivo | +300–350% |
Post-Tratamiento térmico de soldadura (PWHT)
S310S generalmente lo haceno requiere PWHTdespués de soldar para la mayoría de las aplicaciones. El bajo contenido de carbono (menor o igual al 0,08%) minimiza el riesgo de sensibilización y la estructura austenítica no sufre la transformación martensítica que hace que el PWHT sea obligatorio para algunos grados ferríticos y martensíticos.
La excepción es cuando el S310S se ha trabajado mucho en frío-antes de soldar -, por ejemplo, en codos-doblados en frío o en cabezas formadas. El trabajo en frío introduce energía de deformación residual que puede acelerar la precipitación de carburo durante la soldadura. En tales casos, unrecocido de solución a 1050-1150 grados seguido de enfriamiento rápidoRestaura la microestructura de equilibrio. Este no es un PWHT en el sentido tradicional; Es un tratamiento de solución completa que redisuelve los carburos precipitados y elimina las tensiones residuales.
Indicadores de defectos de soldadura específicos del S310S
Tres tipos de defectos de soldadura se repiten entubería S310Sfabricación:
Craqueo en caliente (craqueo por solidificación):La composición de 25Cr-20Ni tiene un amplio rango de temperaturas de solidificación, lo que la hace susceptible al agrietamiento en caliente si el baño de soldadura es limitado y el contenido de azufre/fósforo está en el extremo superior de la ventana de especificaciones. El uso de relleno con S/P bajo controlado (ER310 normalmente ejecuta S menor o igual a 0,015 %, P menor o igual a 0,020 %) mitiga esto.
Detectable en RT/UT como:Indicaciones lineales a lo largo de la línea central de la soldadura, a menudo ramificadas.
Sensibilización en ZAT:Si el aporte de calor de soldadura es demasiado alto (la velocidad de desplazamiento es demasiado lenta), la ZAT permanece en el rango de sensibilización de 425–860 grados el tiempo suficiente para que precipite el carburo de cromo. Controlar la entrada de calor para1,0–1,5 kJ/mmpara espesores de pared típicos de hasta 6 mm.
