Identidad de grado e historia estándar
13CrMo44 es un acero al cromo-molibdeno resistente al calor incluido originalmente en DIN 17175, la norma alemana para tubos sin costura de aceros resistentes al calor, con número de material 1.7335. La designación indica aproximadamente un 0,13 por ciento de carbono, aproximadamente un 1 por ciento de cromo y aproximadamente un 0,5 por ciento de molibdeno, razón por la cual el acero se describe generalmente como una aleación de 1,25Cr-0,5Mo. Se ha retirado la norma DIN 17175 y el grado ahora aparece en EN 10216-2 como 13CrMo4-5, conservando el número de material 1.7335. Los dibujos antiguos, los listados de repuestos y la documentación china a menudo todavía llevan la designación DIN 17175 y la ruta del material es del mismo grado.
El acero se encuentra en el medio de la familia resistente al calor de baja aleación. Ofrece más resistencia a la fluencia que el acero al carbono, pero está menos aleado y, por lo tanto, es más barato y se suelda más fácilmente que el grado 2,25Cr-1Mo y los grados con 9 por ciento de cromo utilizados a temperaturas de vapor más altas.
Composición química
| Elemento | Rango de especificación típico | Función |
|---|---|---|
| Carbón | 0.10 - 0.17 por ciento | Fuerza, formación de carburo. |
| Silicio | 0,35 por ciento máximo | Desoxidación |
| Manganeso | 0.40 - 0.70 por ciento | Fuerza, desoxidación |
| Fósforo | 0,025 por ciento máximo | Restringido por dureza y ductilidad por fluencia. |
| Azufre | 0,020 por ciento máximo | Restringido para trabajabilidad en caliente |
| Cromo | 0.70 - 1.10 por ciento | Resistencia a la oxidación, estabilidad del carburo. |
| Molibdeno | 0.45 - 0.65 por ciento | Resistencia a la fluencia a temperatura |
La combinación de cromo y molibdeno es lo que le da al acero su resistencia a la fluencia. El cromo estabiliza los carburos que soportan la carga a temperatura y proporciona resistencia a la oxidación del lado del vapor, mientras que el molibdeno fortalece la matriz de ferrita y retarda el engrosamiento de los carburos durante la exposición a largo plazo.
Tratamiento térmico y condiciones de entrega
Los tubos normalmente se suministran en condiciones normalizadas y templadas. El tratamiento de normalización produce una estructura ferrítica-bainítica uniforme y el paso de templado posterior se lleva a cabo a una temperatura superior a la temperatura de servicio prevista, lo que estabiliza la distribución del carburo antes de que el tubo entre en servicio. Las temperaturas del tratamiento térmico se registran en el certificado del material, porque el rendimiento de fluencia está directamente relacionado con el estado en el que se suministra el tubo.
Los tubos acabados en frío reciben un tratamiento térmico final después del último paso de conformado en frío, ya que de lo contrario el trabajo en frío reduciría la ductilidad por fluencia. Para aplicaciones de sobrecalentador y recalentador, el tubo comúnmente se suministra con una condición superficial controlada en el diámetro interior, libre de incrustaciones pesadas, para limitar la oxidación del lado del vapor en servicio.
Límites de servicio y aplicaciones
El grado se utiliza para tubos de sobrecalentador y recalentador, tuberías de vapor, cabezales y secciones de economizador donde la temperatura del metal excede el rango práctico del acero al carbono pero permanece por debajo del rango donde se requieren grados de cromo más altos. La temperatura permisible del metal está fijada por los datos de ruptura por fluencia adoptados en el código de diseño, y en la práctica alemana las hojas de datos de materiales tradicionalmente han proporcionado esos valores de fluencia. Por encima del techo de temperatura práctico, el diseño debe pasar al grado 2,25Cr-1Mo o a un grado de 9 por ciento de cromo, que es precisamente cómo las etapas del sobrecalentador y recalentador de la caldera se clasifican de temperatura más baja a más alta a lo largo del recorrido del vapor.
A modo de orientación, la contraparte estadounidense A335 grado P11, UNS K11597, especifica una resistencia a la tracción a temperatura ambiente mínima-de 415 MPa y un límite elástico mínimo de 205 MPa, y el grado EN está en la misma banda. Al igual que con cualquier sustitución de estándares-cruzados, el certificado debe compararse con los datos de diseño en lugar de basarse en el nombre del grado.
Preguntas frecuentes
Q:¿Qué significa el nombre 13CrMo44?
R: Es una designación de composición alemana heredada que indica aproximadamente un 0,13 por ciento de carbono, aproximadamente un 1 por ciento de cromo y aproximadamente un 0,5 por ciento de molibdeno, el acero comúnmente descrito como 1,25Cr-0,5Mo.
Q:¿Cuál es el estándar actual para este grado?
R: DIN 17175 está derogada; el grado ahora está cubierto por EN 10216-2 como 13CrMo4-5 con número de material 1.7335.
Q:¿Es el 13CrMo44 equivalente al A335 P11?
R: Son homólogos de la misma familia de composición, pero cada estándar tiene sus propias tablas de propiedades, por lo que una declaración de equivalencia debe basarse en el certificado real.
Q:¿Por qué se normaliza y templa el tubo?
R: La normalización proporciona una estructura uniforme y el templado por encima de la temperatura de servicio estabiliza los carburos, que es lo que preserva la resistencia a la fluencia durante la vida útil de diseño.
Q:¿Qué rango de temperatura de servicio es típico?
R: Se utiliza por encima del rango práctico de acero al carbono y por debajo del rango donde los grados más altos de cromo toman el control, con el techo exacto establecido por los datos de fluencia adoptados en el código de diseño aplicable.
Q:¿Dónde se utiliza con más frecuencia el grado en una caldera?
R: En bancos de tubos de sobrecalentador y recalentador, cabezales de vapor y etapas de tuberías de vapor donde la temperatura del metal excede el límite para el acero al carbono.