Tubo de aço sem costura ASTM A335 P122: composição, propriedades e usos

O que é o tubo ASTM A335 P122?

ASTM A335 é a especificação padrão para tubos de liga de aço ferrítico sem costura para serviços em altas-temperaturas. Três palavras nesse título definem o produto: liga de aço ferrítico sem costura e alta temperatura. O grau P122 está no topo da faixa de cromo coberta pela especificação, com um teor nominal de cromo de 11 a 12%.

O tipo pertence à família de aços com maior resistência à fluência-que permitem que usinas de energia modernas operem em temperaturas e pressões de vapor mais altas e, portanto, com maior eficiência térmica do que os tipos mais antigos de 9Cr-1Mo permitem. É produzido apenas como tubo sem costura, por acabamento a quente ou trefilação a frio, de forma que o limite de pressão não tenha solda longitudinal.

Composição Química

A composição é equilibrada em torno de cromo para resistência à oxidação e corrosão, tungstênio e molibdênio para fortalecimento de soluções sólidas, e vanádio e nióbio para carbonetos e nitretos estáveis ​​que fixam a microestrutura durante longos serviços em temperatura.

Pequenas adições de cobre e níquel são usadas em algumas corridas para estabilizar o equilíbrio de ferrita, e os limites exatos para cada elemento são aqueles publicados na tabela de especificações ASTM A335 para o Grau P122. Como a especificação define valores máximos e mínimos para os formadores de metal duro, a fresa deve atingir uma janela estreita e a análise térmica é relatada no certificado de teste da fresa.

Propriedades Mecânicas e Tratamento Térmico

Esses valores de temperatura ambiente são apenas parte da história. A propriedade que rege o projeto é a resistência à ruptura por fluência à temperatura de serviço, comumente avaliada em torno de 600 graus Celsius, onde P122 suporta uma tensão muito maior para uma determinada vida de ruptura do que P91 ou P92. O tubo é fornecido no estado normalizado e temperado; a norma fixa uma temperatura mínima de revenimento que deve ser observada, e a microestrutura martensítica revenida resultante é o que proporciona tanto a resistência à fluência quanto a tenacidade necessária para a fabricação.

Seleção de notas: P91, P92 e P122

Quando a temperatura de projeto aumenta, a escolha geralmente gira em torno de duas questões: quanta resistência à fluência é necessária e quanta resistência à oxidação do lado do vapor o superaquecedor final ou os estágios do reaquecedor exigem. O P122 responde a ambos, e é por isso que aparece em projetos avançados ultra-supercríticos e nas seções mais quentes de grandes caldeiras utilitárias.

Aplicativos

Tubos de superaquecedor e reaquecedor em caldeiras de energia utilitárias e industriais.

Linhas principais de vapor, linhas de reaquecimento a quente e coletores e coletores-de alta temperatura.

Tubulações de alta-energia em unidades ultra-supercríticas onde a economia na espessura da parede é importante.

Tubulações de processo de alta-temperatura em plantas petroquímicas e serviços de hidrogênio e gás de síntese.

Notas de Fabricação

O P122 é soldável, mas exige disciplina. Procedimentos de soldagem qualificados, pré-aquecimento controlado, limites de temperatura entre passes e um tratamento térmico específico pós{2}}soldagem são obrigatórios, porque a zona afetada pelo calor deve retornar a uma condição martensítica revenida ou será dura, quebradiça e propensa a trincas precoces. Dobra, conformação a quente e qualquer soldagem de reparo devem ser seguidas de tratamento térmico apropriado, e exames de dureza e-não destrutivos são usados ​​para confirmar que o tratamento térmico fez seu trabalho. A usinagem é semelhante a outras classes de cromo de 9 a 12%, mas requer ferramentas afiadas e velocidades de corte controladas.

Perguntas frequentes

P: Para que é usado o ASTM A335 P122?
Ele é usado para tubulações contínuas-de alta temperatura em plantas petroquímicas e de geração de energia, incluindo tubos de superaquecedores e reaquecedores, linhas principais de vapor e reaquecimento quente e coletores-de alta temperatura.

P: Por que o P122 contém tungstênio?
O tungstênio fornece reforço de solução sólida que aumenta a resistência à fluência em altas temperaturas. Juntamente com o vanádio, o nióbio e o nitrogênio, permite que o tubo suporte tensões mais altas na mesma temperatura do vapor, ou as mesmas tensões em temperaturas mais altas.

P: Quais são as propriedades mecânicas mínimas do P122?
À temperatura ambiente, a resistência à tração mínima especificada é de 620 MPa e a resistência ao escoamento mínima é de 400 MPa, com alongamento mínimo de 20%. A resistência à ruptura por fluência à temperatura de serviço é a propriedade que rege a espessura da parede de projeto.

P: Como o P122 difere do P92?
O P92 é um aço 9Cr com tungstênio, enquanto o P122 aumenta o cromo para cerca de 11 a 12% e adiciona cobre. O maior teor de cromo proporciona ao P122 melhor resistência à oxidação lateral do vapor, o que é importante nas seções mais quentes do tubo.

P: O tubo P122 precisa de tratamento térmico pós{1}}soldagem?
Sim. A classe é soldada com procedimentos qualificados e pré-aquecimento controlado e, em seguida,-tratada termicamente após a soldagem para restaurar uma estrutura martensítica revenida na solda e na zona afetada pelo calor. O teste de dureza é comumente usado para confirmar o resultado.

P: O P122 está disponível como tubo soldado?
A classe é especificada como tubo sem costura pela ASTM A335. Tubos de grande-diâmetro para coletores normalmente são produzidos a partir de material sem costura ou forjado e depois unidos por soldagem durante a fabricação, em vez de serem fornecidos como tubos soldados longitudinalmente.