Visão geral
ASTM A335 P91 é uma especificação paratubo de aço-de liga ferrítica sem costuradestinado a serviços-de alta temperatura. A designação “P91” significa sua composição química específica, caracterizada principalmente pelo teor de cromo e molibdênio, com adições importantes de vanádio e nióbio.
Essa classe faz parte de uma família de aços avançados-de alta resistência conhecidos comoAços ferríticos aprimorados com resistência à fluência (CSEF). Ele foi desenvolvido para preencher a lacuna entre aços de liga inferior como P22 (2,25Cr-1Mo) e aços inoxidáveis austeníticos caros (por exemplo, 304, 316).
Principais características e vantagens
Excelente resistência a altas-temperaturas:A principal vantagem do P91 é seu desempenho superiorforça de fluência-resistência à deformação sob exposição-de longo prazo a altas tensões e temperaturas. Isto permite o projeto de sistemas de tubulação com:
Paredes mais finasem comparação com ligas-de qualidade inferior, reduzindo o custo e o peso do material.
Pressões e temperaturas operacionais mais altas.
Maior eficiência em usinas de energia.
Boa resistência à oxidação e corrosão:O teor de cromo (8-9,5%) proporciona boa resistência à oxidação (incrustação) e corrosão em ambientes de vapor.
Alta condutividade térmica e baixa expansão térmica:Por ser um aço ferrítico, o P91 possui melhores propriedades térmicas que os aços inoxidáveis austeníticos, levando a tensões térmicas mais baixas durante os ciclos de inicialização e desligamento.
Composição Química (%)
A composição específica é crítica para alcançar as propriedades desejadas. A seguir está uma faixa típica de acordo com o padrão ASTM A335:
| Elemento | Composição (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.08 - 0.12 |
| Manganês (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| Fósforo (P) | máximo 0,020 |
| Enxofre (S) | máximo 0,010 |
| Silício (Si) | 0.20 - 0.50 |
| Cromo (Cr) | 8.00 - 9.50 |
| Molibdênio (Mo) | 0.85 - 1.05 |
| Vanádio (V) | 0.18 - 0.25 |
| Nióbio (Nb) | 0.06 - 0.10 |
| Níquel (Ni) | máximo 0,40 |
| Nitrogênio (N) | 0.03 - 0.07 |
| Alumínio (Al) | máximo 0,04 |
| Ferro (Fe) | Equilíbrio |
Característica microestrutural chave:A resistência do P91 vem de um tratamento térmico complexo que cria uma microestrutura martensítica temperada com finos precipitados de vanádio e carbonetos/nitretos de nióbio.
Propriedades Mecânicas (Após Tratamento Térmico)
Os tubos devem passar por um tratamento térmico específico:Normalizandoem 1040-1080 graus (1900-1975 graus F) seguido porTemperamentoem 730-760 graus (1350-1400 graus F).
| Propriedade | Exigência |
|---|---|
| Resistência à tracção | Maior ou igual a 585 MPa (85 ksi) |
| Força de rendimento | Maior ou igual a 415 MPa (60 ksi) |
| Alongamento | Maior ou igual a 20% |
Processo de Fabricação
De acordo com a norma ASTM A335, os tubos P91 são fabricados conformesem costura. Isso significa que eles são formados a partir de um tarugo sólido sem costura soldada, tornando-os inerentemente mais fortes e mais confiáveis para aplicações de alta-pressão. Os métodos comuns incluem:
Extrusão a Quente
Perfuração Rotativa (processo Mannesmann)
Aplicativos
ASTM A335 P91 é predominantemente usada nas indústrias de geração de energia e petroquímica, onde os componentes são expostos a condições extremas.
Linhas principais de vapor e reaquecimento a quenteem usinas supercríticas e ultra{0}}supercríticas.
Trocadores de calor-de alta temperatura e tubulações de caldeiras.
Tubulação em Plantas Petroquímicaspara processos-de alta temperatura.
Fornos Industriais.
Considerações importantes para fabricação e uso
P91 não é um simples substituto imediato para outras notas. Sua fabricação exige rigoroso controle e expertise.
Temperatura de pré-aquecimento e interpasse: Obrigatório. Normalmente requer pré-aquecimento a 200-250 graus (400-500 graus F) antes da soldagem e manutenção de uma temperatura de interpasse rigorosa.
Tratamento térmico pós--soldagem (PWHT): Absolutamente Crítico. O PWHT é necessário para:
Tempere a martensita dura e quebradiça formada na zona-afetada pelo calor (HAZ) da solda.
Alcance a resistência necessária.
Garanta um desempenho-de deslocamento a longo prazo.
Faixa típica de PWHT: 730-760 graus (1350-1400 graus F).
Resfriamento controlado após soldagem:O tubo não deve esfriar até a temperatura ambiente imediatamente após a soldagem. Deve ser mantido na temperatura de pré-aquecimento até que o PWHT possa ser realizado.
Armazenar:Os componentes P91 devem ser armazenados em ambientes fechados para evitar a absorção de umidade, o que pode causar corrosão por picadas.
Padrões Comparáveis
ASTM A335 P91 é equivalente a diversas outras normas internacionais:
ASME:SA335 P91 (essencialmente a mesma especificação)
EN/DIN:X10CrMoVNb9-1 (Número de material 1.4903)
JIS:STBA 28
Resumo
ASTM A335 P91 é um tubo de liga de aço sem costura de alto-desempenho projetado para aplicações críticas de alta-temperatura e alta-pressão.Sua resistência superior permite projetos de plantas mais eficientes e compactos. No entanto, o sucesso da sua aplicação depende fortementeadesão estrita aos procedimentos adequados de soldagem e tratamento térmico. A aplicação incorreta ou a fabricação inadequada podem levar a falhas catastróficas.
