Visão geral
SA-213 T91é um aço de liga de cromo-molibdênio, projetado especificamente para serviços em-altas temperaturas. É um dos tipos mais utilizados na construção de usinas de energia modernas e de alta{3}}eficiência. A designação "T" significa que é umtubo sem costura.
Sua principal vantagem é sua excepcionalforça de fluência(resistência à deformação sob exposição-de longo prazo a altas tensões e temperaturas) em comparação com classes anteriores, como T22 (2,25Cr-1Mo).
Principais características e vantagens
Resistência-a altas temperaturas:Pode operar continuamente em temperaturas de metal de até cerca de 625 graus (1157 graus F). Isso permite pressões e temperaturas de vapor mais altas, levando a uma maior eficiência da usina.
Excelente resistência à fluência e ruptura:Sua microestrutura é estabilizada para resistir à deformação e à falha por longos períodos (100,000+ horas) sob alta tensão e temperatura.
Boa resistência à oxidação e corrosão:O teor de 9% de cromo oferece resistência muito melhor à oxidação por vapor e à corrosão a quente (sulfidação) do que aços de baixa{1}liga, como T11, T12 e T22.
Boa resistência à fadiga térmica:Pode suportar as tensões cíclicas induzidas pelo aquecimento e resfriamento.
Soldabilidade:É soldável, mas requer controle rigoroso de procedimentos e tratamento térmico pós{0}}soldagem (PWHT).
Composição Química (Padrão ASTM A213/A213M)
A composição é crítica para alcançar as propriedades desejadas.
| Elemento | Composição (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.08 - 0.12 |
| Manganês (Mn) | 0.30 - 0.60 |
| Fósforo (P) | 0,020 máx. |
| Enxofre (S) | 0,010 máx. |
| 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) | 0,40 máx. |
| Alumínio (Al) | 0,02 máx. |
| Nitrogênio (N) | 0.030 - 0.070 |
Por que esses elementos?
Cr e Mo:Fornece fortalecimento de solução sólida e resistência à corrosão.
V e Nb (Cb):Forme carbonetos e carbonitretos finos e estáveis que fornecem a chavefortalecimento da precipitaçãoe inibir o movimento de deslocamento em altas temperaturas.
N:Trabalha com V e Nb para formar carbonitretos fortalecedores e ajuda a estabilizar a microestrutura.
Propriedades Mecânicas (Padrão ASTM A213/A213M)
| Propriedade | Exigência |
|---|---|
| Resistência à tracção | Maior ou igual a 585 MPa (85.000 psi) |
| Força de rendimento | Maior ou igual a 415 MPa (60.000 psi) |
| Alongamento | Maior ou igual a 20% (em 2 polegadas ou 50 mm) |
| Dureza | Menor ou igual a 250 HBW (Brinell) ou 265 HV (Vickers) |
Metalurgia e Tratamento Térmico
As propriedades superiores do T91 são resultado direto de um processo específico de tratamento térmico:
Normalizando:Aquecido a uma alta temperatura (aproximadamente . 1040-1080 grau / 1.900-1.975 graus F) para formar uma estrutura de austenita homogênea e dissolver os elementos de liga.
Temperamento:Resfriado rapidamente (extinguido ao ar) e depois reaquecido a uma temperatura mais baixa (aproximadamente. 730-780 graus / 1350-1435 graus F). Isso tempera a martensita e precipita os carbonetos e carbonitretos finos e fortalecedores de V, Nb e Cr.
A microestrutura resultante émartensita temperada, que é excepcionalmente forte e estável em altas temperaturas.
Aplicativos comuns
Os tubos SA-213 T91 são utilizados naseções de transferência de calorde caldeiras e superaquecedores onde as temperaturas e pressões são mais severas.
Tubos de superaquecedor
Tubos reaquecedores
Painéis Waterwall(em áreas-de trabalho intenso de caldeiras avançadas)
Coletores e tubulações de alta-temperatura(embora estes sejam normalmente feitos a partir da especificação de tubulação equivalente,SA-335 P91)
Considerações sobre fabricação e soldagem
Trabalhar com o T91 requer cuidados especiais:
Pré-aquecimento:Obrigatório para evitar fissuras a frio. O pré-aquecimento típico é de 200-250 graus (400-480 graus F).
Consumíveis de soldagem:Deve usar metais de adição químicos correspondentes (por exemplo, ER90S-B9 para TIG, E9015-B9 para SMAW).
Tratamento térmico pós--soldagem (PWHT): Absolutamente crítico.Deve ser realizado dentro de uma faixa de temperatura específica (normalmente 730-760 graus/1350-1400 graus F) por um tempo suficiente para restaurar a microestrutura e a resistência na zona afetada pelo calor (HAZ). Não fazer isso pode levar à falha prematura.
Resfriamento Controlado:Após a soldagem, o componente deve esfriar lentamente até a temperatura de pré-aquecimento antes do PWHT.
Comparação com outras notas
versus T22 (2,25Cr-1Mo):T91 é significativamente mais forte. Isto permite paredes de tubo mais finas, melhorando a transferência de calor e reduzindo o estresse térmico e o peso.
versus T92/T911:São aços avançados com 9% Cr e adição de tungstênio (W) e boro (B), oferecendo resistência à fluência ainda maior para as plantas ultra-supercríticas (USC) mais avançadas. T91 é um antecessor dessas classes.
Nota importante sobre a classificação de "aço carbono"
Embora seja comum referir-se ao T91 como "aço para caldeira", chamando-o de"Aço carbono"é tecnicamente um nome impróprio. É umaço-de baixa ligacom uma quantidade significativa de elementos de liga (totalizando mais de 10%). Os verdadeiros aços carbono para caldeiras (como SA-210 A1/C) têm conteúdo mínimo de liga e são usados para seções de temperatura mais baixa, como paredes de água e economizadores.
Resumo
SA-213 T91 é um material fundamental para geração de energia térmica de alta-eficiência. Sua química otimizada e tratamento térmico controlado fornecem uma combinação incomparável de resistência a altas temperaturas, resistência à fluência e resistência à corrosão para sua classe, tornando-a a liga robusta para superaquecedores críticos e tubos de reaquecedores.
