Acero inoxidable austenítico.

Acero inoxidable austenítico que comprende en porcentaje en masa,

C: no más de 0,02%, Si: no más de 1,5%,Mn: no más de 2%, Cr: 17 a 25%, Ni: 6 a 30%, Cu: 0,02 a 4%, N: 0,02 a 0,35%, sol. Al: no más de 0,03% y ademáscontiene uno o varios elementos seleccionados entre Nb: no más de 0,5%, Ti: no más de 0,4%, V: no más de 0,4%,Ta: no más de 0,2%, Hf: no más de 0,2% y Zr: no más de 0,2%, siendo el resto Fe e impurezas, en el que loscontenidos de P, S, Sn, As, Zn, Pb y Sb entre las impurezas son P: no más de 0,04%, S: no más de 0,03%, Sn nomás de 0,1%, As: no más de 0,01%, Zn: no más de 0,01%, Pb: no más de 0,01% y Sb: no más de 0,01%, y estandolos valores de F1 y F2 definidos respectivamente por las fórmulas siguientes (1) y (2) satisfaciendo las condicionesF1 ≤ 0,075 y 0,05 ≤ F2 ≤ 1,7 - 9 X F1; **Fórmula**

en las que cada símbolo de elemento de las fórmulas (1) y (2) representan contenido en porcentaje en masa delelemento involucrado.

Acero inoxidable austenítico SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un acero inoxidable austenítico, particularmente un acero inoxidable austenítico que contiene elementos fijadores de C. Más particularmente, la presente invención se refiere a un acero inoxidable austenítico que contiene elementos fijadores de C y que puede ser aplicado en la fabricación de tubos para hornos de calentamiento y similares, que se utilizan en centrales térmicas, plantas de refino de petróleo y plantas petroquímicas. De modo más específico, la presente invención se refiere a un acero inoxidable austenítico que contiene elementos fijadores de C y que muestra excelente resistencia a las grietas por licuación y a las grietas por fragilidad en una zona de soldadura y que tiene también una elevada resistencia a la corrosión, en particular, elevada resistencia a las grietas por corrosión por estrés por ácido politiónico de cadena larga.

ANTECEDENTES TÉCNICOS

Debido a la reciente demanda creciente de energía, se han construido nuevas centrales térmicas, plantas de refinado de petróleo y plantas petroquímicas. Un acero inoxidable austenítico a utilizar en la fabricación de tubos para hornos de calentamiento y similares, es necesario que tenga, no solamente excelente resistencia a la corrosión, sino también excelente resistencia a altas temperaturas.

En este antecedente tecnológico, por ejemplo, el documento no de patente 1 da a conocer un acero inoxidable austenítico altamente resistente a la corrosión, que tiene un reducido contenido de C, junto con N, que es ajustado a un nivel dentro de un rango especificado, y que contiene Nb como elemento de fijación de C a un nivel dentro de un rango especificado, poseyendo de esta manera excelente resistencia a las grietas por corrosión por estrés y elevada resistencia a alta temperatura, y que no muestra sensibilización, incluso después de un largo periodo de envejecimiento sin tratamiento térmico posterior después de la soldadura.

Haciendo referencia a las grietas en la “Zona Afectada por el Calor” (a continuación indicada “ZAC”) del acero inoxidable austenítico, que contiene elementos de fijación de C después de soldadura, el documento no de patente 2 indica que la solución de carburos en ciclos térmicos de soldadura y recalentamiento a la temperatura de precipitación de M23C6 en los ciclos subsiguientes conduce a la formación de una zona sensibilizada, con el resultado de grietas por corrosión intergranular designadas como “ataque en línea de cuchillo”.

Además, como resultado de investigaciones detalladas utilizando aceros inoxidables austeníticos conteniendo Nb y C con elevados contenidos, el documento no de patente 3 y el documento no de patente 4 indican que la fusión de compuestos de bajo punto de fusión tales como NbC y/o la fase Laves que ha precipitado en los límites de los granos, provoca grietas por licuación en la ZAC. Por lo tanto, recomiendan que se suprima la precipitación de dichos compuestos con bajo punto de fusión en los límites de los granos a efectos de impedir grietas por licuación en la ZAC.

Por otra parte, en el documento no de patente 5, se da a conocer que la zona de soldadura de aceros resistentes al calor inoxidables austeníticos de tipo 18% Cr-8% Ni, sufren grietas intergranulares en la ZAC después de un largo periodo de calentamiento.

El documento de patente 1 da a conocer un acero inoxidable en el que se utiliza un elemento de fijación de C. Más concretamente, da a conocer un “acero inoxidable altamente resistente a corrosión intergranular y a grietas por corrosión por estrés intergranular”, teniendo una composición química especificada con Nb/C ; 4 y N/C ; 5. En la descripción siguiente, las “grietas por corrosión por estrés” se indicarán como “SCC”.

Además, el documento de patente 2 da a conocer un “acero inoxidable austenítico que contiene N para su utilización a elevada temperatura”. Más concretamente, da a conocer un “acero inoxidable austenítico que contiene N, que es excelente en la resistencia a la sulfuración y resistencia SCC y que es apropiado para su utilización en ambientes de alta temperatura de 350ºC o superior en la que coexisten Cl-y S”, como resultado de conseguir la resistencia a la 55 sulfuración en condiciones de alta temperatura y alta presión por un incremento de contenido de Cr, mejora de la resistencia a SCC por cloruros por el efecto combinado de incremento de contenido de Cr y contenido de Ni y disminución en el contenido de C y, además, el aumento de la resistencia SCC al ácido politiónico por una reducción de contenido de C, en caso necesario, junto con la incorporación de Nb.

Documento de patente 1: JP 50-67215A Documento de patente 2: JP 60-224764A Documento no de patente 1: Takeo Kudo y otros, Sumitomo Metals, 38 (1986) , p. 190 Documento no de patente 2: Kazutoshi Nishimoto y otros, Sutenresuko no Yosetsu (Welding of Stainless Steel) (2000) , p. 114 [Sampo Publications, Inc.]

Documento no de patente 3: Yoshikuni Nakao y otros, Journal of the JWS, Vol. 51 (1982) , No. 1, p. 64 Documento no de patente 4: Yoshikuni Nakao y otros, Journal of the JWS, Vol. 51 (1982) , No. 12, p. 989

Documento no de patente 5: R. N. Younger y otros: Journal of the Iron and Steel Institute, Octubre (1960) , p. 188.

El documento US2003231976 (A1) da a conocer un tubo de acero inoxidable austenítico con una estructura uniforme de grano fino con granos regulares, que no cambia a estructura grosera y la resistencia a la oxidación por vapor se mantiene aunque el tubo sea sometido a recalentamiento a alta temperatura durante la soldadura y a trabajo de curvado a alta temperatura. El tubo de acero inoxidable austenítico consiste en una masa, en tanto por ciento, de C: 0, 03-0, 12%, Si: 0, 1-0, 9%, Mn: 0, 1-2%, Cr: 15-22%, Ni: 8-15%, Ti: 0, 002-0, 05%, Nb: 0, 3-1, 5%, sol. Al: 0, 0005-0, 03%, N: 0, 005-0, 2% y O (oxígeno) : 0, 001-0, 008%, siendo el resto Fe e impurezas, teniendo el tubo de acero inoxidable austenítico un tamaño de grano austenítico del número 7 o más, y una proporción de grano mixto de, preferentemente, 10% o menos. Se da a conocer además un procedimiento para la fabricación del tubo de acero inoxidable austenítico que comprende las siguientes etapas: (a) calentar un tubo de acero austenítico a 11001350ºC y mantener la temperatura y enfriar a una proporción de enfriamiento de 0, 25ºC/segundo; (b) someter a mecanización por reducción de la sección transversal en una proporción de 10% o más a un rango de temperatura de 500ºC o menos, y (c) calentar un rango de temperatura de 1050-1300ºC y a una temperatura menor de 10ºC o superior a la temperatura de calentamiento de la etapa (a) .

El documento JP2005023343 (A) da a conocer un tubo de acero inoxidable austenítico que comprende 15-30% Cr, 8-30% Ni, 0, 001-0, 1% C, 0, 1-1, 0% Si, 0, 1-2, 0% Mn, 0, 05% o menos P, 0, 05% o menos S, 0, 001-0, 15% N, siendo el resto Fe con impurezas. El tubo de acero inoxidable tiene una estructura que comprende granos cristalinos con un tamaño medio de 2 o menos en la norma JIS G0551 en una capa superficial de menos de 0, 2 mm de profundidad desde una cara que establece contacto con el fluido corrosivo, y granos de cristales con un tamaño promedio de número 7 o más en la norma JIS G0551 en la capa interna, como mínimo, de 1 mm o más profunda desde la superficie que establece contacto con el fluido corrosivo. Además, el tubo de acero puede incluir uno o varios elementos entre 0, 05-3, 0% Mo, de 0, 001 a 1, 0% V, Nb, Ti y Zr, y 0, 0003-0, 010% Ca.

El documento JP11256283 (A) da a conocer un acero inoxidable austenítico que está constituido por un acero inoxidable austenítico en el que el contenido de Mn está reducido a : 1% desde el punto de vista de resistencia a la corrosión, etc. y el deterioro resultante en la mecanibilidad en caliente se impide por la añadidura de las cantidades indicadas de uno o varios de los elementos Ti, Zr y Nb y/o uno o ambos de Mg y Ca y S de fijación.

El documento EP0178374 (A1) menciona acero moldeado austenítico resistente al calor que consiste esencialmente en 0, 03 a 0, 09 % en peso de carbono, 2, 0 % enr peso o menos de silicio, 3, 0 % en peso o menos de manganeso, 0, 11 a 0, 30 % en peso de nitrógeno, 6 a 15 % en peso de níquel, 15 a 19, 5 % en peso de cromo, 0, 01 a 1, 0 % en peso de vanadio, 1 a 5 % en peso de molibdeno, siendo el resto hierro. El acero moldeado austenítico resistente al calor muestra excelentes características mecánicas tales como la resistencia mecánica, alargamiento, reducción de área y tiempo de fractura provocado por fractura “creep”... [Seguir leyendo]

1. Acero inoxidable austenítico que comprende en porcentaje en masa, C: no más de 0, 02%, Si: no más de 1, 5%, Mn: no más de 2%, Cr: 17 a 25%, Ni: 6 a 30%, Cu: 0, 02 a 4%, N: 0, 02 a 0, 35%, sol. Al: no más de 0, 03% y además contiene uno o varios elementos seleccionados entre Nb: no más de 0, 5%, Ti: no más de 0, 4%, V: no más de 0, 4%, Ta: no más de 0, 2%, Hf: no más de 0, 2% y Zr: no más de 0, 2%, siendo el resto Fe e impurezas, en el que los contenidos de P, S, Sn, As, Zn, Pb y Sb entre las impurezas son P: no más de 0, 04%, S: no más de 0, 03%, Sn no más de 0, 1%, As: no más de 0, 01%, Zn: no más de 0, 01%, Pb: no más de 0, 01% y Sb: no más de 0, 01%, y estando los valores de F1 y F2 definidos respectivamente por las fórmulas siguientes (1) y (2) satisfaciendo las condiciones en las que cada símbolo de elemento de las fórmulas (1) y (2) representan contenido en porcentaje en masa del elemento involucrado.

2. Acero inoxidable austenítico que comprende en porcentaje en masa, C: no más de 0, 02%, Si: no más de 1, 5%, Mn: no más de 2%, Cr: 17 a 25%, Ni: 6 a 13%, Cu: 0, 02 a 4%, N: 0, 02 a 0, 1%, sol. Al: no más de 0, 03% y además contiene uno o varios elementos seleccionados entre Nb: no más de 0, 5%, Ti: no más de 0, 4%, V: no más de 0, 4%, Ta: no más de 0, 2%, Hf: no más de 0, 2% y Zr: no más de 0, 2%, siendo el resto Fe e impurezas, en el que los contenidos de P, S, Sn, As, Zn, Pb y Sb entre las impurezas son P: no más de 0, 04%, S: no más de 0, 03%, Sn: no más de 0, 1%, As: no más de 0, 01%, Zn: no más de 0, 01%, Pb: no más de 0, 01% y Sb: no más de 0, 01%, y los valores de F1 y F2 definidos respectivamente por las siguientes fórmulas (1) y (2) satisfacen las condiciones F1 º0, 075 y 0, 05 º F2 º1, 7-9 x F1;

en las que cada símbolo de elemento en las fórmulas (1) y (2) representa el contenido del porcentaje en masa del elemento involucrado.

3. Acero inoxidable austenítico, según la reivindicación 1 ó 2, que contiene, en porcentaje en masa, uno o varios elementos de uno o varios grupos seleccionados del primer a tercer grupos indicados a continuación, en lugar de una parte de Fe:

Primer grupo: Mo: no más de 5%, W: no más de 5% y Co: no más de 1%; Segundo grupo: no más de 0, 012%; y 35 Tercer grupo: Ca: no más de 0, 02%, Mg: no más de 0, 02% y elemento de tierras raras: no más de 0, 1%.