1. Para una aplicación estructural de alta-temperatura en un horno (por ejemplo, una canasta de tubo radiante), se debe elegir entre placa Inconel 600 e Incoloy 800H. ¿Cuáles son los factores metalúrgicos clave que llevarían a la selección de Incoloy 800H?
La selección de Incoloy 800H se debe a su superior resistencia a la rotura por fluencia-a temperaturas superiores a 1100 grados F (593 grados).
Inconel 600 es una aleación-de níquel-cromo reforzada con solución sólida. Tiene buena resistencia a la oxidación pero depende únicamente de la fuerza de su matriz. A temperaturas muy altas, se deformará más fácilmente bajo carga constante (fluencia).
Incoloy 800H es una aleación de hierro-níquel-cromo. La designación "H" significa:
Contenido de carbono controlado (0,05-0,10%): este carbono permite la formación de carburos estables dentro del grano y en los límites del grano durante el servicio, lo que fortalece la estructura contra la deformación por fluencia.
Recocido en solución para un tamaño de grano grueso: La placa se trata para que tenga un tamaño de grano ASTM de 5 o más grueso. Menos límites de grano significan un camino más largo para que se propaguen las grietas por fluencia, lo que extiende significativamente la vida útil bajo carga a temperatura.
Para un componente-que soporta carga como una canasta, la resistencia a la fluencia es la propiedad definitoria. Incoloy 800H está diseñado específicamente para esto, mientras que Inconel 600 es más adecuado para protección térmica sin-carga-o aplicaciones donde se necesita su resistencia específica a la corrosión.
2. La vasija de un reactor químico requiere un revestimiento de placa de aleación de níquel para manejar ácido sulfúrico caliente y contaminado. ¿Por qué Hastelloy C-276 sería una opción preferida sobre Inconel 625 para este exigente servicio?
Si bien ambos son excelentes, a menudo se prefiere Hastelloy C-276 para este servicio debido a su química optimizada para reducir los ácidos y su resistencia superior a la corrosión localizada.
El medio ambiente: El ácido sulfúrico caliente y contaminado es unreduciendoácido. Los contaminantes (p. ej., cloruros, iones férricos) pueden introducir potencial oxidante y aumentar el riesgo de picaduras.
Inconel 625: obtiene una resistencia significativa del niobio y molibdeno. Sin embargo, en ácidos reductores muy agresivos, su rendimiento, aunque bueno, puede ser igualado o superado por otras aleaciones.
Hastelloy C-276:
Mayor contenido de molibdeno (~15-16 % frente a . 8-10 % en 625): el molibdeno es el elemento clave para resistir ácidos reductores como el sulfúrico y el clorhídrico. El mayor contenido en C-276 proporciona un mayor margen de seguridad.
Adición de tungsteno (~3-4,5%): el tungsteno mejora aún más la resistencia a los ácidos reductores y a las picaduras.
Bajo contenido de carbono/silicio: minimiza la formación de fases dañinas durante la soldadura, lo que significa que exhibe una excelente resistencia a la corrosión-soldada sin un tratamiento térmico posterior-a la soldadura. Esto es fundamental para fabricar un recipiente grande.
Para los ambientes químicos más agresivos e impredecibles, particularmente aquellos que involucran ácidos y cloruros reductores, la química equilibrada y la soldabilidad de Hastelloy C-276 lo convierten en la opción más robusta y confiable.
3. Al fabricar un recipiente a presión con placa de Inconel 718, la secuencia del tratamiento térmico es fundamental. ¿Por qué el componente debe ser tratado con solución y envejecido?después¿Están completas las principales operaciones de soldadura y conformado?
Inconel 718 es una aleación -endurecible por envejecimiento (endurecida por precipitación-). Su inmensa fuerza no es inherente, sino que se "desbloquea" mediante un tratamiento térmico específico de dos-pasos.
Tratamiento de solución: La placa se calienta a una temperatura alta (~1700-1850 grados F / 927-1010 grados) para disolver todas las fases de fortalecimiento (principalmente gamma prima y gamma doble prima) en una solución sólida homogénea, luego se enfría rápidamente. En este estado, el material es relativamente blando y dúctil, ideal para soldar y formar.
Tratamiento de envejecimiento: el componente se calienta a una temperatura más baja (~1325-1450 grados F/718-788 grados) y se mantiene durante un tiempo preciso. Esto hace que las fases de fortalecimiento precipiten como partículas finas y uniformemente dispersas por toda la matriz, lo que aumenta drásticamente la resistencia y la dureza.
Si envejece-primero endurece y luego suelda:
El calor de la soldadura sobre-envejecería la microestructura en la-zona afectada por el calor (HAZ), disolviendo los precipitados cuidadosamente formados.
Esto crea una "zona blanda" con una resistencia significativamente menor y diferentes propiedades junto a la soldadura, convirtiéndose en un sitio potencial de falla bajo presión.
También puede aumentar drásticamente la susceptibilidad a sufrir grietas por deformación-durante la soldadura.
Therefore, the correct sequence is: Fabricate (cut, form, weld) in the soft, solution-treated condition ->Realice el tratamiento y envejecimiento de la solución final en todo el conjunto terminado. Esto garantiza una microestructura homogénea y de alta-resistencia en todo el recipiente.
4. Para un sistema de manejo de agua de mar, la placa Monel 400 a menudo se especifica para componentes críticos de bombas y válvulas. ¿Qué combinación de propiedades específicas lo hace superior a muchos aceros inoxidables en este entorno y cuál es su vulnerabilidad a la corrosión significativa?
R: La superioridad de Monel 400 en agua de mar se debe a su combinación de excelente resistencia a la corrosión y alta resistencia.
Propiedades superiores:
Excelente resistencia al flujo de agua de mar: resiste la corrosión y, lo que es más importante, el ataque por impacto y el daño por cavitación mejor que los aceros inoxidables.
Alta resistencia a la bioincrustación: el contenido de cobre (~31 %) proporciona una toxicidad inherente a los organismos marinos, lo que reduce la adhesión de percebes y mejillones.
Inmunidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) por cloruro: su alto contenido de níquel lo hace inmune a este modo de falla común para los aceros inoxidables en soluciones calientes de cloruro.
Vulnerabilidad significativa:
La principal vulnerabilidad de Monel 400 es su pobre desempeño en ambientes ácidos oxidantes. Es rápidamente atacado por:
Ácido nítrico
Ácidos clorhídrico y sulfúrico aireados
Soluciones que contienen iones férricos (Fe³⁺) o cúpricos (Cu²⁺), que son oxidantes fuertes.
En estas condiciones, la película protectora pasiva se rompe y la velocidad de corrosión se vuelve inaceptablemente alta. Para tales servicios, se necesitaría una aleación más noble como Hastelloy C-276 o Titanio.
5. Un diseñador puede elegir entre una placa de Incoloy 800 y una placa de Inconel 600 para una placa de tubería de intercambiador de calor. El lado de la carcasa verá vapor y el lado del tubo transportará un fluido de proceso rico en cloruro-. ¿Cuál es la principal razón técnica para seleccionar Inconel 600 para este componente?
La razón principal es la inmunidad del Inconel 600 al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro (Cl-SCC) del fluido del lado del tubo-, combinada con su suficiente resistencia y estabilidad en el lado del vapor.
La amenaza Cl-SCC: la placa tubular es un componente crítico y grueso perforado para cientos de tubos. Un fracaso aquí sería catastrófico. El fluido rico en cloruro-del lado del tubo puede concentrarse en las grietas y, cuando está caliente, crea un ambiente perfecto para el Cl-SCC en materiales susceptibles.
Incoloy 800: si bien tiene una buena resistencia a la corrosión general, su menor contenido de níquel (~32 %) en comparación con el Inconel 600 (~72 %) lo hace teóricamente susceptible al Cl-SCC en condiciones severas y concentradas, especialmente en un estado estresado (tensiones residuales del mecanizado y laminado en tubos).
Inconel 600: Con su altísimo contenido de níquel, es prácticamente inmune al Cl-SCC. Esto proporciona un margen de seguridad mucho mayor y más confiable para la integridad de todo el intercambiador de calor.
Si bien Incoloy 800 es un material excelente, para un componente crítico no-reemplazable como una placa tubular expuesta a cloruros, la resistencia definitiva al Cl-SCC del Inconel 600 lo convierte en la opción más conservadora y técnicamente sólida para mitigar el riesgo de falla primaria.
