Sandvik 8R40: Acero inoxidable austenítico estabilizado con niobio para aplicaciones hasta 850 °C

Descripción general

Sandvik 8R40 es un acero inoxidable austenítico, estabilizado con niobio, diseñado para su uso a temperaturas de hasta 850 °C (1560 °F). Este material ofrece una excelente resistencia a la fluencia a alta temperatura y buena resistencia a la corrosión intergranular, lo que lo hace ideal para aplicaciones exigentes en centrales eléctricas, refinerías e industria petroquímica.

Propiedades

Generales

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Densidad	23 °C	7,9 g/cm³
Contenido reciclado		82,1 %	Contenido reciclado promedio

Mecánicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Energía de impacto Charpy	-196 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) y EN 10216-5
Límite de fluencia (10⁴ ciclos)	540 °C	253 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	550 °C	237 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	580 °C	192 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	600 °C	166 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	620 °C	142 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	650 °C	112 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	670 °C	96 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	700 °C	74 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
	800 °C	28 MPa	Valores ISO, a 10 000 h
Límite de fluencia (10⁵ ciclos)	540 °C	186 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	550 °C	172 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	580 °C	135 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	600 °C	115 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	620 °C	97 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	650 °C	74 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	670 °C	61 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	700 °C	48 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
	800 °C	16 MPa	Valores ISO, a 100 000 h
Módulo de elasticidad	20 °C	200 GPa
	100 °C	194 GPa
	200 °C	186 GPa
	300 °C	179 GPa
	400 °C	172 GPa
	500 °C	165 GPa
Alargamiento	23 °C	40 %	Mín.
Dureza Vickers	23 °C	155
Resistencia a la tracción	23 °C	515–690 MPa
Límite elástico Rp0,1	20 °C	250 MPa	Mín.
	50 °C	232 MPa	Mín.
	100 °C	210 MPa	Mín.
	150 °C	195 MPa	Mín.
	200 °C	185 MPa	Mín.
	250 °C	175 MPa	Mín.
	300 °C	167 MPa	Mín.
	350 °C	162 MPa	Mín.
	400 °C	159 MPa	Mín.
	450 °C	156 MPa	Mín.
	500 °C	155 MPa	Mín.
	550 °C	152 MPa	Mín.
	Límite elástico Rp0,2	20 °C	220 MPa	Mín.
50 °C		195 MPa	Mín.
100 °C		175 MPa	Mín.
150 °C		165 MPa	Mín.
200 °C		155 MPa	Mín.
250 °C		147 MPa	Mín.
300 °C		139 MPa	Mín.
350 °C		133 MPa	Mín.
400 °C		129 MPa	Mín.
450 °C		126 MPa	Mín.
500 °C		124 MPa	Mín.
550 °C		118 MPa	Mín.

Térmicas

Propiedad	Temperatura	Valor	Comentario
Coeficiente de expansión térmica	100 °C	1,7 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	200 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	300 °C	1,75 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	400 °C	1,8 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	500 °C	1,85 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	600 °C	1,85 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	700 °C	1,9 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	800 °C	1,95 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	900 °C	1,95 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
	1000 °C	2,0 × 10⁻⁵ 1/K	Para 30 °C hasta la temperatura indicada
Calor específico	20 °C	485 J/(kg·K)
	100 °C	500 J/(kg·K)
	200 °C	515 J/(kg·K)
	300 °C	525 J/(kg·K)
	400 °C	540 J/(kg·K)
	500 °C	555 J/(kg·K)
	600 °C	575 J/(kg·K)
Conductividad térmica	23 °C	14 W/(m·K)
	100 °C	15 W/(m·K)
	200 °C	17 W/(m·K)
	300 °C	18 W/(m·K)
	400 °C	20 W/(m·K)
	500 °C	21 W/(m·K)
	600 °C	23 W/(m·K)

Composición química (peso %)

Elemento	Valor	Comentario
Carbono	0,06 %	Máx.
Cromo	17,5 %
Hierro	Balance
Manganeso	1,8 %
Níquel	11 %
Niobio	0,6 %	Mín. (Nb > 10×C)
Fósforo	0,04 %	Máx.
Silicio	0,4 %
Azufre	0,015 %	Máx.

Propiedades tecnológicas

Áreas de aplicación

Sandvik 8R40 se utiliza para tubos de sobrecalentador en centrales termoeléctricas. También se emplea frecuentemente en tubos de enfriamiento de convertidores de amoníaco, gracias a su buena resistencia a la absorción de nitrógeno y a la corrosión. Debido a su buena resistencia a alta temperatura y a la corrosión por sulfuro de hidrógeno e intergranular, es un material adecuado para tubos de horno en refinerías. La tubería de horno utilizada en la producción de cloruro de vinilo es otro ejemplo de aplicación común.

Conformado en frío

El recocido después del curvado en frío no es normalmente necesario, pero esta decisión debe tomarse considerando el grado de curvado y las condiciones de operación. Si se requiere tratamiento térmico, debe ser de alivio de tensiones o recocido en solución (ver «Tratamiento térmico»).

Propiedades de corrosión

Corrosión general

Sandvik 8R40 tiene, con algunas limitaciones (ácido nítrico), la misma resistencia que el acero no estabilizado ASTM 304, es decir, buena resistencia en:

• Ácidos orgánicos a temperaturas moderadas
• Soluciones salinas, p. ej. sulfatos, sulfuros y sulfitos
• Medios cáusticos a temperaturas moderadas

Generalmente se usa a temperaturas superiores a 500 °C (930 °F), donde la corrosión húmeda no es relevante.

Corrosión intergranular

La estabilización con niobio confiere a Sandvik 8R40 una buena resistencia a la corrosión intergranular.

Corrosión por picaduras y grietas

El acero puede ser sensible a la corrosión por picaduras y grietas incluso en soluciones con contenido de cloruro relativamente bajo.

Corrosión bajo tensión

Los aceros austeníticos son susceptibles a la corrosión bajo tensión. Puede ocurrir a temperaturas superiores a 60 °C (140 °F) si el material está sometido a tensiones de tracción y contacta con ciertas soluciones, especialmente las que contienen cloruros. Estas condiciones de servicio deben evitarse. También deben considerarse las condiciones durante paradas de planta, ya que los condensados formados pueden desarrollar un contenido de cloruro que provoque tanto corrosión bajo tensión como por picaduras.

Corrosión gaseosa

Sandvik 8R40 puede usarse en:

• Aire hasta 850 °C (1560 °F)
• Vapor hasta 750 °C (1380 °F)
• Gas de síntesis (síntesis de amoníaco) hasta aprox. 550 °C (1020 °F)

El comportamiento a fluencia debe considerarse al usar el acero en el rango de fluencia. En gases de combustión que contienen azufre, la resistencia a la corrosión disminuye. En tales entornos, este acero puede usarse a temperaturas de 600–750 °C (1110–1380 °F) según las condiciones de servicio. Factores a considerar: si la atmósfera es oxidante o reductora (contenido de oxígeno) y si hay impurezas como sodio y vanadio.

Tratamiento térmico

Los tubos se entregan en condición de tratamiento térmico. Si se necesita otro tratamiento tras procesamiento adicional, se recomienda:

• Alivio de tensiones: 850–950 °C (1560–1740 °F), 10–15 min, enfriamiento al aire.
• Recocido en solución: 1000–1100 °C (1830–2010 °F), 5–20 min, enfriamiento rápido al aire o agua.

Conformado en caliente

El curvado en caliente se realiza a 1100–850 °C (2010–1560 °F) y debe seguirse de recocido en solución.

Otros

Formas de suministro: Tubo sin costura en 8R40 se suministra en dimensiones hasta 260 mm de diámetro exterior en condición de recocido en solución y decapado blanco o recocido brillante.

Soldadura

La soldabilidad de Sandvik 8R40 es buena. La soldadura debe realizarse sin precalentamiento y el tratamiento térmico posterior normalmente no es necesario. Los métodos de soldadura por fusión adecuados son electrodo revestido (MMA/SMAW) y arco con gas de protección, siendo TIG/GTAW la primera opción.

Para Sandvik 8R40 se recomienda aporte de calor <1,5 kJ/mm y temperatura entre pasadas <150 °C (300 °F).

Metales de aporte recomendados:

• TIG/GTAW o MIG/GMAW
  • ISO 14343 S 19 9 Nb / AWS A5.9 ER347 (p. ej. Exaton 19.9.Nb)
  • ISO 14343 S 19 9 Nb Si / AWS A5.9 ER347Si (p. ej. Exaton 19.9.NbSi)
• MMA/SMAW
  • ISO 3581 E 19 9 Nb R / AWS A5.4 E347-17 (p. ej. Exaton 19.9.NbR)
  • ISO 14343 S 19 9 Nb / AWS A5.9 ER347 (p. ej. Exaton 19.9.LNb) — electrodos de hilo o banda para revestimiento de tuboplacas y vasos de alta presión cuando se requiere resistencia a la corrosión igual a la de Sandvik 8R40.