Aliatge 904L (UNS N08904): el 4,5% de molibdè súper austenític

Tots els enginyers de la planta han vist com una canonada de 316L fallava en un deure que segons el full de dades hauria de funcionar. La picada comença en una soldadura, o sota una junta, o en un punt de clorur estancat, i en una temporada la línia s'està filtrant. La resposta estàndard és pujar un graó, i per a una gran part d'aquests deures, el següent graó correcte no és un grau de molibdè del 6% i no és un dúplex.

Es tracta d'Aloy 904L, l'acer inoxidable súper austenític de molibdè al 4,5% que es troba entre la família 316 i els aliatges 6Mo, i que porta l'àcid sulfúric, l'àcid fosfòric humit i les funcions d'aigua de mar calenta que derroten els austenítics estàndard.

Aquesta pàgina documentaAliatge 904L (UNS N08904, W.Nr 1.4539)- la química, les propietats mecàniques, l'embolcall de corrosió i les normes de fabricació que s'apliquen a la canonada i la placa 904L.

Què és el 904L i on es troba a la família d'acer inoxidable

Aliatge 904Lés un acer inoxidable austenític de baix carboni i alt aliatge amb una química que el situa a la categoria "súper austenític": aproximadament un 23-28% de níquel, un 19-23% de crom, un 4-5% de molibdè i un 1-2% de coure.

El coure és l'element de la signatura. En combinació amb el molibdè, el coure dóna al 904L la seva inusual resistència a l'àcid sulfúric, perquè el coure suprimeix la dissolució activa de l'acer en medis àcids reductors.

L'alt contingut de níquel -més del doble que el 316L- ofereix la resistència de l'aliatge a l'esquerda per corrosió per tensió de clorur que simplement no té el 316L. El resultat és un grau inoxidable que maneja un ampli embolcall corrosiu sense el preu dels aliatges de molibdè al 6% ni les restriccions de fabricació dels graus dúplex.

Composició química segons ASTM B677

Els límits d'anàlisi de calor següents segueixen ASTM B677 per a canonades sense soldadura 904L (l'especificació ASTM B625 cobreix la placa i ASTM B673 cobreix la canonada soldada). El níquel és del 23,0 al 28,0% i el saldo és de ferro.

Tres files mereixen atenció. El màxim de carboni del 0,020% significa que l'aliatge es subministra en condicions baixes en carboni, de manera que no es sensibilitza durant la soldadura i la zona afectada per la calor manté la seva resistència a la corrosió sense un recuit de solució després de la soldadura, un avantatge decisiu en les canonades fabricades al camp.

La fila de coure a l'1,0-2,0% és l'element que fa que 904L sobresurti en àcid sulfúric, perquè el coure és el reductor clàssic de les taxes de corrosió en ambients àcids reductors. La fila de níquel al 23,0-28,0% és el que empeny la resistència al clorur SCC de l'aliatge molt per sobre de la família 316: a mesura que el contingut de níquel augmenta aproximadament el 20%, la matriu austenítica es torna cada cop més immune a l'esquerdament per corrosió de clorur.

Propietats mecàniques

ASTM B677 requereix les següents propietats de tracció mínimes per a la canonada sense soldadura 904L en condicions de recuit de solució, que és la condició de lliurament estàndard:

904L és un aliatge austenític, el que significa que comparteix les virtuts austenítiques: és totalment no magnètic, conserva la ductilitat i la tenacitat fins a temperatures criogèniques, i és soldable i conformable amb tècniques ordinàries d'acer inoxidable austenític. El seu límit elàstic és comparable al 316L, de manera que l'aliatge no es compra per resistència: es compra per resistència a la corrosió i la paret de disseny s'estableix per la resistència a la corrosió i la resistència a la picada en lloc del càlcul de la pressió.

Propietats físiques

La densitat de 904L és de 8,0 g/cm³ i el rang de fusió és d'aproximadament 1300-1390 graus. L'aliatge té un mòdul d'elasticitat proper a 185 GPa a temperatura ambient, lleugerament superior a 316L a causa de l'augment del contingut de níquel i molibdè.

 

La seva conductivitat tèrmica és una mica més baixa que la dels austenítics estàndard, uns 12,4 W/m·K a 100 graus, que importa en el disseny de l'intercanviador de calor on la paret del tub contribueix a la resistència a la transferència de calor.

L'embolcall de corrosió: on 904L guanya la feina

El cas comercial del 904L es basa en tres deures de corrosió, i cadascun és un mode de fallada documentat de la família 316:

Per al comprador, la línia pràctica és aquesta: quan el 316L ha fallat o és marginal en servei d'àcid sulfúric o fosfòric, en servei de clorur càlid o en entorns sensibles a SCC, 904L és l'augment rendible.

Ofereix la major part del benefici de corrosió dels aliatges de molibdè del 6% amb un recàrrec d'aliatge significativament més baix, i ho fa en una estructura totalment austenítica que solda i es forma com un inoxidable estàndard. El cas del límit és aigua de mar càlida contínua: el 904L funciona, però no és la millor opció allà, i l'enginyer de disseny hauria de passar a un grau 6Mo o un aliatge de níquel per a aquesta funció.

Estàndards de fabricació i formes de producte

904L es subministra amb les especificacions següents, seleccionades per forma de producte:

• ASTM B677 / ASME SB-677 - canonada sense soldadura
• ASTM B673 / ASME SB-673 - canonada soldada
• ASTM B625 / ASME SB-625 - placa, làmina i tira
• ASTM B649 / ASME SB-649 - barres i peces forjades
• EN 10216-5 / EN 10217-7 - equivalents europeus (1.4539)

Com que el 904L és un aliatge totalment austenític, la ruta de fabricació reflecteix el 316L: la canonada es perfora o s'enrotlla en calent, després es recuita i s'apaga la solució, amb la temperatura de recuit normalment entre 1090 i 1175 graus.

El baix contingut de carboni es manté a través de la massa fosa i el producte acabat es subministra en estat recuit, decapat i passivat. La canonada sense soldadura ASTM B677 està disponible en tota la gamma de dimensions estàndard i personalitzades, i la placa per B625 es subministra en gruixos des de xapa fina fins a placa pesada per a la construcció d'embarcacions.

Aplicacions típiques

Aliatge 904Ls'especifica en els serveis següents:

• Línies de producció i manipulació d'àcid sulfúric, inclosos els sistemes de dilució i emmagatzematge
• Plantes d'àcid fosfòric de procés humit: evaporadors, línies de transferència i parts internes del reactor
• Sistemes de refrigeració d'aigua de mar i intercanviadors de calor on 316L és marginal
• Plantes de procés químic que manipulen clorurs i àcids reductors barrejats
• Plantes de lleixiu de pasta i paper
• Equips farmacèutics i de química fina on la puresa del producte impulsa la selecció de materials

En cada servei, l'especificació es basa en una fallada documentada d'un grau inferior, i es selecciona 904L perquè tanca la bretxa sense les penalitzacions de fabricació del dúplex o el cost dels aliatges de 6Mo i níquel. Per a la construcció de vaixells i dipòsits, la placa 904L és una especificació estàndard per a l'emmagatzematge d'àcid sulfúric i per a la canalització del producte B677 sense costures és l'opció predeterminada per a les línies de procés.

Soldadura i fabricació

904L solda amb les mateixes pràctiques de botiga que 316L: GTAW i GMAW amb farciment coincident, no requereix preescalfament i normalment no requereix tractament tèrmic posterior a la soldadura perquè el baix contingut de carboni evita la sensibilització.

La combinació del metall de farciment amb AWS A5.9 ERNiCrMo-3 (farcit tipus 625) o la classificació específica de farciment 904L s'utilitza habitualment per igualar la resistència a la corrosió del metall de soldadura i, quan l'aplicació ho requereix, la soldadura es fa amb un farciment a base de níquel per garantir la resistència a la picada de la junta.

L'aliatge és totalment austenític, de manera que és sensible a l'esquerdament en calent si la soldadura es fa amb una aportació de calor excessiva; s'aplica la pràctica austenítica estàndard de temperatura interpass controlada i baixa entrada de calor. El conformat en fred és senzill amb eines estàndard d'acer inoxidable i la taxa d'enduriment de l'aliatge és moderada.

Què s'ha d'especificar a la comanda

Per obtenir un lliurament net de 904L, la consulta hauria d'indicar el següent:

• Estàndard i forma: "tuba sense soldadura a ASTM B677", "placa a ASTM B625", UNS N08904 / 1.4539
• Mida en el sistema correcte: NPS + programació per a canonada, OD x paret o gruix x amplada x llargada per a la placa
• Condició: recuit en solució, decapat, passivat
• Certificat: EN 10204 3.1, amb PMI i l'examen requerit

PMF

P: El 904L és un acer inoxidable dúplex?
R: No. 904L és totalment austenític amb una estructura cúbica centrada en la cara, com ara 316L. Porta més níquel i molibdè que el 316L, però no és un grau dúplex i no té l'estructura de dues fases de 2205 o 2507.

P: Per a què serveix el 904L?
R: Principalment per a l'àcid sulfúric, l'àcid fosfòric de procés humit i el servei de clorur càlid on el 316L falla per picades, corrosió per escletxes o esquerdes per corrosió per tensió de clorur. És comú en plantes de fertilitzants, manipulació d'àcids i sistemes de refrigeració d'aigua de mar.

P: Què és el PREN de 904L?
R: Aproximadament 34, calculat a partir d'un 19-23% de crom, un 4-5% de molibdè i fins a un 0,10% de nitrogen. Això està molt per sobre de 316L (uns 24) i per sota dels graus de 6Mo (uns 41-44).

P: El 904L resisteix l'esquerda per corrosió per tensió de clorur?
R: Sí, molt millor que 316L. El contingut de níquel del 23-28% situa la matriu austenítica per sobre del llindar de susceptibilitat SCC per a la majoria dels entorns de clorur, tot i que no és immune en les condicions més severes.

P: Es pot soldar 904L sense tractament tèrmic posterior a la soldadura?
A: Sí. El contingut màxim de carboni del 0,020% evita la sensibilització del carbur a la zona afectada per la calor, de manera que la junta soldada conserva la seva resistència a la corrosió. El farciment coincident o a base de níquel s'utilitza per combinar el rendiment del metall de soldadura.

P: Quina diferència hi ha entre 904L i 254SMO?
R: 254SMO és un grau de molibdè al 6% (UNS S31254) amb una major resistència a la picada i una major resistència, destinat a aigua de mar calenta i clorurs agressius. 904L (4-5% Mo) és menys costós i excel·lent en el servei d'àcid sulfúric i fosfòric. L'elecció es fa en el medi: punts àcids a 904L, punts d'aigua de mar càlida a 6Mo.

Contacta ara