Soldadura de material P91 y electrodo / masilla TIG-MIG para P91

¿Qué es el acero P91?

P91 o comúnmente conocido como 9Cr-1Mo-V es un acero de aleación ferrítico mejorado con resistencia a la fluencia (CSEF). Estos aceros aleados están diseñados para conservar la resistencia a temperaturas extremadamente altas. El material P91 significa 9 por ciento de cromo, 1 por ciento de molibdeno y vanadio o comúnmente conocido como acero 9Cr-1Mo-V en plantas de petróleo y gas / energía.

El P91 se utiliza en tuberías de vapor de alta temperatura y alta presión, no solo porque retiene la resistencia a temperaturas elevadas, sino también porque resiste fallas debido a la “fluencia”, que es la tendencia de un material sólido a moverse lentamente o deformarse permanentemente bajo la influencia. de tensiones mecánicas. P91 también resiste la corrosión mejor que las aleaciones de acero utilizadas anteriormente en estas aplicaciones. Debido a estas ventajas, P91 se usa ampliamente en aplicaciones de generación de energía, como líneas de vapor de alta presión.

El material se designa como P91 para tubería, T91 para el tubo, F91 para forja, C12 A para fundición, etc.

Los CSEF son una familia de aceros ferríticos cuya resistencia a la fluencia se mejora mediante la creación de una condición precisa de microestructura, específicamente martensita o bainita, que se estabiliza durante el revenido mediante la precipitación controlada de carburos, carbo-nitruros u otras fases estables resistentes a la manipulación. Y es diferente de otros aceros al Cr-Mo.

Especificación de material para suministro

Número ASME P de material P91:  15E, Grupo 1

ASTM-182 F91, ASTM-213 T91, ASTM-217 C12A, ASTM-234 WP91, 

ASTM-335 P91, ASTM-336 F91, ASTM-356 12A, ASTM-369 FP91, ASTM-387 91 Cl.2, ASTM-691 91 etc.

Propiedades químicas de P91

ElementoCMinnesotaPAGSSiCrMesOtros
Contenido, %0.08-0.120,30-0,60≤0.020≤0.0100,20-0,508.00-9.500.85-1.05*

* V: 0.18-0.25, N: 0.030-0.070, Ni: ≤0.040, Al: ≤0.020, Cb: 0.06-0.10, Ti: ≤0.01, Zr: ≤0.01.

Propiedades mecánicas de P91

EstándarCalificaciónFuerza de rendimiento min.
MPa [ksi]
Resistencia a la tracción min.
MPa [ksi]
Alargamiento min.
%
Dureza Max.
media pensión
ASTM A213 / A335T91 / P91415 [60]585 [85]20250

Cómo soldar material P91

El grado 91 (también conocido como P91) es un material especialmente modificado con cromo al 9%, molibdeno al 1% y mejorado con vanadio (9Cr-1MoV). Dado que P91 está modificado con vanadio, níquel, aluminio, niobio y nitrógeno, desarrolla una dureza muy alta.
Los elementos residuales atrapados en este acero, como fósforo, azufre, plomo, estaño, cobre, antimonio y otros elementos, se segregarán en los límites del grano durante la solidificación de la soldadura y, dado que el metal de soldadura es muy duro, se agrietará bastante. fácilmente. Soldar material P91 es una tarea tediosa. El material de soldadura P91 generalmente requiere precalentamiento en la junta, manteniendo la temperatura entre pasadas, horneado con hidrógeno y tratamiento térmico posterior a la soldadura. Si el material se enfría por debajo de la temperatura mínima de precalentamiento entre pasadas, pueden surgir problemas de sujeción o el hidrógeno puede contaminar la soldadura. La fragilización por hidrógeno puede provocar el agrietamiento en frío de la soldadura terminada.

soldadura p91

1. Selección de consumibles de soldadura para soldadura P91:

Otra clave del éxito al soldar P91 es elegir el metal de aportación adecuado para la aplicación. El desempeño de las soldaduras P91 depende de tener la composición química correcta en el metal de soldadura; por lo tanto, se recomienda encarecidamente que los metales de aportación se compren con informes de prueba que muestren el análisis químico real para la combinación específica de calor / lote que se haya comprado.

Además, controlar el hidrógeno en la soldadura para evitar el agrietamiento inducido por hidrógeno es importante con cualquier aleación de alta resistencia, y P91 no es una excepción. Busque metales de relleno con bajo contenido de hidrógeno diseñados para usarse con materiales de cromo-molibdeno de alta resistencia.

Las hojas de datos de todos los metales de aporte de cromo-molibdeno deben proporcionar una designación típica de factor X para el producto. Esta fórmula mide la resistencia de una pieza soldada a la fragilización por temple. El número se calcula a partir de las cantidades de cuatro contaminantes clave (elementos) en el acero: fósforo, antimonio, estaño y arsénico, que juntos tienen el mayor impacto en la susceptibilidad de una soldadura a la fragilización por temple. Aquí está la fórmula:  X = (10P + 5Sb + 4Sn + As) / 100 .

Es especialmente importante conocer el factor X de un metal de aportación al soldar ciertos aceros al cromo-molibdeno, como el P91. Busque un metal de aportación con un factor X por debajo de 15 para aplicaciones de soldadura P91.

Soldadura P91

2. Precalentamiento y entrepaso para material P91:

Se debe aplicar y mantener una temperatura de precalentamiento de un mínimo de 204 ° C durante el proceso de soldadura. El calentamiento se realizará mediante el método de resistencia eléctrica / calentadores de inducción para permitir un calentamiento uniforme. Se aplicará la misma temperatura de precalentamiento para la soldadura por puntos. La temperatura entre pasadas debe ser de 600 ° F (315 ° C) como máximo para la soldadura de material P91.

Temperatura de precalentamiento recomendada para material de grado 91 según varios códigos y estándares:

205 ° C (Apéndice “R” no obligatorio, ASME Sección VIII Div.1)

200 ° C (Tabla 131.4.1-1, ASME B31.1 y Tabla 330.1.1 de ASME B31.3)

150 ° C para espesores ≤13 mm y 205 ° C para espesores> 13 mm (Tabla PW-38-1, ASME Sección 1)

Puede utilizar nuestra  Calculadora de precalentamiento de soldadura en línea  para encontrar la temperatura de precalentamiento adecuada para la variedad de materiales según la química de la aleación, el espesor de la placa y el nivel de hidrógeno.

Mire nuestro  video de YouTube  para aprender qué es precalentamiento, entre pasadas y postcalentamiento.

3. Tratamiento térmico posterior a la soldadura:

Temperatura PWHT según varios códigos y estándares:

1. 705-785 ° C (según la Tabla PW-39-5, ASME Sección 1)

2. 705 ° C Mínimo y para Máx. temperatura consulte a continuación (según la Tabla UCS 56-11, ASME Sección VIII Div.1)

Para soldaduras hechas con metal de aportación de Grado 91 correspondiente (por ejemplo, AWS A.5.5 E90xx-B91, ISO EN CrMo91), la temperatura máxima de mantenimiento se determinará de la siguiente manera:

1. Si el contenido de Ni + Mn del metal de aportación ≤ 1,0%, la temperatura máxima de PWHT será de 790 ° C.

 2. Si el contenido de Ni + Mn del metal de aportación> 1,0% pero ≤ 1,2%, el máx. La temperatura PWHT será de 780 ° C.

 3. Si el contenido de Ni + Mn del metal de aportación> 1,2%, la temperatura máxima de PWHT será al menos 10 ° C por debajo de la temperatura de transformación crítica más baja (Ac1).

4. 705-775 ° C (Tabla 132.1.1-1, ASME B31.1 y Tabla 331.1.1 de ASME B31.3).

La temperatura PWHT recomendada para el material P91 es de 740 a 760 ° C (1375 a 1425 ° F) con un tiempo de mantenimiento mínimo de 2 horas.