ES2567042T3 - Aleación a base de níquel - Google Patents

Abstract

Una aleación a base de Ni, que, en porcentaje en peso, contiene C: no más del 0,03%, Si: del 0,01 al 0,5%, Mn: del 0,01 al 1,0%, P: no más del 0,03%, S: no más del 0,01%, Cr: de no menos del 20% a menos del 30%, Ni: de más del 40% a no más del 60%, Cu: de más del 2% a no más del 5,0%, Mo: del 5,0 al 10%, Al: del 0,005 al 0,5%, W: del 0,2 al 10% y N: de más del 0,02% a no más del 0,3% y opcionalmente uno o más elementos elegidos entre Ca: no más del 0,01% y Mg: no más del 0,01%, siendo el resto Fe e impurezas, en la que se cumple la siguiente expresión (1): 0,5Cu + Mo <= 7 (1), en la que cada símbolo de elemento de la expresión (1) representa el contenido del elemento en cuestión en porcentaje en peso.

Description

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DESCRIPCION

Aleacion a base de mquel Ambito tecnico

La presente invencion se refiere a una aleacion a base de Ni. Mas en particular, la presente invencion se refiere a una aleacion a base de Ni que tiene una excelente resistencia a la corrosion en entornos corrosivos severos que contienen acidos reductores, p. ej. el acido clorhndrico (HCl) y acido sulfurico (H2SO4). En particular, se refiere a una aleacion a base de Ni muy resistente a la corrosion, que es indicada como material para varios tipos de elementos estructurales, por ejemplo los intercambiadores de calor refrigerados con aire y los precalentadores de aire empleados en las refinenas de petroleo, plantas petroqmmicas y similares asf como los de las instalaciones de desulfuracion de gases de combustion, humos de combustion, chimeneas y similares en plantas termicas de generacion de electricidad.

Antecedentes de la invencion

En los intercambiadores de calor refrigerados con aire y los precalentadores de aire empleados en las refinenas de petroleo, las plantas petroqmmicas y similares asf como en las instalaciones de desulfuracion de gases de combustion empleados en las plantas termicas de generacion de electricidad, etc., cuando se enfnan los gases de combustion se generan no solo el acido sulfurico, sino tambien un acido reductor, que tiene un efecto muy corrosivo, por ejemplo el acido clorhndrico, etc. Por esta razon ha sido imposible evitar la aparicion de la corrosion de las aleaciones resistentes a la corrosion basadas en el Fe, como son los aceros aleados convencionales de baja concentracion y los aceros inoxidables.

Por ello, en anos recientes, en algunos de los equipos de desulfuracion y similares, se han empleado aleaciones a base de Ni que tienen una resistencia al acido sulfurico notablemente mejor que las aleaciones a base de Fe. En concreto se han empleado aleaciones a base de Ni comerciales, que contienen Cr, Mo y W en una proporcion de 20% de Cr - 15% de Mo - 4% de W como composicion qmmica basica, por ejemplo el Hastelloy C22 y el Hastelloy C276 (“Hastelloy” es una marca registrada), la aleacion a base de Ni que contiene del 16 al 27% de Cr, del 16 al 25% de Mo y del 1,1 al 3,5% de Ta, que se ha descrito en el documento de patente 1, etc.

Como aleaciones muy resistentes a la corrosion se describen, por ejemplo en los documentos de patente 2 y 3, aleaciones austenfticas empleadas en los incineradores de residuos y similares. En el documento de patente 4 se describe un acero inoxidable austenftico para instalaciones de desulfuracion de gases de combustion y para plantas potabilizadoras de agua marina, que es excelente en resistencia a la corrosion en fisuras y en la procesabilidad en caliente. Ademas, en los documentos de patente 5 y 6 se describen aceros inoxidables austenfticos que son excelentes en resistencia a la corrosion a temperaturas elevadas, que son indicados para las plantas potabilizadoras de agua marina y para los intercambiadores de calor de los incineradores.

Por otro lado, en el documento de patente 7 se describen una junta soldada de acero austenftico y un material de soldadura, que son excelentes en resistencia al craqueo por soldadura y en resistencia a la corrosion por acido sulfurico. Ademas, en el documento de patente 8 se describe una aleacion de Ni-Cr-Mo-Cu que es excelente en resistencia a la corrosion por acido sulfurico y al tratamiento humedo con acido fosforico.

En la patente JP05-247597A se describe un acero inoxidable austenftico de aleacion elevada, para el uso en la planta de lavado de los humos de incinerador que contienen simultaneamente iones de acido sulfurico, iones de haluros y iones de metales oxidantes, pero en ella no se dice nada de asegurar una resistencia excelente a la corrosion contra entornos que contienen no solo acido sulfurico sino tambien acido clortndrico.

documento de patente 1: JP 8-3666 A documento de patente 2: JP 5-195126 A documento de patente 3: JP 6-128699 A documento de patente 4: JP 10-60603 A documento de patente 5: JP 2002-96111 A documento de patente 6: JP 2002-96171 A documento de patente 7: JP 2001-107196 A documento de patente 8: JP 2004-19005 A

Descripcion de la invencion

Problemas que se pretenden resolver con la invencion

Las aleaciones comerciales a base de Ni, por ejemplo el Hastelloy C22 y el Hastelloy C276 y la aleacion a base de Ni propuesta en el documento de patente 1 contienen grandes cantidades de elementos de aleacion caros y por ello

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es imposible evitar un aumento de los costes. Ademas, todas estas aleaciones a base de Ni tienen una mala procesabilidad; es diffcil transformarlas en los elementos estructurales deseados.

La resistencia a la corrosion en entornos que contienen cloruros se ha tornado en consideracion solamente en las aleaciones y aceros propuestos en los documentos de patente de 2 a 6 y no se ha llevado a cabo ninguna comprobacion acerca de su aplicacion a entornos corrosivos severos que contengan acidos reductores, por ejemplo acido clorhudrico y acido sulfurico.

Ademas, en el caso de los materiales propuestos en los documentos de patente 7 y 8, no se ha realizado ningun estudio sobre la resistencia a la corrosion que incluya la corrosion causada por el acido clorhudrico.

La presente invencion se ha efectuado con vista al estado antes mencionado de los temas. Un objeto de de la presente invencion consiste en proporcionar una aleacion a base de Ni, que tenga una excelente resistencia a la corrosion, equivalente a la que tienen las aleaciones a base de Ni que llevan contenidos elevados de Mo, por ejemplo el Hastelloy C22 y el Hastelloy C276, en entornos corrosivos severos que contienen acidos reductores, por ejemplo acido clorhudrico y acido sulfurico, que tenga ademas una excelente procesabilidad y por fin que no sea cara.

Medios para resolver los problemas

Con el fin de conseguir el objetivo recien descrito, los inventores presentes han realizado varios estudios y ensayos. Como resultado de ellos, los inventores presentes han obtenido en primer lugar los resultados siguientes (a) y (b).

(a) En los entornos que contienen acidos reductores, por ejemplo acido clorhudrico y acido sulfurico, normalmente no se forman pelfculas de pasivado estables en las superficies de una aleacion a base de Ni y, por lo tanto, se produce una corrosion general. Sin embargo, en el caso de las aleaciones con contenidos mas altos de Mo, por ejemplo el Hastelloy C22 y el Hastelloy C276, se forman pelfculas delgadas y densas de pasivado en las superficies de las aleaciones a base de Ni y, por consiguiente, se mejora la resistencia a la corrosion.

(b) El aumento del contenido de Mo de una aleacion a base de Ni se traduce no solo en un aumento de los costes, sino ademas en un deterioro de la soldabilidad y la procesabilidad, ya que algunas veces pueden formarse compuestos intermetalicos, por ejemplo una fase sigma (a), etc. debido a la segregacion del Mo.

Por lo tanto, los inventores presentes han estudiado aleaciones a base de Ni que conservan una buena procesabilidad y al mismo tiempo proporcionan resistencia a la corrosion equivalente a la de las aleaciones a base de Ni que tienen contenidos elevados de Mo, por ejemplo el Hastelloy C22 y el Hastelloy C276, controlando el contenido de Mo y situandolo en un 10% o menos en porcentaje en peso y empleando otros elementos. Como resultado de ello, los inventores han obtenido el hallazgo siguiente (c).

(c) Es posible lograr la formacion de pelfculas delgadas y densas de pasivado en las superficies de una aleacion a base de Ni que incluya Cu.

Por consiguiente, con el fin de reducir los costes, los inventores presentes han estudiado tambien la resistencia a la corrosion causada por el acido sulfurico y la resistencia a la corrosion causada por el acido clorhudrico empleando varias aleaciones a base de Ni, cuyos contenidos de Ni estan controlados y se situan entre el 40 y el 60% en porcentaje en peso y que contienen del 20 al 30% de Cr, Cu y Mo empleando como composicion basica una composicion de Ni-Cr-Cu-Mo.

Como resultado de ello, los inventores presentes han obtenido el hallazgo siguiente (d).

(d) Asegurando no solo que los contenidos de Mo y Cu esten controlados a tttulo individual, sino tambien que los contenidos de estos elementos cumplan la ecuacion 0,5Cu + Mo > 7, es posible alcanzar una excelente resistencia a la corrosion en aquellos entornos que contengan no solo acido sulfurico sino tambien acido clorhudrico.

La aleacion a base de Ni segun la presente invencion se ha generado en base a los hallazgos recien descritos.

Los principales puntos de la presente invencion son las aleaciones a base de Ni descritas en los siguientes apartados de [1] a [3].

[1] Una aleacion a base de Ni, que, en porcentaje en peso, esta formada por C: no mas del 0,03%, Si: del 0,01 al 0,5%, Mn: del 0,01 al 1,0%, P: no mas del 0,03%, S: no mas del 0,01%, Cr: de no menos del 20% a menos del 30%, Ni: de mas del 40% a no mas del 60%, Cu: de mas del 2% a no mas del 5,0%, Mo: del 5,0 al 10%, Al: del 0,005 al 0,5%, W: del 0,2 al 10% y N: de mas del 0,02% a no mas del 0,3% y opcionalmente uno o mas elementos elegidos entre Ca: no mas del 0,01% y Mg: no mas del 0,01%, siendo el resto Fe e impurezas, en la cual se cumple la siguiente expresion (1):

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0,5Cu + Mo > 7 (1),

en la que cada sfmbolo de elemento de la expresion (1) representa el contenido del elemento en cuestion en porcentaje en peso.

La invencion recien mencionada en [1] referida la aleacion a base de Ni se entendera como “la presente invencion”. Efectos de la invencion

La aleacion a base de Ni de la presente invencion tiene una excelente resistencia a la corrosion, equivalente a la de las aleaciones a base de Ni que tienen contenidos elevados de Mo, por ejemplo el Hastelloy c22 y el Hastelloy C276, en entornos corrosivos severos que contienen acidos reductores, por ejemplo acido clortndrico y acido sulfurico, junto con una excelente procesabilidad. Por esta razon, la aleacion a base de Ni puede emplearse de modo conveniente como material de coste bajo para diversos tipos de elementos estructurales, por ejemplo los de los intercambiadores de calor refrigerados con aire mediante refrigeradores de aletas, los precalentadores de aire empleados en las refinenas de petroleo, las plantas petroqmmicas y similares asf como los de los equipos de desulfuracion de gases de combustion, humos de combustion, chimeneas y similares en plantas termicas de generacion de electricidad.

Mejor modo de llevar la invencion a la practica

A continuacion se describe con detalle la aleacion a base de Ni de la presente invencion. En la descripcion que sigue, el sfmbolo “%” referido a la composicion qrnmica de la aleacion a base de Ni indica “% en peso”, a menos que se especifique otra cosa.

C: no mas del 0,03%

El C (carbono) se combina con el Cr contenido en la aleacion y precipita en forma de carburos de Cr, que contribuyen a mejorar la resistencia a temperaturas elevadas en las superficies lfmites de los granos. No obstante, si el contenido de C supera el 0,03%, entonces se forman zonas empobrecidas en Cr en la proximidad de las superficies lfmites de los granos. Esto se traduce en un deterioro de la resistencia intergranular a la corrosion. Por lo tanto, el contenido de C se fija en no mas del 0,03%. El contenido de C se fija con mayor preferencia en no mas del 0,02%.

Con el fin de asegurar el efecto recien descrito del C, el contenido de C se fijara con preferencia en no menos del 0,002%.

Si: del 0,01 al 0,5%

El Si (silicio) es un elemento esencial no solo para lograr un efecto desoxidante, sino tambien para aumentar la resistencia a la oxidacion. Por esta razon debena incluirse un contenido de Si de no menos del 0,01%. No obstante, el Si se segrega en las superficies lfmites de los granos y reacciona con la escoria de combustion que contiene cloruros, provocando la corrosion intergranular. Ademas, un contenido excesivo de Si de mas del 0,5% deteriora las propiedades mecanicas, tales como la ductilidad, etc. Por lo tanto, el contenido de Si se fija entre el 0,01 y el 0,5%. El lfmite inferior del contenido de Si es con mayor preferencia el 0,1% y el lfmite superior del mismo es con mayor preferencia el 0,4%.

Mn: del 0,01 al 1,0%

El Mn (manganeso) es un elemento de formacion austemtica y tiene efecto desoxidante. Ademas el Mn se combina con el S contenido en una aleacion y forma el MnS, que mejora la procesabilidad en caliente. Con el fin de asegurar estos efectos es necesario un contenido de Mn de no menos del 0,01%. No obstante, si el contenido de Mn rebasa el 1,0%, la procesabilidad se deteriora negativamente y ademas se desequilibra tambien la soldabilidad. Por lo tanto, el contenido de Mn se fija entre el 0,01 y el 1,0%. El lfmite inferior del contenido de Mn es con mayor preferencia el 0,1% y el lfmite superior del mismo es con mayor preferencia el 0,6%.

P: no mas del 0,03%

El P (fosforo) es un elemento de tipo impureza que procede de las materias primas, etc. Un contenido elevado de P desequilibra la soldabilidad y la procesabilidad; en particular, cuando el contenido de P supera el 0,03%, el deterioro de la soldabilidad y la procesabilidad se convierte en notable. Por lo tanto, el contenido de P se fija en no mas del 0,03%. El contenido de P es con mayor preferencia de no mas del 0,015%.

S: no mas del 0,01%

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El S (azufre) es tambien un elemento de tipo impureza que procede de las materias primas, etc. Un contenido elevado de S desequilibra la soldabilidad y la procesabilidad; en particular, cuando el contenido de S supera el 0,01%, el deterioro de la soldabilidad y la procesabilidad se convierte en notable. Por lo tanto, el contenido de S se fija en no mas del 0,01%. El contenido de S es con mayor preferencia de no mas del 0,002%.

Cr: de no menos del 20% a menos del 30%

El Cr (cromo) tiene el efecto de asegurar la resistencia mecanica a temperaturas elevadas y la resistencia a la corrosion a temperaturas elevadas. Con el fin de lograr estos efectos es necesario un contenido de Cr de no menos del 20%. No obstante, en el caso de entornos, en los que el Cr no se pasiva, por ejemplo un entorno de acido clortndrico, etc., el Cr se disuelve con rapidez, si se compara con el Fe y Ni. Por esta razon, cuando el nivel del contenido de Cr es elevado, en particular cuando el nivel del contenido de Cr se situa en no menos del 30%, entonces el Cr puede deteriorar la resistencia a la corrosion en sentido negativo; y ademas se produce un deterioro de la soldabilidad y la procesabilidad. Por lo tanto, el contenido de Cr se fija entre no menos del 20% y menos del 30%. El intervalo de contenidos de Cr se situa con mayor preferencia entre no menos del 20% y menos del 25%.

Ni: de mas del 40% a no mas del 60%

El Ni (mquel) es un elemento que estabiliza la microestructura austemtica y es un elemento esencial para asegurar la resistencia a la corrosion. No obstante, si el contenido de Ni es de no mas del 40%, es imposible obtener en grado suficiente el efecto recien mencionado. Por otro lado, dado que el Ni es un elemento caro, un nivel elevado del contenido de Ni se convierte en un gran incremento de los costes; en particular, cuando el nivel del contenido de Ni es de mas del 60%, entonces el efecto de mejora de la resistencia a la corrosion es pequeno si se compara con el aumento del coste de la aleacion, de lo cual resulta un equilibrio muy deficiente entre el “coste de la aleacion y la resistencia a la corrosion”. Por lo tanto, el contenido de Ni se fija entre mas del 40% y no mas del 60%. El lfmite inferior del contenido de Ni es con mayor preferencia el 42%. El contenido de Ni es con mayor preferencia de menos del 50%.

Cu: de mas del 2,0% a no mas del 5,0%

El Cu (cobre) es un elemento indispensable para mejorar la resistencia a la corrosion provocada no solo por el acido sulfurico sino tambien por el acido clortndrico en la aleacion a base de Ni de la presente invencion. El Cu contribuye tambien a la mejora de la resistencia mecanica a temperaturas elevadas. Con el fin de lograr estos efectos es necesario un contenido de Cu de mas del 2,0%. No obstante, incluso cuando el Cu esta presente en un nivel de mas del 5%, no solo no aumentan de modo correspondiente los efectos recien descritos, sino que se produce en sentido negativo un deterioro de la soldabilidad y/o la procesabilidad. Por esta razon, el contenido de Cu se fija entre mas del 2,0% y no mas del 5,0%. El contenido de Cu sera con mayor preferencia de mas del 2,5% y con preferencia especial de mas del 3,0%. El lfmite superior del contenido de Cu es con mayor preferencia el 4,5% y con preferencia especial el 4,0%.

Mo: del 5,0 al 10%

Junto con el Cu, el Mo (molibdeno) es un elemento indispensable para mejorar la resistencia a la corrosion provocada no solo por el acido sulfurico sino tambien por el acido clortndrico en la aleacion a base de Ni de la presente invencion. Ademas, el Mo contribuye tambien a mejorar la resistencia mecanica a temperaturas elevadas. Con el fin de obtener tales efectos es necesario un contenido de Mo de no menos del 5,0%. No obstante, un contenido excesivo de Mo provoca la precipitacion de la fase sigma (a) y el deterioro de la soldabilidad y procesabilidad; en particular, cuando el contenido de Mo supera el 10%, el deterioro de la soldabilidad y la procesabilidad se vuelve notable. Por lo tanto, el contenido de Mo se fija entre el 5,0 y el 10%. El lfmite superior del mismo es con preferencia el 8,0% y con mayor preferencia el 7,0%.

Al: del 0,005 al 0,5%

Con el fin de obtener un efecto desoxidante es necesario que el contenido de Al sea no menos del 0,005%. No obstante, cuando Al esta presente en un contenido que supera el 0,5%, entonces se satura el efecto anterior y aumenta el coste de la aleacion. Por otro lado surge un deterioro de la procesabilidad en caliente. Por lo tanto, el contenido de Al se fijara entre el 0,005 y el 0,5%. El lfmite inferior del contenido de Al es con mayor preferencia el 0,03% y el lfmite superior del mismo es con mayor preferencia el 0,3%.

N: de mas del 0,02% a no mas del 0,3%

El N (nitrogeno) es uno de los elementos, que contribuye a estabilizar la microestructura austemtica y amplfa la resistencia al picado (= a la formacion de crateres). Para lograr dichos efectos es necesario que el contenido de N supere el 0,02%. No obstante, un contenido excesivo de N facilita la formacion del numero de nitruros y provoca el deterioro de la procesabilidad en caliente; en particular, cuando el contenido de N supere el 0,3%, el deterioro de la procesabilidad en caliente se hace notable. Por lo tanto, el contenido de N se fijara entre mas del 0,02% y no mas

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del 0,3%. El Ifmite inferior del contenido de N es con preferencia de mas del 0,05% y el Ifmite superior del mismo es con preferencia el 0,2%. Ademas, el lfmite inferior del contenido de N es con mayor preferencia mas del 0,08% y con preferencia todavfa mayor de mas del 0,10%.

Incluso cuando los contenidos de C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Cu, Mo, A1 y N se hallan situados dentro de los intervalos recien indicados, puede haber casos en los que es imposible asegurar una resistencia excelente a la corrosion provocada no solo por el acido sulfurico sino tambien por el acido clorhndrico. Por esta razon es necesario que la aleacion a base de Ni segun la presente invencion [1] cumpla con la expresion (1) ademas de la definicion de los intervalos antes descritos para los contenidos de cada elemento;

0,5Cu + Mo > 7 (1),

en la que cada sfmbolo de elemento de la anterior expresion (1) representa el contenido del elemento en cuestion en porcentaje en peso.

Esto equivale a decir que si los contenidos de Cu y Mo estan dentro de los intervalos recien descritos y ademas cumplen con la anterior expresion (1), entonces es posible formar pelfculas pasivadas en las superficies de la aleacion a base de Ni en entornos de acido sulfurico y acido clorhndrico; y por lo tanto, ya es posible asegurar una excelente resistencia a la corrosion provocada no solo por el acido sulfurico sino tambien por el acido clorfndrico.

El lfmite superior del valor del lado izquierdo de la expresion (1) puede ser 12,5, que es lo que se espera para el caso en el que el contenido de Cu y el contenido de Mo se hallan en sus lfmites superiores respectivos del 5,0% y del 10%.

El resto de la aleacion a base de Ni segun la presente invencion esta formado por Fe y otros elementos de tipo impureza procedentes de varios factores del proceso de fabricacion. Es decir, el componente principal del resto de la presente invencion esta formado por el Fe. A continuacion se explica este hecho.

El Fe (hierro) tiene el efecto de asegurar la resistencia mecanica de una aleacion a base de Ni y tambien de reducir el contenido de Ni con el fin de reducir el coste de la aleacion. Por esta razon, en la aleacion a base de Ni segun la presente invencion esta definido que el resto este formado por Fe e impurezas. El lfmite superior del contenido de Fe, que es el principal componente del resto, puede adoptar valores proximos al 32,4%, que se espera para el caso, en el que los contenidos de Si, Mn, Cr, Ni, Cu, A1 y N tengan los valores respectivos en los lfmites inferiores de los intervalos descritos previamente, todo los contenidos de C, P y S tengan valores proximos al 0 y el contenido de Mo tenga valores proximos al 5,5% (a saber, el valor del lado derecho de la expresion (1) mencionada antes es 6,5).

Por las razones indicadas antes se define que la aleacion a base de Ni segun la presente invencion esta formada por los elementos de C a N y W y opcionalmente Ca y/o Mg, dentro de los intervalos indicados antes, que el resto esta formado por Fe e impurezas y que se cumple la anterior expresion [1].

La aleacion a base de Ni de la presente invencion puede contener ademas, en lugar de una parte del Fe, segun convenga, uno o mas elementos elegidos entre Ca y Mg.

Los elementos opcionales recien indicados se describen a continuacion.

W: del 0,2 a no mas del 10%

El W (tungsteno) es un elemento que tiene el efecto de mejorar la resistencia al picado (formacion de crateres) y de aumentar la resistencia mecanica a temperaturas elevadas. Por lo tanto, con el fin de lograr estos efectos se incluye el W. El Cr y el Mo facilitan la formacion de la fase sigma (a) y, con ello, se deteriora la soldabilidad y la procesabilidad. No obstante, con la incorporacion de W, que tiene una accion y efecto similares a los del Mo en lo que respecta a la resistencia al picado (formacion de crateres) y a la resistencia mecanica a temperaturas elevada, es posible prevenir el deterioro de la soldabilidad y la procesabilidad debido a la formacion de la fase sigma (a). Por otro lado, un contenido excesivo de W, en particular, un contenido de W que supere el 10%, induce tambien el deterioro de la soldabilidad y la procesabilidad. Por lo tanto se incluye al W y el contenido de W se fija en no mas del 10%.

Con el fin de asegurar los efectos anteriores del W, el contenido de W sera no menos del 0,02%. Por esta razon se incluye al W y el contenido de W se situa entre el 0,2 y el 10%. El lfmite superior del mismo es con mayor preferencia el 8,0% y con preferencia especial el 6,0%.

El Ca y el Mg son elementos que tienen el efecto de mejorar la procesabilidad en caliente. Por lo tanto, con el fin de lograr este efecto, se pueden incluir los elementos anteriores. El Ca y el Mg recien nombrados se describen a continuacion.

Ca: no mas del 0,01%

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El Ca (calcio) tiene el efecto de mejorar la procesabilidad en caliente. No obstante, un contenido de Ca que supere el 0,01% desequilibra las propiedades mecanicas, por ejemplo la tenacidad, etc., ya que disminuye de modo notable el grado de limpieza de la aleacion. Por esta razon, cuando se incluya el Ca, el contenido de Ca se fijara en no mas del 0,01%.

Con el fin de asegurar el efecto anterior del Ca, el contenido de Ca sera con preferencia no menos del 0,0005%. Por esta razon, cuando se incluya el Ca, el contenido de Ca sera con preferencia del 0,0005 al 0,01%. Si se incluye el Ca, el lfmite superior del contenido de Ca sera con mayor preferencia el 0,005%.

Mg: no mas del 0,01%

El Mg (magnesio) tiene tambien el efecto de mejorar la procesabilidad en caliente. No obstante, un contenido de Mg que supere el 0,01% desequilibra las propiedades mecanicas, por ejemplo la tenacidad, etc., ya que disminuye de modo considerable el grado de limpieza de la aleacion. Por esta razon, se si incluye el Mg, el contenido de Mg se fijara en no mas del 0,01%.

Con el fin de asegurar el anterior efecto del Mg, el contenido de Mg se situara con preferencia en no menos del 0,0005%. Por esta razon, cuando se incluye el Mg, el contenido de Mg se situara con preferencia entre el 0,0005 y el 0,01%. Si se incluye el Mg, el lfmite superior del contenido de Mg sera con mayor preferencia el 0,005%.

Los elementos descritos antes, a saber el Ca y el Mg, pueden incluirse a tttulo individual en forma de uno solo de estos elementos o a tftulo colectivo, es decir, ambos elementos. Si se incluyen estos elementos, el contenido total de los mismos sera con preferencia de no mas del 0,015%.

Por las razones recien mencionadas, la aleacion a base de Ni segun la presente invencion se define como aquella que contiene W: del 0,2 a no mas del 10%.

De igual manera, la aleacion a base de Ni segun la presente invencion se define como aquella que contiene opcionalmente uno o mas elementos adicionales elegidos entre Ca: no mas del 0,01% y Mg: no mas del 0,01%.

Las aleaciones a base de Ni segun la presente invencion pueden transformarse en las formas deseadas, por ejemplo pero sin limitarse a ellas: planchas, pero tambien tubos y conductos sin costuras, tambien barras, etc., realizando operaciones tales como la fusion, la colada, el procesado en caliente, el procesado en fno, la soldadura, etc. Ademas, con el fin de obtener las propiedades mecanicas deseadas, despues del moldeo puede realizarse tambien un tratamiento termico, por ejemplo un tratamiento con una solucion, etc.

Los siguientes ejemplos ilustran la presente invencion de modo mas espedfico. Con todo, estos ejemplos no limitan en modo alguno el alcance de la presente invencion.

Ejemplos

En un horno de alta frecuencia conectado al vado se funden varias aleaciones a base de Ni que tienen las composiciones qrnmicas indicadas en la tabla 1, formando planchas de un grosor de 15 mm por metodos habituales, a saber, realizando un forjado en caliente, un laminado en caliente entre rodillos o un laminado en fno. Despues de tales tratamientos se efectua un tratamiento en caliente en solucion a 1150°C y despues se producen por mecanizado piezas que tienen un grosor de 2 mm, una anchura de 10 mm y una longitud de 50 mm.

Las aleaciones de 1 a 4 indicadas en la tabla 1 son aleaciones a base de Ni que tienen composiciones qrnmicas que pertenecen al intervalo regulado por la presente invencion. Por otro lado, las aleaciones de 6 a 15 son aleaciones a base de Ni de ejemplos comparativos, cuyas composiciones qrnmicas estan fuera del intervalo regulado por la presente invencion. Entre las aleaciones a base de Ni de los ejemplos comparativos, la aleacion 6 y la aleacion 7 son aleaciones a base de Ni que corresponden al Hastelloy C276 y al Hastelloy C22, respectivamente.

80°C durante 24 horas, respectivamente.

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Tabla 1

Clasificacion

Aleacion n* Composition quimica (% en peso): resto: Fe e impurezas

C

Si Mn P S Cu Ni Cr Mo Al N W Ca Mg lado izquierdo de la expresion (1)

ejemplos de

1 0.006 0,17 0.39 0,003 0,0007 2,99 46,30 23,00 6,02 0,045 0.052 6.30 — - 7,52

la invencion

2 0,006 0.19 0.23 0,003 0,0006 3,01 45.83 22,83 5.87 0,076 0,144 6.37 — - 7.33

3 0.006 0,18 0,23 0.003 0.0006 3,01 46,15 22,71 5,88 0.084 0.119 3.77 0,0005 0.0008 7.50

4 0.007 0.15 0.22 0,014 0.0004 2,88 46,35 22,35 5,75 0,085 0,094 3,87 0,0019 — 7.19

ejemplos

6 0.002 0.07 0,41 0,008 0.0002 *0,13 57,95 *15,40 *15,65 0210 *0,003 3,38 - - 15,72

comparativos

7 0,003 0,04 0,11 0,006 0,0002 *0,15 58,35 21,00 *13,49 0,190 *0,010 2,71 - - 13,57

8 0.009 0,23 0.41 0.001 0.0010 3,02 46.32 22.98 * _ 0.061 0.067 7,13 0.0020 * *1,51

9 0,008 0,21 0,42 0,001 0,0010 ‘1,04 45,93 22,85 3,05 0,064 0,139 6.87 0,0019 - *3,57

10 0.007 0.22 0.42 0.001 0,0010 *1,04 49,98 26.20 * - 0,057 0.123 7.23 0,0021 - *0.52

11 0,006 0.18 0,23 0,003 0,0006 3,05 45,93 22,63 ‘2,94 0,093 0,107 * - - *4,47

12 0,005 0.17 0,39 0.003 0,0006 2,95 46,25 23,10 *3,07 0,046 0,038 6.85 - - *4.55

13 0.006 0.21 0.21 0,005 0.0007 4,93 45,98 23,01 *3,73 0.082 0,077 0.39 0,0009 - *6.20

14 0.008 0,18 0,20 0.004 0.0009 2,41 46.03 22,81 5,09 0,079 0,063 0.41 0,0008 *6,29

15 0.007 0.17 0.22 0.016 0.0004 2,94 46,95 22,70 ‘4,90 0,085 0,092 2,56 0,0043 - *6,37

lado izquierdo de la expresidn (1): 0.5 Cu + Mo

El asterisco * indica que los valores estan situados fuera de las condiciones reguladas por la presente invention.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Se quitan los depositos de las superficies de las piezas despues de la immersion en el acido clorlmdrico reden mencionado, despues se determina cada perdida de peso a partir de las diferencias de peso antes y despues del ensayo y se calcula cada grado de corrosion para evaluar la resistencia a la corrosion por acido clorlmdrico.

De igual manera se quitan los depositos de las superficies de las piezas despues de la immersion en el acido sulfurico antes mencionado, despues se determina cada perdida de peso a partir de las diferencias de peso antes y despues del ensayo y se calcula cada grado de corrosion para evaluar la resistencia a la corrosion por acido sulfurico.

Los resultados de la investigacion de la resistencia a la corrosion por acido sulfurico y por acido clorlmdrico se recogen en la tabla 2.

Tabla 2

Clasificacion

ensayo n° aleacion n° resistencia a la corrosion por acido clorlmdrico (mm/ano) resistencia a la corrosion por acido sulfurico (mm/ano)

1 1 0,04 0,01

ejemplos de la

2 2 0,01 0,03

invencion

3 3 0,02 0,03

4 4 0,03 0,02

6 *6 0,03 0,06

7 *7 0,02 0,03

8 *8 0,70 0,34

9 *9 1,91 0,35

ejemplos

10 *10 0,96 0,79

comparativos

11 *11 1,17 0,22

12 *12 1,64 0,08

13 *13 1,24 0,03

14 *14 1,47 0,02

15 *15 1,63 0,03

En las columnas de “resistencia a la corrosion por acido clorlmdrico” y “resistencia a la corrosion por acido sulfurico” se determina cada perdida de peso a partir de las diferencias de peso antes y despues del ensayo y se calcula cada grado de corrosion. El asterisco * indica que estan fuera de las condiciones reguladas por la presente invencion.

De la tabla 2 se deduce que en el caso de los ensayos n° de 1 a 4 de los ejemplos de la invencion, en los que se emplean aleaciones a base de Ni de 1 a 4 satisfacen las condiciones reguladas por la presente invencion, se obtiene una excelente resistencia a la corrosion (es decir, excelente resistencia a la corrosion no solo por acido sulfurico sino tambien por acido clorlmdrico); a saber, la excelente resistencia a la corrosion es equivalente a la que se obtiene en los ensayos n° 6 y 7 en los que se emplean el Hastelloy C276 y el Hastelloy C22, respectivamente.

Por el contrario, cuando los contenidos de Cu y Mo no cumplen la expresion (1), se pone de manifiesto que no solo en las aleaciones a base de Ni, en las que el intervalo de contenidos de cada elemento cumple el intervalo regulado por la presente invencion (las aleaciones 14 y 15 de los ensayos n° 14 y 15) y sino tambien en aquellas, en las que el intervalo de contenidos de cada elemento no cumple el intervalo regulado (las aleaciones de 8 a 13 de los ensayos n° de 8 a 13), el grado de corrosion por lo menos en forma de resistencia a la corrosion al acido clorlmdrico o al acido sulfurico aumenta con respecto a los ensayos n° 6 y 7, en los que se emplean el Hastelloy C276 y el Hastelloy C22, respectivamente. Tal como se la mencionado antes, cuando los contenidos de Cu y Mo de la aleacion a base de Ni no cumplen la expresion (1), la resistencia a la corrosion de dictia aleacion es pobre (deficiente).

En las aleaciones a base de Ni de 1 a 4 que cumplen las condiciones reguladas por la presente invencion, se realiza por separado un ensayo de traccion a temperatura elevada empleando una maquina de ensayo de tipo “tlermorester” para investigar la procesabilidad en caliente. Se pone de manifiesto que la procesabilidad en caliente resultante es buena.

Aplicabilidad industrial

La aleacion a base de Ni de la presente invencion tiene una excelente resistencia a la corrosion, equivalente a la de las aleaciones a base de Ni que tienen contenidos elevados de Mo, por ejemplo el Hastelloy c22 y el Hastelloy C276, en entornos corrosivos severos que contienen acidos reductores, por ejemplo acido clorlmdrico y acido sulfurico, y al mismo tiempo una excelente procesabilidad. Por esta razon, la aleacion a base de Ni puede emplearse de modo conveniente como material de bajo coste para varios tipos de elementos estructurales, por ejemplo los intercambiadores de calor refrigerados por aire y los precalentadores de aire empleados en las refinenas de petroleo, plantas petroqmmicas y similares asf como los equipos de desulfuracion de gases de combustion, tiumos de combustion, clmimeneas y similares en plantas termicas de generacion de electricidad.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1. Una aleacion a base de Ni, que, en porcentaje en peso, contiene C: no mas del 0,03%, Si: del 0,01 al 0,5%, Mn: del 0,01 al 1,0%, P: no mas del 0,03%, S: no mas del 0,01%, Cr: de no menos del 20% a menos del 30%, Ni: de mas 5 del 40% a no mas del 60%, Cu: de mas del 2% a no mas del 5,0%, Mo: del 5,0 al 10%, Al: del 0,005 al 0,5%, W: del 0,2 al 10% y N: de mas del 0,02% a no mas del 0,3% y opcionalmente uno o mas elementos elegidos entre Ca: no mas del 0,01% y Mg: no mas del 0,01%, siendo el resto Fe e impurezas, en la que se cumple la siguiente expresion (1):

   10 0,5Cu + Mo > 7 (1),

   en la que cada sfmbolo de elemento de la expresion (1) representa el contenido del elemento en cuestion en porcentaje en peso.