ES2818655T3

ES2818655T3 - Elemento estructural soldado

Info

Publication number: ES2818655T3
Application number: ES17775580T
Authority: ES
Inventors: Masayuki Sagara; Takahiro Osuki; Shinnosuke Kurihara
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: US20190105727A1; EP3437790A4; JPWO2017171049A1; WO2017171049A1; JP6566125B2; KR20180122675A; EP3437790A1; CN109070281A; EP3437790B1; CA3019554A1; CA3019554C

Abstract

Un elemento de estructura de soldadura que incluye una junta de acero inoxidable austenítico, y el elemento de estructura de soldadura tiene material base y metal de soldadura, en el que, el material base tiene una composición química que contiene, en porcentaje en masa: C: 0,05% o menos; Si: 1,0% o menos; Mn: 2,0% o menos; P: 0,04% o menos; S: 0,01% o menos; Ni: del 12,0 al 27,0%; Cr: del 15,0% o más hasta menos del 20,0%; Cu: más del 3,0% al 8,0% o menos; Mo: más del 2,0% al 5,0% o menos; Nb: del 0 al 1,0%; Ti: del 0 al 0,5%; Co: del 0 al 0,5%; Sn: del 0 al 0,1%; W: del 0 al 5,0%; Zr: del 0 al 1,0%; Al: del 0 al 0,5%; N: menos del 0,05%; Ca: del 0 al 0,01%; B: del 0 al 0,01%; y metales de tierras raras: del 0 al 0,01% en total, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y el metal de soldadura tiene una composición química que contiene, en porcentaje en masa: C: 0,10% o menos; Si: 0,50% o menos; Mn: 3,5% o menos; P: 0,03% o menos; S: 0,03% o menos; Cu: 0,50% o menos; Ni: del 51,0% o más al 80,0% o menos; Cr: del 14,5 al 23,0%; Mo: 0,10% o menos; Al: 0,40% o menos; uno o más elementos seleccionados entre Nb, Ta y Ti: 4,90% o menos en total; Co: 2,5% o menos; V: 0,35% o menos; y W: 4,5% o menos, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento estructural soldado

Campo técnico

La presente invención se refiere a un elemento estructural de soldadura.

Técnica anterior

Para las calderas de generación de energía térmica, calderas industriales, u otros tipos de calderas, se utilizan combustibles fósiles tales como el petróleo y el carbón como su combustible. Al contener azufre (S), el combustible fósil cuando se quema genera óxido de azufre (SOx) en sus gases de escape. Cuando la temperatura de los gases de escape desciende, el SOx reacciona con la humedad del gas para formar ácido sulfúrico. Por lo tanto, cuando entra en contacto con la superficie de un elemento a una temperatura de punto de rocío o más baja, el gas de escape se condensa por lo que se produce corrosión (corrosión del punto de rocío del ácido sulfúrico). De manera similar, también en las instalaciones de desulfuración de gases de combustión utilizadas en diversos campos industriales, cuando a través de ellas fluye gas de escape que contiene SOx, se produce la corrosión del punto de rocío del ácido sulfúrico a medida que desciende la temperatura del gas de escape. En las prácticas convencionales, la temperatura de los gases de escape se mantiene a 150 °C o más para evitar la corrosión del punto de rocío del ácido sulfúrico.

Sin embargo, hay una tendencia hacia, por ejemplo, bajar la temperatura de los gases de escape procedentes de un intercambiador de calor hasta o por debajo del punto de rocío del ácido sulfúrico, para recoger energía térmica de la manera más eficaz posible debido a la creciente demanda de energía observada en los últimos años y desde el punto de vista del uso eficaz de la energía, por lo que ha habido una demanda de materiales que tengan resistencia al ácido sulfúrico.

Como acero inoxidable austenítico que es excelente en resistencia a la corrosión en un ambiente en el que se condensa ácido sulfúrico a alta concentración (ambiente en el que el ácido sulfúrico en una concentración de 40 a 70% se condensa a una temperatura de 50 a 100 °C) y que tiene una buena trabajabilidad en caliente, WO 99/009231 (Documento de patente 1) describe un acero inoxidable austenítico que contiene, en porcentaje en masa, C: 0,05% o menos, Si: 1,0% o menos, Mn: 2,0% o menos, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos , Ni: de 12 a 27%, Cr: de 15 a 26%, Cu: más de 3,0% a 8,0% o menos, Mo: más de 2,0% a 5,0% o menos, Nb: 1,0% o menos, Ti: 0,5% o menos, W: 5,0% o menos, Zr: 1,0% o menos, Al: 0,5% o menos, N: menos de 0,05%, Ca: 0,01% o menos, B: 0,01% o menos, y metales de tierras raras: 0,01% o menos en total, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

Como acero inoxidable que es resistente a la corrosión del punto de rocío del ácido sulfúrico y excelente en trabajabilidad en caliente, JP4-346638A (Documento de patente 2) describe un acero inoxidable que contiene, en masa, C: 0,050% o menos, Si: 1,00% o menos, Mn: 2,00% o menos, P: 0,050% o menos, S: 0,0050% o menos, Ni : de 8,0 a 30%, Cr: de 15 a 28%, Mo: más de 3% a 7% o menos, Cu: más de 2% a 5% o menos, N: de 0,05 a 0,35%, B: más de 0,0015% a 0,010% o menos, donde O es 60 ppm o menos, y además los contenidos de Cu, Mo, B y O en la aleación satisfacen la relación de 10.000 x B / (Mo Cu 1.000 x O) = de 1,5 a 10,0,

Como una junta soldada de acero austenítico que presenta una buena resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico y es excelente en la resistencia al agrietamiento de la soldadura, JP2001-107196A (Documento de patente 3) describe una junta soldada de acero austenítico que incluye una parte de metal de soldadura que tiene una composición química que contiene, en porcentaje en masa, C: 0,08% o menos, Mn: 3% o menos, P: 0,02% o menos, Ni: de 4 a 75%, Cr: de 15 a 30%, Al: 0,5% o menos, N: 0,1% o menos, O (oxígeno): 0,1% o menos, al menos uno o más de Nb, Ta, Ti y Zr : de 0,1 a 5% en total, uno o ambos Mo y W: de 0 a 20% en total, Co: de 0 a 5%, V: de 0 a 0,25%, B: de 0 a 0,01%, Ca: de 0 a 0,01% , Mg: de 0 a 0,01%, REM: de 0 a 0,01%, y además contiene Si que satisface una fórmula de "Si < 0,15 (Nb Ta Ti Zr) 0,25", Cu es de 0 a 8% o menos y satisface una fórmula de "Cu < 1,5 (Nb Ta Ti Zr) 4,0", y S satisface una fórmula de "S < 0,0015 (Nb Ta Ti Zr) 0,003", y el resto consiste sustancialmente en Fe y el contenido total de Ni, Co y Cu satisface una fórmula de "Ni Co 2Cu > 25".

WO 2015/129631 A1 (Documento de Patente 4) describe una junta soldada que tiene una excelente resistencia al polvo metálico. El material parental tiene una composición de C: de 0,03 a 0,075%, Si: de 0,6 a 2,0%, Mn: de 0,05 a 2,5%, P: 0,04% o menos, S: 0,015% o menos, Cr: de 16,0 a 23,0%, Ni : de 20,0 a 30,0%, Cu: de 0,5 a 10,0%, Mo: menos de 1%, Al: 0,15% o menos, N: de 0,005 a 0,20%, O: 0,02% o menos, Ca: de 0 a 0,1%, REM: de 0 a 0,15%, V: menos de 0,5% y Nb: de 0 a 2%, comprendiendo el resto Fe e impurezas. El material primario se suelda con una capa inicial de material de soldadura que tiene una composición en la que el contenido de Fe es del 10 al 40% en masa, seguido de la soldadura con un material de soldadura que tiene una composición química que contiene Cr: del 15,0 al 30,0% y Ni: del 40,0 al 70,0%.

EP 1645355 A1 (Documento de patente 5) describe una junta soldada de acero austenítico que tiene un material de base y un metal de soldadura, ambos de acero austenítico, presentando la junta soldada una excelente tenacidad a baja temperatura y una excelente resistencia a la fragilización por hidrógeno. El metal de soldadura tiene una composición de C: 0,04% o menos, Si: 1,0% o menos, Mn: 3% o menos, P: 0,02% o menos, S: 0,005% o menos, Cr: de 15 a 25%, Ni : 30% o más, Mo: 10% o menos, Nb: de 2,5 a 5%, Al: 3,0% o menos, Ti: 0,5% o menos, y el resto es Fe e impurezas, donde los contenidos de Al y Ti satisfacen la fórmula (Ti Al) > Nb / 8. El material base tiene una composición de C: 0,04% o menos, Si: 1,0% o menos, Mn: de 3 a 30%, P: 0,02% o menos, S: 0,005% o menos, Cr: de 15 a 30%, Ni: de 5 a 30%, N: de 0,10 a 0,50%, y además contiene al menos uno de Mn: 10% o menos, W: 10% o menos, V: de 0,001 a 1,0%, Al: 0,10% o menos, Ti: 0,01% o menos, Zr: 0,01% o menos y Hf: 0,01% o menos, siendo el resto Fe e impurezas.

Lista de documentos de la técnica anterior

Documentos de patente

Documento de patente 1: WO 99/009231

Documento de patente 2: JP4-346638A

Documento de patente 3: JP2001 -107196A

Documento de patente 4: WO 2015/129631 A1

Documento de patente 5: EP 1645355 A1

Compendio de la invención

Problema técnico

El acero inoxidable austenítico con las composiciones químicas descritas en los documentos de patente 1 y 2 presenta cada uno una buena resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico, como sustancia única. Sin embargo, cuando se trata de un elemento de estructura de soldadura que incluye dichos productos de acero inoxidable austenítico, puede producirse corrosión bimetálica, donde la corrosión progresa en una interfase entre el material base y el metal de soldadura.

La junta soldada de acero austenítico que incluye el metal de soldadura que tiene la composición química descrita en el Documento de Patente 3 presenta una buena resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico y es excelente en la resistencia al agrietamiento de la soldadura. Sin embargo, incluso en la unión soldada de acero austenítico que incluye el metal de soldadura propuesto en este documento, la corrosión bimetálica se puede producir con un material base con alguna composición química.

Como se ve en lo anteriormente descrito, no ha habido ningún caso estudiado sobre la corrosión bimetálica entre el material base y el metal de soldadura.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un elemento de estructura de soldadura que incluye una junta de acero inoxidable austenítico que puede inhibir la corrosión bimetálica que se produce entre el material base y el metal de soldadura.

Solución al problema

Para lograr el objeto descrito anteriormente, los autores de la presente invención llevaron a cabo estudios intensivos y, en consecuencia, obtuvieron los siguientes hallazgos.

(a) Para darle a un acero inoxidable austenítico una buena resistencia a la corrosión en un ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración, es importante que contenga más de 3,0% de Cu, más de 2,0% de Mo, de 15,0 a 20,0% de Cr, y controlar el contenido de N por debajo del 0,05% para ajustar la composición de una película de pasivación formada sobre una superficie de un producto de acero.

(b) En general, se sabe que el Mo forma una película de pasivación compacta junto con Cr sobre una superficie de un producto de acero, lo que proporciona una buena resistencia a la corrosión del producto de acero. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, cuando un elemento de estructura de soldadura se expone a un ambiente corrosivo, se produce el problema de la corrosión bimetálica. En este caso, en un elemento de estructura de soldadura, será suficiente si se forma una película de óxido sobre una superficie de un metal de soldadura, y la película de óxido es una película de pasivación apretada, pero cuando el contenido de Mo en el metal de soldadura está dentro de un intervalo superior a 0,10% a menos del 6,0%, una película de pasivación formada en una superficie de una parte de metal de soldadura debe incluir una película de óxido de Mo inestable, y se inhibe la concentración de Ni y Cu en la película de pasivación, lo que degrada la resistencia a la corrosión en un ambiente de corrosión bimetálica en el que se condensa ácido sulfúrico a alta concentración. Por el contrario, cuando el contenido de Mo en un metal de soldadura es del 0,10% o menos, se concentra Ni o Cu en una película de pasivación que se forma en la superficie del metal de soldadura que contiene principalmente Cr, lo que permite ejercer una excelente resistencia a la corrosión. Por ese motivo, es importante controlar el contenido de Mo en el material base a más de 2,0% a 5,0% o menos, así como limitar el contenido de Mo en el metal de soldadura a 0,10% o menos.

(c) En la corrosión bimetálica, a diferencia de las corrosiones típicas, el potencial de un metal base (de bajo potencial) se vuelve relativamente alto y, por lo tanto, se acelera la disolución de Fe y Cr. En un caso en el que Co y/o Sn están presentes en una cantidad predeterminada en un material base de un acero inoxidable austenítico, es posible reducir la velocidad de disolución de Fe y Cr en un ambiente de corrosión bimetálico de este tipo, mejorando enormemente la resistencia a la corrosión en el ambiente de corrosión bimetálica.

La presente invención se basa en los hallazgos anteriores, y el alcance de la presente invención es el siguiente. Un elemento de estructura de soldadura que incluye una junta de acero inoxidable austenítico, y el elemento de estructura de soldadura tiene material base y metal de soldadura, en el que, el material base tiene una composición química que contiene, en porcentaje en masa:

C: 0,05% o menos;

Si: 1,0% o menos;

Mn: 2,0% o menos;

P: 0,04% o menos;

S: 0,01% o menos;

Ni: del 12,0 al 27,0%;

Cr: 15,0% o más hasta menos del 20,0%;

Cu: más del 3,0% al 8,0% o menos;

Mo: más del 2,0% al 5,0% o menos;

Nb: del 0 al 1,0%;

Ti: del 0 al 0,5%;

Co: del 0 al 0,5%;

Sn: del 0 al 0,1%;

W: del 0 al 5,0%;

Zr: del 0 al 1,0%;

Al: del 0 al 0,5%;

N: menos del 0,05%;

Ca: del 0 al 0,01%;

B: del 0 al 0,01%; y

metales de tierras raras: del 0 al 0,01% en total,

siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y el metal de soldadura tiene una composición química que contiene, en porcentaje en masa:

C: 0,10% o menos;

Si: 0,50% o menos;

Mn: 3,5% o menos;

P: 0,03% o menos;

S: 0,03% o menos;

Cu: 0,50% o menos;

Ni: del 51,0% o más a 80,0% o menos;

Cr: del 14,5 al 23,0%;

Mo: 0,10% o menos;

Al: 0,40% o menos;

uno o más elementos seleccionados entre Nb, Ta y Ti: 4,90% o menos en total;

Co: 2,5% o menos;

V: 0,35% o menos; y

W: 4,5% o menos,

siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

Efectos ventajosos de la invención

De acuerdo con la presente invención, es posible inhibir la corrosión bimetálica que se produce entre el material base y el metal de soldadura en una junta de acero inoxidable austenítico y, por lo tanto, el elemento de la estructura de soldadura tiene una excelente resistencia a la corrosión en un ambiente en el que se condensa ácido sulfúrico a alta concentración (ambiente en el que el ácido sulfúrico en una concentración de 40 a 70% se condensa a una temperatura de 50 a 100 °C). Por lo tanto, el elemento de estructura de soldadura es óptimo como el que se usa en un ambiente de este tipo. Los ejemplos de juntas de acero inoxidable austenítico incluyen una junta de tubería de acero inoxidable austenítico.

Descripción de las realizaciones

A continuación, se describirá con detalle un elemento de estructura de soldadura según la presente invención. En la siguiente descripción, el símbolo "%" para los contenidos significa "porcentaje en masa".

1. Composición química del material base

A continuación, se describirá con detalle cada composición química del material base.

C: 0,05% o menos

El C (carbono) es un elemento que es eficaz para aumentar la resistencia. Sin embargo, el C se combina con el Cr para formar carburo de Cr en un límite de grano, lo que da como resultado el deterioro de la resistencia a la corrosión intergranular. En consecuencia, el contenido de C se establece en el 0,05% o menos. Un límite inferior del contenido de C puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de C da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de C es del 0,002%. A medida que aumenta la necesidad de aumentar la resistencia, se prefiere un contenido de más del 0,03% de C. Sin embargo, cuando se da prioridad a garantizar la resistencia a la corrosión, el contenido de C es preferiblemente lo más bajo posible y deseablemente del 0,03% o menos.

Si: 1,0% o menos

No es necesario agregar Si (silicio), pero cuando se agrega, el Si tiene una acción de desoxidación. Sin embargo, un contenido de Si superior al 1,0% contribuye al deterioro de la trabajabilidad en caliente, y con un contenido de Cu superior al 3,0%, el Si en dicho contenido hace que sea muy difícil transformar el material base en un producto a escala industrial. Por tanto, el contenido de Si se establece en 1,0% o menos. Para obtener este efecto de forma fiable, es preferible un contenido del 0,05% o más de Si. En un caso en el que el contenido de Al se establece en un valor extremadamente bajo para una mayor trabajabilidad en caliente, es preferible que el contenido de Si sea del 0,1% o más para permitir que el Si ejerza su acción desoxidante suficientemente.

Mn: 2,0% o menos

No es necesario agregar Mn (manganeso), pero cuando se agrega, el Mn tiene la acción de inmovilizar el S para aumentar la trabajabilidad en caliente, así como de estabilizar una fase austenítica. Sin embargo, un contenido de Mn superior al 2,0% satura su efecto, lo que solo genera costes más altos. En consecuencia, el contenido de Mn se fija en el 2,0% o menos. Para obtener el efecto anterior de forma fiable, es preferible establecer el contenido de Mn en el 0,1% o más.

P: 0,04% o menos

El P (fósforo) degrada la trabajabilidad en caliente y la resistencia a la corrosión, por lo tanto, se prefiere que el contenido de P sea lo más bajo posible y, en particular, un contenido de P superior al 0,04% da como resultado una degradación significativa de la resistencia a la corrosión en "el ambiente en el que se condensa ácido sulfúrico a alta concentración”. En consecuencia, el contenido de P se establece en el 0,04% o menos. Un límite inferior del contenido de P puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de P da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de P es del 0,003%.

S: 0,01% o menos

El S (azufre) es un elemento que degrada la trabajabilidad en caliente y se prefiere establecer un contenido de S lo más bajo posible. En particular, el contenido de S superior al 0,01% da lugar a una degradación significativa de la trabajabilidad en caliente. En consecuencia, el contenido de S se establece en el 0,01% o menos. Un límite inferior del contenido de S puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de S da lugar a un aumento de los costes de producción y, por lo tanto, un límite inferior práctico del contenido de S es del 0,0001%.

Ni: 12,0 a 27,0%

El Ni (níquel) tiene la acción de estabilizar una fase austenítica, así como de aumentar la resistencia a la corrosión en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración". Para garantizar suficientemente dicho efecto, es necesario que el contenido de Ni sea en una cantidad del 12,0% o más. Sin embargo, un contenido de Ni superior al 27,0% satura su efecto. Además, al ser un elemento costoso, el Ni conlleva un coste extremadamente alto y, por tanto, su uso no es rentable. En consecuencia, el contenido de Ni se establece en el intervalo del 12,0 al 27,0%. Para garantizar una resistencia a la corrosión suficiente en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración", el Ni está presente preferiblemente en una cantidad superior al 15,0%, aún más preferiblemente superior al 20,0%.

Cr: del 15,0% o más a menos del 20,0%

El Cr (cromo) es un elemento eficaz para garantizar la resistencia a la corrosión de un acero inoxidable austenítico. En particular, en el caso de un acero inoxidable austenítico con N restringido a un contenido que se describirá más adelante, que contenga 15,0% o más de Cr, preferiblemente 16,0% o más de Cr, con Cu y Mo en cantidades que se describirán más adelante, permite una buena resistencia a la corrosión que debe garantizarse en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración". Sin embargo, el contenido de Cr en una gran cantidad degrada bastante la resistencia a la corrosión en el ambiente anteriormente indicado, incluso en el caso de un acero inoxidable austenítico con un bajo contenido de N y con Cu y Mo añadidos en combinación, y el contenido de Cr en una gran cantidad también produce un deterioro en la trabajabilidad. En particular, un contenido de Cr superior al 26,0% da como resultado una degradación significativa en la resistencia a la corrosión de un acero inoxidable austenítico en el ambiente anteriormente indicado. Además, para aumentar la trabajabilidad en caliente del acero inoxidable austenítico con la adición de Cu y Mo en combinación para facilitar la transformación del material base en un producto a escala industrial, el contenido de Cr se establece preferiblemente en menos del 20,0%, y el contenido de Cr se establece consecuentemente en el 15,0% o más a menos del 20,0%.

Cu: más del 3,0% al 8,0% o menos

El Cu (cobre) es un elemento indispensable para garantizar la resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico. Al contener más del 3,0% de Cu junto con Cr en una cantidad predeterminada y Mo en una cantidad que se describirá más adelante, se puede dar una buena resistencia a la corrosión en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración" a un acero inoxidable austenítico con un contenido de N establecido en un contenido que se describirá más adelante. Cuanto mayor sea el contenido de Cu, añadiéndose Cu y Mo en combinación, mayor será el efecto ventajoso de mejorar la resistencia a la corrosión y, por lo tanto, el contenido de Cu se establece preferiblemente en un contenido de más del 3,5%, más preferiblemente más del 4,0% y aún más. preferiblemente más del 5,0%. Cabe señalar que el aumento del contenido de Cu permite mejorar la resistencia a la corrosión en el ambiente anteriormente indicado, pero provoca el deterioro de la trabajabilidad en caliente y, en particular, un contenido de Cu superior al 8,0% provoca una degradación significativa de la trabajabilidad en caliente, incluso cuando el contenido de N se establece en un contenido que se describirá más adelante. En consecuencia, el contenido de Cu se establece en más del 3,0% al 8,0% o menos.

Mo: más del 2,0% al 5,0% o menos

El Mo (molibdeno) es un elemento eficaz para garantizar la resistencia a la corrosión de un acero inoxidable austenítico. En particular, un contenido de Mo superior al 2,0% junto con Cr y Cu en las cantidades predeterminadas respectivas, permite una buena resistencia a la corrosión en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración " para administrarse a un acero inoxidable austenítico con N en una cantidad predeterminada. Sin embargo, un contenido de Mo en gran cantidad da lugar a un deterioro de la trabajabilidad en caliente y, en particular, un contenido de Mo superior al 5,0% provoca un deterioro significativo de la trabajabilidad en caliente, incluso con el contenido de N predeterminado. En consecuencia, el contenido de Mo se establece en más del 2,0% al 5,0% o menos. Para garantizar una resistencia a la corrosión suficiente en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración", el Mo está presente preferiblemente en una cantidad superior al 3,0%.

Nb: del 0 a 1,0%

No es necesario agregar Nb (niobio), pero cuando se agrega, el Nb tiene la acción de inmovilizar el C para aumentar la resistencia a la corrosión, especialmente la resistencia a la corrosión intergranular. Sin embargo, un contenido de Nb superior al 1,0% provoca la formación de su nitruro, incluso con el contenido de N predeterminado, lo que da como resultado un deterioro de la resistencia a la corrosión, y dicho contenido de Nb también da lugar a la degradación de la trabajabilidad en caliente. En consecuencia, el contenido de Nb se establece entre 0 y 1,0%. Para obtener de forma fiable el efecto anteriormente mencionado de forma fiable, es preferible establecer el contenido de Nb en el 0,02% o más.

Ti: del 0 al 0,5%

No es necesario agregar Ti (titanio), pero cuando se agrega, como con el Nb, el Ti tiene la acción de inmovilizar el C para aumentar la resistencia a la corrosión, especialmente la resistencia a la corrosión intergranular. Sin embargo, un contenido de Ti superior al 0,5% provoca la formación de su nitruro, incluso con el contenido de N predeterminado, lo que da como resultado un deterioro de la resistencia a la corrosión, y dicho contenido de Ti también da lugar a la degradación de la trabajabilidad en caliente. En consecuencia, el contenido de Ti se establece entre 0 y 0,5%. Para obtener de forma fiable el efecto anteriormente mencionado, es preferible establecer el contenido de Ti en el 0,01% o más.

Co: del 0 al 0,5%

Sn: del 0 al 0,1%

Como se mencionó anteriormente, en la corrosión bimetálica, a diferencia de las corrosiones típicas, el potencial de un metal base (de bajo potencial) se vuelve relativamente alto y, por lo tanto, se acelera la disolución de Fe y Cr. En un ambiente de corrosión bimetálico de este tipo, el Co y el Sn son elementos que pueden reducir la velocidad de disolución de Fe y Cr, mejorando enormemente la resistencia a la corrosión en el ambiente de corrosión bimetálica. Por ese motivo, preferiblemente están presentes uno o más de estos elementos. El efecto anteriormente mencionado se vuelve pronunciado con un contenido de Co del 0,01% o más, o con un contenido de Sn del 0,001% o más. Sin embargo, un contenido excesivamente alto de estos elementos da como resultado un deterioro de la producibilidad. Por lo tanto, un límite superior del contenido de Co se establece en el 0,5% y un límite superior del contenido de Sn se establece en el 0,1%.

W: del 0 a 5,0%

No es necesario agregar W (wolframio), pero cuando se agrega, el W ejerce una acción de aumento de la resistencia a la corrosión en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración". Sin embargo, un contenido de W superior al 5,0% satura su efecto, lo que da como resultado costes más altos. En consecuencia, el contenido de W se establece entre 0 y 5,0%. Para obtener de forma fiable el efecto anteriormente mencionado, es preferible establecer el contenido de W en el 0,1% o más.

Zr: 0 a 1,0%

No es necesario agregar Zr (circonio), pero cuando se agrega, Zr tiene la acción de aumentar la resistencia a la corrosión en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración". Sin embargo, un contenido de Zr superior al 1,0% satura su efecto, lo que da como resultado costes más altos. Por lo tanto, se establece un contenido de Zr del 0 al 1,0%, y para obtener de forma fiable el efecto anteriormente mencionado, es preferible establecer el contenido de Zr en el 0,02% o más.

Al: 0 a 0,5%

No es necesario agregar Al (aluminio), pero cuando se agrega, el Al tiene una acción desoxidante. Sin embargo, un contenido de Al superior al 0,5% da como resultado el deterioro de la trabajabilidad en caliente, incluso en un acero inoxidable austenítico con un contenido de N predeterminado. En consecuencia, el contenido de Al se establece entre 0 y 0,5%. Un límite inferior del contenido de Al puede estar dentro de un intervalo de impurezas inevitables. Cabe señalar que el Al tiene una acción de desoxidación y, por lo tanto, en un caso en el que el contenido de Si descrito anteriormente se establezca en un límite extremadamente bajo, se prefiere un contenido de Al del 0,02% o más, para permitir que el Al ejerza su acción de desoxidación de manera suficiente. Para dejar que el Al ejerza su acción de desoxidación de manera suficiente, incluso en un caso en el que el contenido de Si sea del 0,05% o más, es preferible establecer el contenido de Al en el 0,01% o más.

N: menos del 0,05%

Se ha añadido positivamente N (nitrógeno) para estabilizar una estructura austenítica y aumentar la resistencia a la "corrosión local", tal como la corrosión por picaduras y grietas. Sin embargo, en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración", que es un tema de la presente invención, un contenido de N del 0,05% o más da como resultado el deterioro de la resistencia a la corrosión de un acero inoxidable austenítico que contiene más del 3,0% de Cu, más del 2,0% de Mo y del 15,0% o más hasta menos del 20,0% de Cr. Además, incluso con los límites superiores de los contenidos de Cu y Mo establecidos en el 8,0% y el 5,0%, respectivamente, el contenido de N del 0,05% o más da como resultado el deterioro de la trabajabilidad en caliente. Por ese motivo, para obtener un acero inoxidable austenítico con resistencia a la corrosión y trabajabilidad en caliente en "el ambiente en el que se condensa el ácido sulfúrico a alta concentración", el contenido de N se establece en menos del 0,05%. Se prefiere que el contenido de N, sea lo más bajo posible. Un límite inferior del contenido de N puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de N da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de N es del 0,0005%.

Ca: del 0 al 0,01%

No es necesario agregar Ca (calcio), pero cuando se agrega, el Ca se combina con el S que produce un efecto de frenar el deterioro en la trabajabilidad en caliente. Sin embargo, un contenido de Ca superior al 0,01% da como resultado un deterioro de la limpieza del acero, lo que provoca que se produzca un defecto en la producción como procesamiento en caliente. En consecuencia, el contenido de Ca se establece entre 0 y 0,01%. Para obtener de forma fiable el efecto anteriormente mencionado, se prefiere establecer el contenido de Ca en el 0,0005% o más. Un límite inferior más preferido del contenido de Ca es del 0,001%.

B: del 0 al 0,01%

No es necesario agregar B (boro), pero cuando se agrega, el B produce el efecto de mejorar la trabajabilidad en caliente. Sin embargo, agregar B en una gran cantidad provoca la precipitación del compuesto Cr-B en un límite de grano, lo que lleva al deterioro de la resistencia a la corrosión. En particular, un contenido de B superior al 0,01% da como resultado una degradación significativa de la resistencia a la corrosión. En consecuencia, el contenido de B se establece entre 0 y 0,01%. Para obtener de forma fiable el efecto anterior anteriormente mencionado, se prefiere establecer el contenido de B en el 0,0005% o más. Un límite inferior más preferido del contenido de B es del 0,001%.

Metal de tierras raras: del 0 al 0,01% en total

No es necesario agregar metal de tierras raras, pero cuando se agrega, el metal de tierras raras tiene la acción de aumentar la trabajabilidad en caliente. Sin embargo, un contenido de metal de tierras raras superior al 0,01% en total da como resultado un deterioro de la limpieza del acero, lo que provoca que se produzca un defecto en la producción como procesamiento en caliente. En consecuencia, el contenido del metal de tierras raras se establece en un 0,01% o menos en total. Para obtener de forma fiable el efecto anteriormente mencionado, el contenido del metal de tierras raras se fija preferiblemente en 0,0005% o más en total. Cabe señalar que el metal de tierras raras es un término genérico para Sc, Y, y lantanoides, 17 elementos en total.

La composición química del material base contiene los elementos anteriormente mencionado dentro de los respectivos intervalos definidos, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

2. Composición química del metal de soldadura

A continuación, se describirá con detalle una composición química del metal de soldadura.

C: 0,10% o menos

El C (carbono) es un elemento que estabiliza una fase austenítica que es una matriz. Sin embargo, la adición excesiva de C hace que se genere carbo-nitruro de Cr a través del ciclo de calor de la soldadura, lo que lleva a la degradación de la resistencia a la corrosión y al deterioro de la resistencia. Además, el C reacciona con el Si separándose en un límite de grano y con el Fe que se encuentra en una matriz forman compuestos que tienen puntos de fusión bajos, lo que aumenta la susceptibilidad al agrietamiento por recalentamiento. En consecuencia, el contenido de C se establece en 0,10% o menos. Un límite superior preferido del contenido de C es el 0,03%. Se prefiere que el contenido de C sea lo más bajo posible, pero una reducción excesiva del contenido de C da lugar a un aumento de los costes y, por tanto, un límite inferior del contenido de C puede ser del 0,005%.

Si: 0,50% o menos

El Si (silicio) se agrega como desoxidante, pero mientras se solidifica el metal de soldadura, el Si se segrega en un límite de grano de cristal y reacciona con el C y el Fe que se encuentran en una matriz, para formar compuestos que tienen puntos de fusión bajos, lo que provoca agrietamiento por recalentamiento durante la soldadura multicapa. En consecuencia, el contenido de Si se establece en el 0,50% o menos. Se prefiere que el contenido de Si sea lo más bajo posible, y en el caso de que contenga Al, Mn, u otros elementos suficientes para la desoxidación, no es necesario añadir Si. A medida que aumenta la necesidad de obtener un efecto de desoxidación, se prefiere un contenido del 0,02% o más de Si.

Mn: 3,5% o menos

El Mn (manganeso) se agrega como desoxidante y estabiliza una fase de austenita que es una matriz. Sin embargo, la adición excesiva de Mn contribuye a la formación de compuesto intermetálico que da lugar a la fragilidad durante un uso prolongado a alta temperatura. En consecuencia, el contenido de Mn se establece en el 3,5% o menos. Un límite superior preferido del contenido de Mn es del 2,0%. No es necesario definir un límite inferior particular del contenido de Mn. El contenido de Mn puede ser del 0% en el caso de que otros elementos (Si, Al) realicen suficientemente la desoxidación.

P: 0,03% o menos

El P (fósforo) es una impureza inevitable, y mientras el metal de soldadura se solidifica durante la soldadura, el P se segrega en una parte solidificada final, bajando el punto de fusión de una fase líquida residual, lo que provoca que se produzca el agrietamiento por solidificación. En consecuencia, el contenido de P se establece en el 0,03% o menos. Un límite superior preferible del contenido de P es del 0,015%. Se prefiere que el contenido de P sea lo más bajo posible, a menos de que la configuración plantee un problema sobre los costes de producción. Un límite inferior del contenido de P puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de P da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de P es del 0,003%.

S: 0,03% o menos

El S (azufre) es una impureza inevitable al igual que el P descrito anteriormente, y mientras el metal de soldadura se solidifica durante la soldadura, el S forma un eutéctico que tiene un punto de fusión más bajo que produce agrietamiento por solidificación, y el eutéctico se segrega en un límite de grano cristalino, lo que da como resultado la disminución de la fuerza de adherencia del límite del grano y provoca que se produzca el agrietamiento por recalentamiento. En consecuencia, el contenido de S se establece en el 0,03% o menos. Un límite superior preferible del contenido de P es del 0,015%. Se prefiere que el contenido de S sea lo más bajo posible, a menos que la configuración plantee un problema sobre los costes de producción. Un límite inferior del contenido de S puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de S da lugar a un aumento de los costes de producción y, por lo tanto, un límite inferior práctico del contenido de S es del 0,0001%.

Cu: 0,50% o menos

El Cu (cobre) es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico a alta concentración. Sin embargo, un contenido superior al 0,50% de Cu reduce el punto de fusión de una fase líquida en la solidificación final y provoca el agrietamiento por solidificación. Además, el Cu se segrega en un límite de grano de cristal durante la solidificación que disminuye la fuerza de adherencia del límite de grano, lo que lleva a la fisuración por recalentamiento durante la soldadura multicapa. En consecuencia, el contenido de Cu se establece en el 0,50% o menos. Un límite inferior del contenido de Cu puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de Cu da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de Cu es del 0,01%.

Ni: del 51,0% o más al 80,0% o menos

El Ni (níquel) es un elemento indispensable para estabilizar una fase austenítica que es una matriz y para garantizar la resistencia a la corrosión en un ambiente que contiene ácido sulfúrico a alta concentración. Sin embargo, la adición excesiva de Ni da como resultado un aumento de la susceptibilidad al agrietamiento de la soldadura, así como un aumento de los costes, ya que el Ni es un elemento costoso. Por este motivo, el contenido de Ni se establece en el intervalo del 51,0% o más hasta 80,0% o menos.

Cr: del 14,5 al 23,0%

El Cr (cromo) es un elemento eficaz para garantizar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión a alta temperatura y es un elemento indispensable para garantizar la resistencia a la corrosión en un ambiente que contiene ácido sulfúrico a alta concentración. Para garantizar suficiente resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión, se requiere un contenido de Cr del 14,5% o más. Sin embargo, la adición excesiva de Cr da como resultado la degradación de la resistencia a la corrosión, así como una degradación significativa de la trabajabilidad. Por ese motivo, el contenido de Cr se establece entre 14,5 y 23,0%.

Mo: 0,10% o menos

Se ha considerado que el Mo (molibdeno) es un elemento eficaz para mejorar, cuando se agrega, la resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico a alta concentración, pero en el caso de una junta que incluya el material base que tenga la composición química descrita anteriormente, que contenga Mo en un intervalo de más del 0,10% a menos del 6,0% en el metal de soldadura produce una diferencia de potencial entre una película de pasivación formada en una superficie del metal de soldadura y una película de pasivación formada en una superficie del material base, lo que hace que probablemente se produzca la corrosión bimetálica . En consecuencia, el contenido de Mo se establece en el 0,10% o menos. Se prefiere que el contenido de Mo sea lo más bajo posible, y el contenido de Mo puede ser del 0%. Sin embargo, una reducción excesiva del contenido de Mo da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de Mo es del 0,01%.

Al: 0,40% o menos

El Al (aluminio) se agrega como desoxidante, pero cuando el contenido del mismo es en una gran cantidad, el Al forma escoria durante la soldadura que degrada la fluidez del metal de soldadura y la uniformidad de un cordón de soldadura, lo que da como resultado un deterioro significativo en la operatividad de la soldadura. Además, un contenido de Al en una gran cantidad estrecha una región de condición de soldadura para la formación de un cordón de penetración. Por ese motivo, es necesario establecer un contenido de Al en el 0,40% o menos. Un límite superior del contenido de Al es preferiblemente del 0,30%, más preferiblemente del 0,20%. Se prefiere que el contenido de Al sea lo más bajo posible, y el contenido de Al puede ser del 0%. Sin embargo, una reducción excesiva del contenido de Al da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de Al es del 0,001%.

Uno o más elementos seleccionados de Nb, Ta, y Ti: 4,90% o menos en total

El Ti, el Nb, y el Ta inmovilizan el C en el metal de soldadura en forma de sus carburos, y forman sus óxidos con S para mejorar la fuerza de adherencia de un límite de grano cristalino. Además, el Ti, el Nb, y el Ta cristalizan los carburos para complicar la forma del límite del grano cristalino y dispersan la segregación del límite del grano cristalino de S y Cu para evitar el agrietamiento por recalentamiento durante la soldadura de múltiples pasadas. Sin embargo, cuando un contenido total de uno o más elementos seleccionados de Nb, Ta y Ti es superior al 4,90%, dicho contenido total da lugar al engrosamiento de sus carburos, lo que lleva a la degradación de la tenacidad y de la trabajabilidad. Por lo tanto, el contenido total de uno o más elementos seleccionados entre Nb, Ta y Ti se establece en el 4,90% o menos. Un límite inferior de este contenido total se fija preferiblemente en el 2,0,

Co: 2,5% o menos

No es necesario agregar Co (cobalto), pero cuando se agrega, al igual que con el Ni, el Co es un elemento eficaz para estabilizar una fase de austenita y para mejorar la resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico a alta concentración. Sin embargo, el Co es un elemento muy costoso en comparación con el Ni y, por lo tanto, la adición de Co en una gran cantidad da lugar a un aumento de los costes. En consecuencia, el contenido de Co se establece en un 2,5% o menos. Un límite superior preferible del contenido de Co es del 2,0% y un límite superior más preferido del contenido de Co es del 1,5%. El efecto anterior se vuelve pronunciado con un contenido del 0,5% o más de Co. V: 0,35% o menos

No es necesario agregar V (vanadio), pero cuando se agrega, el V es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a altas temperaturas. Sin embargo, una adición excesiva de V hace que su carbo-nitruro se precipite en una gran cantidad, lo que da lugar a un deterioro de la tenacidad. Por este motivo, el contenido de V se establece preferiblemente en el 0,35% o menos. El efecto anterior se vuelve pronunciado con un contenido del 0,05% o más de V.

W: 4,5% o menos

No es necesario agregar W (wolframio), pero cuando se agrega, el W es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico a alta concentración. Sin embargo, un contenido de W superior al 4,5% da como resultado no solo la saturación del efecto de W sino también la formación de carburo y compuesto intermetálico en uso, provocando más bien la degradación de la resistencia a la corrosión y de la tenacidad. El contenido de W se establece en el 4,5% o menos. El efecto anterior se vuelve pronunciado con un contenido del 1,0% o más de W.

La composición química del metal de soldadura contiene los elementos anteriormente mencionados dentro de los respectivos intervalos definidos, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

3. Composición química del material de soldadura

Como material de soldadura usado para soldar el material base que tenga la composición química anteriormente mencionada, para obtener el metal de soldadura que tenga la composición química anteriormente mencionada, se usa preferiblemente uno que tenga la siguiente composición química.

Específicamente, como material de soldadura, es preferible utilizar un material de soldadura que tenga una composición química, que contenga

C: 0,08% o menos,

Si: 2,0% o menos,

Mn: 3,1% o menos,

P: 0,02% o menos,

S: 0,02% o menos,

Ni: del 4,0 al 80,0%,

Cr: del 15,0 al 30,0%

Al: 0,5% o menos,

uno o más elementos seleccionados de Nb, Ta y Ti: 4,90% o menos en total,

Mo: 0,10% o menos,

W: del 0 al 4,5%,

Co: del 0 al 5,0%,

Cu: del 0 al 8,0%,

V: del 0 al 0,25%,

B: del 0 al 0,01%,

Ca: del 0 al 0,01%,

Mg: del 0 al 0,01% y

metales de tierras raras: del 0 al 0,01% en total,

siendo el resto: Fe e impurezas inevitables.

Los motivos para restringir los elementos son los siguientes.

C: 0,08% o menos

Un contenido de C (carbono) es preferiblemente del 0,08% o menos, para dar al metal de soldadura un rendimiento suficiente. El límite inferior del contenido de C puede ser del 0%, pero preferiblemente del 0,002% para obtener el efecto anterior.

Si: 2,0% o menos

Un contenido de Si (silicio) es preferiblemente del 2,0% o menos, porque el contenido de Si superior al 2,0% da como resultado una degradación significativa de la trabajabilidad en caliente durante la producción del material de soldadura y aumenta el contenido de Si en el metal de soldadura lo que aumenta la susceptibilidad al agrietamiento por recalentamiento. El límite inferior del contenido de Si puede ser del 0%, pero preferiblemente del 0,02% para obtener el efecto anterior.

Mn: 3,1% o menos

Un contenido de Mn (manganeso) es preferiblemente del 3,1% o menos, porque el contenido de Mn superior al 3,1% da como resultado la degradación de la trabajabilidad en caliente durante la producción del material de soldadura y da lugar a la aparición de una gran cantidad de humo durante la soldadura. El límite inferior del contenido de Mn puede ser del 0%, pero es preferiblemente del 0,01% para obtener el efecto anterior.

P: 0,02% o menos

Un contenido de P (fósforo) es preferiblemente del 0,02% o menos, porque el P es una impureza inevitable, y mientras el metal de soldadura se solidifica durante la soldadura, el P se segrega en una parte solidificada final, bajando el punto de fusión de una fase líquida residual, lo que provoca que se produzca agrietamiento por solidificación. Un límite inferior del contenido de P puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de P da lugar a un aumento de los costes de producción y, por tanto, un límite inferior práctico del contenido de P es del 0,003%.

S: 0,02% o menos

Un contenido de S (azufre) es preferiblemente del 0,02 o menos, porque un contenido de S superior al 0,02% da como resultado el deterioro de la trabajabilidad en caliente durante la producción del material de soldadura y aumenta el contenido de S en el metal de soldadura lo que aumenta la susceptibilidad al agrietamiento por solidificación y la susceptibilidad al agrietamiento por recalentamiento. Un límite inferior del contenido de S puede ser del 0%, pero una reducción excesiva del contenido de S da lugar a un aumento de los costes de producción y, por lo tanto, un límite inferior práctico del contenido de S es del 0,0001%.

Ni: del 4,0 al 80,0%

El Ni (níquel) es un elemento indispensable para estabilizar una fase austenítica que es una matriz y para garantizar la resistencia a la corrosión en un ambiente que contiene ácido sulfúrico a alta concentración. Sin embargo, la adición excesiva de Ni da como resultado un aumento de la susceptibilidad al agrietamiento de la soldadura, así como un aumento de los costes, ya que el Ni es un elemento costoso. En consecuencia, el contenido de Ni se establece en el intervalo del 4,0 al 80,0%. Cabe señalar que una cantidad de Ni satisface preferiblemente la fórmula Ni Co 2Cu > 25, Cr: del 15,0 al 30,0%

Un contenido de Cr (cromo) es preferiblemente del 15,0 al 30,0% para dar al metal de soldadura una resistencia suficiente al agrietamiento por recalentamiento.

Al: 0,5% o menos

El Al (aluminio) se agrega como desoxidante, pero cuando el contenido del mismo es en una gran cantidad, el Al forma escoria durante la soldadura que degrada la fluidez del metal de soldadura y la uniformidad de un cordón de soldadura, lo que da como resultado un deterioro significativo en la operatividad de la soldadura. Por ese motivo, el contenido de Al es preferiblemente del 0,5% o menos. El límite inferior del contenido de Al puede ser del 0%, pero es preferiblemente del 0,01% para obtener el efecto anterior.

Uno o más elementos seleccionados de Nb, Ta y Ti: 4,90% o menos en total

El Ti, el Nb, y el Ta inmovilizan el C en el metal de soldadura en forma de sus carburos y forman sus óxidos con el S para mejorar la fuerza de adherencia de un límite de grano cristalino. Además, el Ti, el Nb, y el Ta cristalizan los carburos lo que complica la forma del límite del grano de cristal, y dispersan la segregación del límite del grano de cristal de S y Cu para evitar el agrietamiento por recalentamiento durante la soldadura de múltiples pasadas. Sin embargo, cuando un contenido total de uno o más elementos seleccionados de Nb, Ta y Ti en el metal de soldadura es superior al 4,90%, dicho contenido total d lugar al engrosamiento de sus carburos, lo que lleva a la degradación de la tenacidad y de la trabajabilidad. Por ese motivo, es necesario limitar el contenido total de estos elementos en el material de soldadura y, específicamente, el contenido total de uno o más elementos seleccionados entre Nb, Ta y Ti se establece preferiblemente en el 4,90% o menos. Un límite inferior de este contenido total se fija preferiblemente en el 2,0,

Mo: 0,10% o menos

Se ha considerado que el Mo (molibdeno) es un elemento eficaz para mejorar, cuando se agrega, la resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico a alta concentración, pero en el caso de una junta que incluya el material base con la composición química descrita anteriormente, que contenga Mo en un intervalo de más del 0,10% a menos del 6,0% en el metal de soldadura, produce una diferencia de potencial entre una película de pasivación formada en una superficie del metal de soldadura y una película de pasivación formada en una superficie del material base, lo que hace que probablemente se produzca la corrosión bimetálica . Por ese motivo, para establecer el contenido de Mo en el metal de soldadura en el 0,10 o menos, es necesario reducir el contenido de Mo del material de soldadura al mínimo. En consecuencia, el contenido de Mo se establece preferiblemente en el 0,10% o menos. Se prefiere que el contenido de Mo sea lo más bajo posible, y el contenido de Mo puede ser del 0%.

W: del 0 al 4,5%

Al estar presente en el metal de soldadura, el W (wolframio) es un elemento eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión en un ambiente de ácido sulfúrico a alta concentración y, por lo tanto, el W puede estar presente en el material de soldadura. Sin embargo, un contenido de W superior al 4,5% da como resultado no solo la saturación del efecto de W sino también la formación de carburo y compuesto intermetálico en uso, provocando más bien la degradación de la resistencia a la corrosión y la tenacidad. En consecuencia, el contenido de W se establece preferiblemente entre 0 y 4,5%. El efecto anteriormente mencionado se vuelve pronunciado con el 1,0% o más de W.

Co: del 0 al 5,0%

No es necesario que el material de soldadura contenga Co (cobalto), pero cuando está presente, el contenido de Co es preferiblemente del 5,0% o menos para dar al metal de soldadura un rendimiento requerido como tal.

Cu: del 0 al 8,0%

No es necesario que el material de soldadura contenga Cu (cobre), pero cuando está contenido presente, el contenido de Cu es preferiblemente del 8,0% o menos, porque el contenido de Cu superior al 8,0% da como resultado un deterioro significativo de la trabajabilidad en caliente durante la producción del material de soldadura.

V: del 0 al 0,25%

No es necesario que el material de soldadura contenga V (vanadio), pero cuando está presente, el contenido de V es preferiblemente del 0,25% o menos para dar al metal de soldadura un rendimiento requerido como tal.

B: del 0 al 0,01%

No es necesario que el material de soldadura contenga B (boro), pero cuando está presente, el contenido de B es preferiblemente del 0,01% o menos para dar al metal de soldadura un rendimiento requerido como tal.

Ca: del 0 al 0,01%

Mg: del 0 al 0,01%

metales de tierras raras: del 0 al 0,01% en total

Cada uno de Ca, Mg, y el metal de tierras raras no necesita estar presente, pero cuando está presente, el contenido de cada elemento es preferiblemente del 0,01% o menos para dar al metal de soldadura un rendimiento requerido como tal.

4. Método de producción para juntas de soldadura

La junta de soldadura anteriormente mencionada lograda por la presente invención se puede producir mediante técnicas de soldadura que incluyen, por ejemplo, la técnica de soldadura por arco con protección de gas representada por la técnica de gas inerte de wolframio (TIG), la técnica MIG y similares, la técnica de soldadura por arco de metal protegido, y la técnica de soldadura por arco sumergido. Sobre todo, se emplea preferentemente la técnica TIG. Ejemplo 1

Se produjeron lingotes que tenían varias composiciones químicas mostradas en la Tabla 1 y que pesaron 50 kg cada uno, y cada uno de los lingotes se sometió a forjado en caliente y laminación en caliente para dar una chapa de acero que tenía un espesor de 11 mm. Esta chapa de acero se sometió a un tratamiento térmico en disolución (1.100 °C x 30 min) para conformarla en materiales laminados que medían cada uno 300 mmL x 50 mm W x 10 mmt.

Un extremo de cada uno de los dos materiales laminados se sometió a la preparación de la ranura de soldadura, luego se realizó la soldadura TIG en los dos materiales laminados colindantes entre sí, y de ese modo se obtuvo una unión soldada. Se utilizaron materiales de soldadura que tenían las composiciones químicas que se muestran en la Tabla 2. La composición química de una parte de metal de soldadura se analizó mediante el análisis de fluorescencia de rayos X, cuyos resultados se muestran en la Tabla 3.

De la junta de soldadura obtenida se tomó una probeta de ensayo de corrosión (10 mmL x 70 mmW x 3 mmt) con una parte de metal de soldadura incluida en el centro de la misma, que se sometió a un ensayo de corrosión.

En el ensayo de corrosión, la probeta de ensayo de corrosión se sumergió en una disolución de H²SO⁴al 50% mantenida a 100 °C durante 336 h, y a partir de una reducción de masa de la probeta de ensayo de corrosión, se calculó una velocidad de corrosión (la velocidad de corrosión de todas las probetas de ensayo). Además, se midió un adelgazamiento por corrosión (un valor máximo) en una interfase entre un material base y la parte de metal de soldadura. Mientras tanto, a partir del material base y la parte de metal de soldadura de la junta de soldadura anteriormente mencionada, se cortó una probeta de ensayo (7 mm L x 7 mm W x 2 mmt) y se midió su potencial de corrosión en una disolución de H²SO⁴al 50% mantenida a 100 °C, y se calculó una diferencia de potencial (el potencial de corrosión de la parte de metal de soldadura - el potencial de corrosión del material base). Los resultados de los mismos se muestran en la Tabla 4.

Como se muestra en la Tabla 4, en cada uno de los ejemplos comparativos 1 y 2, la composición química del material base se situó fuera de los intervalos definidos en la presente invención, y en cada uno de los ejemplos comparativos 3, 4 y 5, la composición química del metal de soldadura (en particular, el contenido de Mo) se situó fuera de los intervalos definidos en la presente invención. Como resultado, todos los ejemplos comparativos mostraron grandes diferencias de potencial entre el material de base y el metal de soldadura, y los ejemplos comparativos tenían resistencias a la corrosión degradadas. Por el contrario, los ejemplos 1 a 9 mostraron todos, una pequeña diferencia de potencial entre el material base y el metal de soldadura, y los ejemplos 1 a 11 tuvieron buenas resistencias a la corrosión. En particular, los ejemplos 6 y 7 que incluyen material base que contiene Co o Sn tienen mejores resistencias a la corrosión.

Aplicabilidad industrial

De acuerdo con la presente invención, es posible inhibir la corrosión bimetálica que se produce entre el material base y el metal de soldadura en una junta de acero inoxidable austenítico y, por lo tanto, el elemento de la estructura de soldadura tiene una excelente resistencia a la corrosión en un ambiente en el que se condensa ácido sulfúrico a alta concentración (ambiente en el que el ácido sulfúrico en una concentración de 40 a 70% se condensa a una temperatura de 50 a 100 °C). Por lo tanto, el elemento de estructura de soldadura es óptimo como el que se usa en dicho ambiente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un elemento de estructura de soldadura que incluye una junta de acero inoxidable austenítico, y el elemento de estructura de soldadura tiene material base y metal de soldadura, en el que, el material base tiene una composición química que contiene, en porcentaje en masa:

C: 0,05% o menos;

Si: 1,0% o menos;

Mn: 2,0% o menos;

P: 0,04% o menos;

S: 0,01% o menos;

Ni: del 12,0 al 27,0%;

Cr: del 15,0% o más hasta menos del 20,0%;

Cu: más del 3,0% al 8,0% o menos;

Mo: más del 2,0% al 5,0% o menos;

Nb: del 0 al 1,0%;

Ti: del 0 al 0,5%;

Co: del 0 al 0,5%;

Sn: del 0 al 0,1%;

W: del 0 al 5,0%;

Zr: del 0 al 1,0%;

Al: del 0 al 0,5%;

N: menos del 0,05%;

Ca: del 0 al 0,01%;

B: del 0 al 0,01%; y

metales de tierras raras: del 0 al 0,01% en total,

C: 0,10% o menos;

Si: 0,50% o menos;

Mn: 3,5% o menos;

P: 0,03% o menos;

S: 0,03% o menos;

Cu: 0,50% o menos;

Ni: del 51,0% o más al 80,0% o menos;

Cr: del 14,5 al 23,0%;

Mo: 0,10% o menos;

Al: 0,40% o menos;

uno o más elementos seleccionados entre Nb, Ta y Ti: 4,90% o menos en total;

Co: 2,5% o menos;

V: 0,35% o menos; y

W: 4,5% o menos,

siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

2. Elemento de estructura de soldadura según la reivindicación 1, en el que la composición química del material base contiene, en porcentaje en masa:

Co: del 0,01 al 0,5%; y/o

Sn: del 0,001 al 0,1%.