Aleación avanzada para entornos extremos

Los diseñadores de ingeniería tradicionalmente han recurrido a aleaciones de níquel de alto precio como la aleación 625 como su opción predeterminada para aplicaciones exigentes expuestas a fluidos corrosivos como el agua de mar y soluciones químicas. Rodrigo Signorelli explica cómo un alto grado de aleación de nitrógeno puede ofrecer una alternativa rentable con una resistencia a la corrosión mucho mayor

La calidad y la certificación siempre han impulsado la elección de materiales para sistemas como intercambiadores de calor de placas (PHE), tuberías, tuberías y bombas en la industria del petróleo y el gas aguas abajo. Las especificaciones técnicas garantizan que los activos brinden continuidad al proceso durante una vida útil prolongada, al mismo tiempo que protegen la calidad, la seguridad y el medio ambiente. Es por eso que muchos operadores han incorporado aleaciones de níquel como la aleación 625 en sus especificaciones y estándares técnicos.

Sin embargo, los ingenieros se enfrentan actualmente a la presión de controlar el CAPEX y las aleaciones de níquel son costosas y están sujetas a la volatilidad de los precios. Esto se destacó en marzo de 2022, cuando los precios del níquel llegaron a los titulares cuando se duplicaron en el espacio de una semana en respuesta a las operaciones del mercado. Si bien un precio alto significa que el uso de aleaciones de níquel es costoso, esta variabilidad crea desafíos para que los ingenieros de proyectos manejen, ya que los cambios repentinos de precios podrían afectar repentinamente la rentabilidad.

Por lo tanto, aunque saben que pueden confiar en su calidad, muchos ingenieros de diseño ahora están abiertos a reemplazar la aleación 625 con una alternativa. La clave es identificar una aleación adecuada con el nivel correcto de resistencia a la corrosión para los sistemas de agua de mar, además de proporcionar una combinación de propiedades mecánicas.

Un material que cumple con los requisitos es el grado EN 1.4652, que también se conoce como Ultra 654 SMO de Outokumpu. Se considera el acero inoxidable más resistente a la corrosión del mundo.

La aleación de níquel 625 contiene al menos un 58 % de níquel, mientras que la Ultra 654 contiene un 22 %. Ambos tienen niveles muy similares de cromo y molibdeno. Mientras tanto, Ultra 654 SMO también contiene pequeñas cantidades de nitrógeno, manganeso y cobre; y la aleación 625 contiene niobio y titanio, que son mucho más caros que el níquel.

Mientras tanto, proporciona un avance significativo con respecto al acero inoxidable de grado 316L, que generalmente se considera el punto de partida para el acero inoxidable de alto rendimiento.

En términos de rendimiento, la aleación proporciona muy buena resistencia a la corrosión uniforme, excepcionalmente alta resistencia a la corrosión por picaduras y grietas y buena resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Sin embargo, cuando se trata de sistemas de agua de mar, la aleación de acero inoxidable tiene una ventaja sobre la aleación 625, ya que tiene una resistencia superior a los entornos de cloruro.

El agua de mar es extremadamente corrosiva debido a la presencia de 18 000 a 30 000 partes por millón de iones de cloruro de la sal. Los cloruros crean un riesgo de corrosión química para muchos grados de acero. Sin embargo, los organismos vivos en el agua de mar también pueden conducir a la creación de biopelículas que producen reacciones electroquímicas y también pueden afectar el rendimiento.

Con su bajo contenido de níquel y molibdeno, la mezcla de aleación de Ultra 654 SMO lo hace significativamente menos costoso que la aleación 625 tradicional de alta especificación, al tiempo que brinda el nivel adecuado de rendimiento. Ofrece un ahorro de costos típico de 30-40%.

Además, al reducir el contenido de elementos de aleación de alto valor, el acero inoxidable también elimina la exposición a la volatilidad del mercado del níquel. Como resultado, un fabricante puede tener una mayor confianza en la precisión de sus ofertas de proyectos y cotizaciones de precios.

Las propiedades mecánicas de un material son otra consideración esencial para un ingeniero. Las tuberías, los intercambiadores de calor y otros sistemas deben contener alta presión, temperatura variable y, a menudo, vibraciones o golpes mecánicos. Ultra 654 SMO tiene buenas capacidades en este espacio. Tiene una alta resistencia similar a la aleación 625 y una resistencia significativamente mayor que otros aceros inoxidables.

Al mismo tiempo, los fabricantes necesitan materiales que se puedan moldear y soldar lo suficiente como para garantizar una producción sencilla y que se puedan obtener fácilmente en las formas de producto requeridas.

La aleación es una buena opción en este sentido, ya que conserva la buena conformabilidad de un grado austenítico convencional y una buena elongación que la hace ideal para diseñar placas de intercambiador de calor fuertes y livianas, por ejemplo.

Mientras tanto, también tiene una buena soldabilidad y está disponible en una amplia gama de formatos, incluyendo bobinas y láminas de hasta 1.000 mm de ancho y espesor de 0,5 a 3 mm o de 4 a 6 mm.

Otra ventaja económica es que la aleación tiene una densidad más baja que la aleación 625 (8,0 frente a 8,5 kg/dm3). Si bien esta diferencia puede parecer marginal, reduce el tonelaje en un 6 %, lo que se suma a importantes ahorros cuando se compran grandes cantidades para un proyecto como un oleoducto largo.

Sobre la base de esto, la menor densidad significa que la estructura terminada será más liviana, lo que facilitará la logística, el levantamiento y la instalación. Esto será particularmente beneficioso para las estructuras submarinas y costa afuera, donde los sistemas pesados ​​son más difíciles de manejar.

Al considerar todas las propiedades y beneficios de Ultra 654 SMO (alta resistencia a la corrosión y resistencia mecánica, estabilidad de precios y permitir una planificación precisa), tiene un claro potencial para ser una alternativa más competitiva a las aleaciones de níquel.

Rodrigo Signorelli esOutokumpuGerente Técnico de