ASTM A335 P91

ASTM A335 P91

ASTM A335 P91 (ASME SA335 P91) é um aço martensítico-resistente ao calor, especificamente uma liga de aço com 9% de cromo-1% de molibdênio-vanádio-nióbio. É um grau de liga reforçada com V-Nb dentro da categoria de 9% de cromo-1% de molibdênio-vanádio-nióbio do padrão ASTM A335/ASME SA335, com uma composição típica de 8,00-9,50% Cr, 0,85-1,05% Mo, 0,18-0,25% V e 0,06-0,10% Nb. É um dos materiais da mais alta qualidade em termos de resistência a altas temperaturas e desempenho geral entre os aços de liga de cromo-molibdênio. Este material é especialmente projetado para condições de temperatura e pressão ultra-alta e é um dos materiais preferidos para principais tubulações de vapor em usinas de energia ultra-supercríticas e trocadores de calor em aplicações de energia nuclear.
As principais características da ASTM A335 P91 residem na combinação perfeita de resistência a temperaturas ultra-altas-e excelente resistência à fluência. Com base no P22 (2,25% Cr-1% Mo), este grau atinge uma microestrutura martensítica temperada por meio de microligas de vanádio (V) e nióbio (Nb), juntamente com processos de tratamento térmico estritamente controlados. Isso resulta em resistência à ruptura por fluência em altas-temperaturas significativamente superior na faixa de temperatura de 550-650 graus em comparação com aços cromo-molibdênio tradicionais, como P11/P22. Em condições de operação de 600 graus, a tensão admissível de P91 é aproximadamente 1,5 a 2 vezes maior que a de P22, permitindo uma redução significativa na espessura da parede do tubo (em cerca de 40-50%), reduzindo assim o peso do tubo e a tensão térmica. Como resultado, é a seleção de material padrão para usinas ultra-supercríticas e projetos avançados de energia nuclear. O produto está em conformidade com padrões internacionais como ASTM A335/ASME SA335, ASTM A213 (correspondente à tubulação T91) e ASTM A387 (correspondente às placas Gr.91).
Principais recursos:
P91 é a classe com maior resistência-a altas temperaturas na série de aços cromo-molibdênio A335. Ele atinge excelente resistência à fluência em altas-temperaturas por meio de microligas V{6}}Nb e microestrutura de martensita temperada. É o material preferido para tubulações principais de vapor em usinas ultra{8}}supercríticas (menor ou igual a 593 graus) e projetos de energia nuclear, permitindo uma redução na espessura da parede de aproximadamente 40-50%.
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Parâmetros técnicos

Recursos de produtos

High-Temperature Oxidation Resistance

Resistência-a temperaturas ultra-altas e resistência à fluência (principais vantagens)

A principal vantagem da ASTM A335 P91 reside em sua resistência a temperaturas ultra-altas-e resistência à fluência. Graças à micro-liga com vanádio (V) e nióbio (Nb), juntamente com uma microestrutura martensítica temperada, o P91 apresenta resistência à ruptura por fluência em alta-temperatura significativamente superior em comparação com o P22 e os aços convencionais com cromo-molibdênio na faixa de temperatura de 550-650 graus. Em condições de operação de 600 graus, a tensão admissível de P91 é aproximadamente 1,5-2 vezes maior que a de P22, e sua resistência à fluência é cerca de 3-5 vezes maior que a de P22. Isso permite que ele resista efetivamente à deformação plástica lenta (fluência) de materiais sob alta temperatura e pressão, garantindo a segurança e a confiabilidade das tubulações durante serviços em-altas{30}}temperaturas de longo prazo. Com uma resistência à tração mínima de 585 MPa e um limite de escoamento mínimo de 415 MPa - muito superior ao P22 (maior ou igual a 415 MPa / maior ou igual a 205 MPa) -P91 permite uma redução na espessura da parede de aproximadamente 40-50%, reduzindo significativamente o peso próprio da tubulação, o estresse térmico e o custo geral.

High-Temperature Corrosion Resistance

Excelente resistência à oxidação-em altas temperaturas

O teor de 9% de cromo na ASTM A335 P91 oferece excelente resistência à oxidação em altas-temperaturas. Em ambientes de vapor de alta-temperatura, o P91 pode formar uma camada de óxido de Cr₂O₃ densa e estável, resistindo efetivamente à oxidação-de alta temperatura e à oxidação a vapor. Seu limite superior de temperatura de oxidação atinge 593-620 graus, o que é significativamente melhor que P22 (menor ou igual a 565 graus). Esta propriedade o torna um material ideal para tubulações principais de vapor em usinas ultra-supercríticas (temperatura do vapor maior ou igual a 593 graus).

High Stability

Boa usinabilidade e conformabilidade

ASTM A335 P91 apresenta boas propriedades de trabalho a frio e a quente e pode passar por vários processos de conformação, como dobra a quente, dobra a frio e forjamento. Deve-se notar que, como o P91 possui uma estrutura martensítica, sua tendência ao encruamento é maior do que a dos aços ferrita/perlita (por exemplo, P22). Portanto, recomenda-se incluir etapas apropriadas de recozimento intermediário durante os processos de conformação. Sua usinabilidade é comparável à do P22, permitindo o processamento utilizando métodos de usinagem convencionais. Sugere-se o uso de ferramentas de corte de metal duro.

Good Processability

Requisitos rigorosos de desempenho de soldagem e{0}}requisitos de tratamento térmico pós-soldagem

ASTM A335 P91 apresenta boa soldabilidade. No entanto, devido à sua microestrutura martensítica e alto teor de cromo (9%), apresenta forte tendência ao endurecimento na zona-afetada pelo calor (ZTA) da soldagem, impondo requisitos extremamente rigorosos aos processos de soldagem e ao tratamento térmico pós{5}}soldagem (PWHT). Recomenda-se que a temperatura de pré-aquecimento antes da soldagem seja de 200-300 graus. Após a soldagem, o PWHT deve ser realizado aquecendo a 730-780 graus, mantendo a temperatura e depois resfriando lentamente para eliminar tensões residuais de soldagem, suavizar a zona afetada pelo calor e garantir a tenacidade e resistência à trinca da junta soldada. Os requisitos do processo de soldagem para P91 são mais rigorosos do que aqueles para P22 e é recomendado que soldadores experientes realizem a operação.

High-Temperature Oxidation Resistance

Excelente estabilidade organizacional e confiabilidade-do serviço a longo prazo

ASTM A335 P91 apresenta boa estabilidade organizacional quando em serviço-de longo prazo em temperaturas menores ou iguais a 593 graus. Seu design de composição de 9% Cr-1% Mo-V-Nb aumenta efetivamente a resistência à fluência em altas-temperaturas e a resistência à oxidação do material. A microestrutura da martensita temperada garante a manutenção da estabilidade organizacional e das propriedades mecânicas durante serviço prolongado em alta-temperatura. Após o tratamento térmico de normalização e revenimento (N+T), o P91 obtém uma estrutura martensítica uniforme e revenida finamente, garantindo estabilidade organizacional e confiabilidade em condições de serviço em altas temperaturas.

Especificações Técnicas

Composição Química (ASTM A335 / ASME SA335)

 

Elemento

Requisitos padrão

Observação

C

0.08 - 0.12%

Equilibrando força e resiliência

Mn

0.30 - 0.60%

Fortalecimento de solução sólida, melhora a força

P

Menor ou igual a 0,020%

Elementos nocivos, estritamente controlados

S

Menor ou igual a 0,010%

Elementos nocivos, estritamente controlados

Si

0.20 - 0.50%

Desoxidante, melhora a resistência à oxidação em altas-temperaturas

Cr

8.00 - 9.50%

Elementos principais que oferecem excelente-resistência à oxidação e resistência à corrosão em altas temperaturas

Mo

0.85 - 1.05%

Elementos principais para melhorar a-resistência à fratura por fluência em alta temperatura

V

0.18 - 0.25%

Elementos de microliga e reforço de precipitação melhoram significativamente a resistência à fluência em altas-temperaturas

N.º

0.06 - 0.10%

Elementos de microliga, refinamento de grãos, melhoram a resistência e a tenacidade em altas-temperaturas

N

0.03 - 0.07%

Fortalecimento de solução sólida para melhorar a resistência a altas-temperaturas

Al

Menor ou igual a 0,02%

Controle rigoroso para garantir a pureza

Fé

Quantidade restante (≈ 89%)

Elemento matricial

Propriedades Físicas

 

Desempenho

Valor/intervalo numérico

Condições de teste

Densidade

≈ 7,75g/cm³

Temperatura ambiente (20 graus)

Ponto de fusão

≈ 1360-1400 graus

-

Resistência elétrica

≈ 0.45 μΩ·m

Temperatura ambiente

Condutividade Térmica

≈ 32 W/(m·K)

Temperatura ambiente

Coeficiente de Expansão Térmica (20-100 graus)

≈ 11.0 × 10⁻⁶ /K

-

Módulo elástico (módulo de Young)

≈ 195GPa

Temperatura ambiente

Razão de Poisson

≈ 0.28

Temperatura ambiente

Magnetismo

Ferromagnético

Estrutura martensítica, que é magnética

Propriedades Mecânicas (Normalizadas + Revenidas, Valores Típicos, ASTM A335)

 

Desempenho

Valor típico

Padrões de implementação

Resistência à tracção

Maior ou igual a 585 MPa

ASTM A335

Força de rendimento (compensação de 0,2%)

Maior ou igual a 415 MPa

ASTM A335

Alongamento (comprimento do medidor 2 pol./50 mm)

Maior ou igual a 20%

ASTM A335

Dureza

Menor ou igual a 250 HB (valor típico)

-

Note: The strength level of P91 is significantly higher than that of P22 (≥415 MPa / ≥205 MPa). Its core advantages lie in the ultra-high high-temperature strength and creep resistance brought about by V-Nb micro-alloying and tempered martensite microstructure, which can achieve a wall thickness reduction of approximately 40-50%. For higher temperature grades (>620 graus), recomenda-se selecionar P92.

Desempenho-em altas temperaturas

 
 

Retenção de resistência à tração em-altas temperaturas (valor típico):

ASTM A335 P91 mantém um alto nível de resistência em temperaturas elevadas e é adequado para condições de serviço de longo-alta temperatura-de longo prazo até menos ou igual a 593 graus:

Temperatura

Resistência à tração (MPa, aproximadamente)

Taxa de retenção de desempenho

Temperatura ambiente (20 graus)

Maior ou igual a 585

100%

400 graus

≈ 520

Maior ou igual a 89%

500 graus

≈ 480

Maior ou igual a 82%

593 graus

≈ 400

Maior ou igual a 68%

620 graus

≈ 350

Maior ou igual a 60%

Estabilidade-térmica e estabilidade microestrutural de longo prazo

ASTM A335 P91 apresenta boa estabilidade microestrutural durante serviço-de longo prazo em temperaturas menores ou iguais a 593 graus. A microliga V-Nb e a microestrutura de martensita temperada melhoram efetivamente a resistência à fluência em altas-temperaturas e a resistência à oxidação. No entanto, a estabilidade microestrutural diminui e a resistência à fluência cai significativamente quando usada por longo-prazo acima de 620 graus; portanto, não é recomendado para serviços-de longo prazo acima de 620 graus. Para graus de temperatura mais elevados, recomenda-se P92.

Sistema de tratamento térmico

O desempenho final da ASTM A335 P91 é altamente dependente do regime de tratamento térmico, com especificações comuns como segue:

1. Tratamento Normalizador (Normalização)
Aqueça a 1040-1065 graus, segure por tempo suficiente (aproximadamente 1 hora por polegada de espessura da parede) e depois resfrie ao ar ou com ventilador. Isto resulta em uma estrutura martensítica fina e uniforme, preparando-a para o posterior revenimento.

2. Tratamento de têmpera(Temperamento)
Aqueça a 730-780 graus, segure por tempo suficiente e depois deixe esfriar ao ar. Isto elimina as tensões induzidas pela normalização, obtém a microestrutura da martensita temperada, otimiza a tenacidade e a plasticidade e atinge as propriedades finais de serviço.

3. Recozimento Completo (Opcional)
Aqueça a 850-900 graus, mantenha a temperatura e, em seguida, resfrie o forno a aproximadamente 650 graus, seguido de resfriamento com ar até a temperatura ambiente. Isso é usado para eliminar tensões de trabalho a frio ou melhorar a conformabilidade do trabalho a frio.

Atenção:

A temperatura de tratamento térmico de P91 (normalizando 1040-1065 graus) é muito maior que a de P22 (900-960 graus) e deve ser rigorosamente controlada.

O tratamento térmico pós-soldagem (PWHT) deve ser realizado após a soldagem. Envolve aquecimento a 730-780 graus, mantendo a temperatura e, em seguida, resfriamento lento para eliminar tensões residuais de soldagem e suavizar a zona afetada pelo calor.

Os requisitos do processo de soldagem para P91 são mais rigorosos que aqueles para P22. Recomenda-se controlar rigorosamente a entrada de calor de soldagem e a temperatura de pré-aquecimento (200-300 graus).

A temperatura e o tempo do tratamento térmico devem ser rigorosamente controlados para evitar o engrossamento dos grãos ou flutuações de desempenho.

Mídia Aplicável

Vapor-de alta temperatura

Principais tubulações de vapor de usinas de energia ultra-supercríticas/supercríticas (menores ou iguais a 593 graus), coletores de caldeiras, tubos de superaquecedores, tubos de reaquecedores

Gases de processo de alta-temperatura e alta-pressão

Tubulações de alta-temperatura e alta-pressão para equipamentos químicos, como síntese de amônia, produção de metanol e fertilizantes químicos

Usina Nuclear

Tubos do trocador de calor da Ilha Nuclear, tubos do gerador de vapor

água quente

Rede de aquecimento, sistema de aquecimento

Óleo de transferência de calor e transportadores térmicos

Tubulações para sistemas químicos de transferência de calor

Observação: ASTM A335 P91 não é adequada para meios fortemente corrosivos, como ácidos oxidantes fortes e cloretos de alta-temperatura e{3}}concentração alta. Seu limite superior para resistência à oxidação é de aproximadamente 593-620 graus; P92 é recomendado quando esta temperatura é excedida. O P91 possui altos requisitos para processos de soldagem e é recomendado para ser operado por soldadores experientes.

Steel Plate Processing
Steel Coil Processing
Steel Pipe Processing
Steel Bar Processing
 

ASTM A335 P91 é adequada para condições de ultra-alta temperatura e alta-pressão variando de 550 a 593 graus. É um dos materiais preferidos para usinas de energia ultra{7}}supercríticas e projetos de energia nuclear, recomendado para uso nas seguintes áreas:

 

Campos de aplicação

  •  

    Geração de energia com combustível fóssil (aplicação principal)
    ● Tubulação principal de vapor para usinas de energia ultra{0}supercríticas/supercríticas (menor ou igual a 593 graus)
    ● Tambor da caldeira, tambor do superaquecedor
    ● Tubos de reaquecedor-de alta temperatura, tubos de superaquecedor-de alta temperatura
    ● Sistema de tubulação de vapor-de alta temperatura

  •  

    Geração de energia nuclear (aplicação principal)
    ● Tubos do trocador de calor de usina nuclear
    ● Tubulação do gerador de vapor da ilha nuclear
    ● Pipelines de processo de alta-temperatura e alta-pressão em usinas nucleares

  •  

    Petroquímica
    ● Tubulações de alta-temperatura e alta-pressão para unidades de hidrotratamento/hidrocraqueamento em refinarias
    ● Tubulação do Processo da Unidade de Reforma Catalítica
    ● Tubulações-de alta temperatura em unidades de craqueamento de etileno

  •  

    Indústria Química e de Fertilizantes
    ● Tubulação de processo-de alta temperatura para plantas de síntese de amônia
    ● Usina de metanol reformar gasodutos
    ● Tubulação de alta-temperatura e alta{1}pressão em fábricas de fertilizantes

  •  

    Conexões para tubos de alta-temperatura e alta-pressão
    ● Cotovelos, tees e redutores{0}}de alta temperatura
    ● Acessórios para tubos forjados, flanges

Entrega e Personalização

Oferecemos soluções de cadeia de suprimentos flexíveis e confiáveis ​​para garantir que você receba tubos de aço-liga ASTM A335 P91 que atendem perfeitamente aos requisitos do seu projeto.
Formulários de materiais personalizáveis
Apoiamos a produção de diversos formatos básicos e especiais de acordo com desenhos ou especificações.

Forma

4
Tubo de aço sem costura
10
Tubo com parede-espessa-de grande diâmetro
6
Tubo de liga de aço

Faixa Convencional

Diâmetro Externo: 10.3 - 1067 mm; Espessura da parede: 1 - 150 mm

Diâmetro Externo: 219 - 1067 mm; Espessura da parede: 20 - 150 mm

Diâmetro Externo: 10.3 - 610 mm; Espessura da parede: 1 - 50 mm

Capacidade de personalização

Tubos sem costura-laminados a quente/trefilados-a frio, corte de comprimento-fixo, usinagem chanfrada, roscas de extremidade de tubo, condições especiais de tratamento térmico (normalização + têmpera/recozimento)

Expansão a quente, corte de comprimento-fixo, usinagem chanfrada, condições especiais de tratamento térmico

Tubos de precisão-trefilados a frio, corte de-comprimento fixo, tratamento de superfície especial

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Perguntas frequentes

P: Quais são as principais vantagens da ASTM A335 P91?

 

P: Qual é a diferença entre ASTM A335 P91 e P22? Como escolher entre eles?

 

P: Quais são as diferenças entre ASTM A335 P91 e P92? Como escolher entre eles?

 

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