Effect of solution annealing on properties of used reformer centrifugally casted tubes prior to repair by welding

Efecto del recocido en solución sobre las propiedades de los tubos de fundición centrifugada de reformadores usados antes de su reparación mediante soldadura

Las probetas de tubos dañados, ASTM A297 HK 40, se reparan mediante soldadura. Antes de la reparación, se utiliza el recocido en solución como procedimiento para la restitución de las propiedades. Este artículo explora la influencia del procedimiento de recocido en solución utilizado (1 050° / 2h) en las propiedades mecánicas y microestructurales. Se hace hincapié en los procedimientos específicos de reparación mediante soldadura.

INTRODUCCIÓN

Los tubos de catalizador de reformador utilizados por la industria petroquímica para los calentadores a fuego se fabrican habitualmente con aleaciones de alta resistencia, resistentes a la fluencia y a la corrosión. Tienen paredes relativamente gruesas y suelen fabricarse mediante fundición centrífuga (figura 1). Su explotación está limitada por la fluencia, provocada por la combinación de tensiones de presión internas y tensiones térmicas a través de la pared generadas por transitorios operativos. El agotamiento de la vida útil por fluencia puede producirse por cavitación progresiva de los límites de grano, dependiendo de la microestructura de los materiales y exacerbada por procesos de degradación microestructural, como la sigmatización acompañada.

El diseño de los tubos de los reformadores se basa tradicionalmente en las tensiones de presión, las temperaturas conservadoras de la pared exterior y las vidas de rotura de los materiales con límites inferiores factorizados, de acuerdo con la fórmula de cálculo API [1-3]. Las principales características de estas aleaciones a temperaturas de hasta 1000 °C son: resistencia a la fluencia y a la oxidación, ductilidad a alta temperatura, resistencia a la fatiga térmica y soldabilidad tras el envejecimiento.

Los tubos catalíticos son las piezas más importantes de los hornos reformadores de las plantas químicas de amoníaco. Un proceso de reformado con vapor convierte los hidrocarburos en mezclas de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Esta reacción se produce a una temperatura de 850-900 °C y a una presión de 3,0 - 3,5 MPa.

El espesor de la pared es lo más bajo posible para reducir el peso y evitar el riesgo de que se produzcan tensiones longitudinales de fluencia.

Independientemente de la composición del material, la estructura de fundición de estas aleaciones varía en función de las velocidades de enfriamiento. Los materiales de fundición austeníticos tienden a tener una estructura más columnar que ferrítica, a menudo en el rango del 90 al 100 % de estructura columnar cuando se controla el enfriamiento.