¿Qué es el acero 9Ni?
El acero con un 9% de níquel (acero 9Ni) es el material estándar para los tanques de almacenamiento de gas natural licuado (GNL) para barcos porque ofrece una excepcional tenacidad a la fractura y ductilidad a bajas temperaturas. Incluso cuando se expone al GNL a -163 grados, previene la fractura frágil y proporciona un buen equilibrio entre integridad estructural y rentabilidad en comparación con materiales alternativos como el aluminio.
El9% acero al níqueles un acero de aleación de níquel con bajo contenido de carbono-con una composición nominal de 9Ni, que se utiliza particularmente para plantas y recipientes a presión criogénica o de baja-temperatura para el procesamiento, transporte y almacenamiento de GNL hasta -196 grados [-320 grados F].
También tiene un alto punto de fusión y retención de resistencia a temperaturas elevadas, lo que proporciona-integridad segura contra incendios para los recipientes a presión de GNL. Además, la expansión térmica relativamente baja, la baja conductividad térmica y la buena resistencia a la corrosión hacen que el acero sea aplicable para aplicaciones de etileno, metano, GNL, oxígeno y nitrógeno.
ASTM A553 / ASME SA553: El estándar para el acero 9Ni
Cuando se obtiene acero 9Ni para proyectos de GNL, normalmente se produce bajo elASTM A553 Tipo IoASMESA553especificación. Estas normas garantizan:
Templado y revenido (Q&T)Tratamiento térmico para máxima dureza.
Estricto control químico (Níquel 8,5% – 9,5%).
Pruebas de impacto obligatorias con muesca Charpy V-a temperaturas criogénicas.
Comparación técnica: acero 9Ni frente a alternativas
| Material | Límite de temperatura | Fortaleza | Costo | Mejor caso de uso |
| 9% Ni Acero | -196 grados | Alto | Moderado | Grandes tanques de carga de GNL |
| Inoxidable 304L | -269 grados | Medio | Alto | Tuberías pequeñas/tanques pequeños |
| Aluminio 5083 | -269 grados | Bajo | Moderado | Tanques esféricos tipo musgo- |
| Invar (36%Ni) | -250 grados | Alto | muy alto | Revestimientos tipo membrana- |
Composición química típica del 9% de acero al níquel
| Elemento | C | Minnesota | P | S | Si | Ni |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Contenido, peso. % | Menor o igual a 0,13 | Menor o igual a 0,90 | Menor o igual a 0,015 | Menor o igual a 0,015 | 0.15~0.30 | 8.5~9.5 |
Propiedades mecánicas típicas del acero al níquel al 9%
| Resistencia a la tracción, ksi [MPa] | Límite elástico, ksi [MPa] | Elongación en 2", % |
|---|---|---|
| Mayor o igual a 100 [690] | Mayor o igual a 75 [515] | Mayor o igual a 20,0 |
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Ventajas materiales clave del acero al níquel al 9%:
❄️ Resistencia a temperaturas extremadamente bajas-: puede funcionar a largo plazo-en entornos de GNL de -163 grados y soportar temperaturas tan bajas como -196 grados;
🧱 Alta Estabilidad Estructural: El coeficiente de expansión lineal es menor que el de las aleaciones de aluminio y ligeramente mejor que el del acero inoxidable austenítico, con una deformación mínima a bajas temperaturas;
💰Alto costo general-Efectividad: en comparación con las aleaciones de aluminio y los aceros inoxidables especiales, ofrece costos más bajos y mejor maquinabilidad y formabilidad en condiciones operativas equivalentes;
🔒Excelente resistencia al agrietamiento: producido mediante un proceso de fundición de alta-pureza con niveles de impureza extremadamente bajos, es resistente al agrietamiento y a las fugas incluso en ambientes extremos.
Aplicaciones del acero 9Ni en buques de GNL
En los buques de transporte de GNL, buques de abastecimiento de combustible y buques motorizados, el acero 9Ni es el material primario exclusivo utilizado para los tanques. Entra en contacto directo con gas natural licuado a -163 grados y sirve como última línea de defensa para la seguridad de los buques. Sus aplicaciones principales incluyen:
- Transporte de GNL: tanques interiores de tanques independientes de carga líquida de tamaño mediano- y grande-;
- Buques de abastecimiento de GNL: tanques de abastecimiento de combustible móviles diseñados para operaciones de reabastecimiento de combustible en alta mar;
- Buques mercantes propulsados por GNL-: tanques de combustible independientes tipo B/C, actualmente la configuración principal de tanques-de gama alta.
Requisitos de fabricación y soldadura para acero 9Ni
Métodos de soldadura para acero 9Ni:
Soldadura por arco metálico protegido (SMAW),
Soldadura por arco sumergido (SAW),
Soldadura con gas inerte de tungsteno (GTAW),
Soldadura por arco metálico con gas (GMAW)
En el proceso de producción real de soldadura de acero 9Ni, tanto la soldadura con gas inerte de tungsteno(GTAW)y soldadura por arco metálico con gas(GMAW)Utilice gas inerte para proteger el baño fundido durante la soldadura. Las duras condiciones exteriores pueden comprometer la calidad de las uniones soldadas-protegidas con gas, y soldar placas gruesas también puede provocar fácilmente una fusión deficiente.
La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) puede producir uniones de alta-calidad en soldaduras de espacio-estrecho, pero carece de rentabilidad-y tiene una baja eficiencia de soldadura, lo que la hace adecuada solo para tuberías-de pequeña escala y materiales-de calibre delgado.
Actualmente, los métodos de soldadura más utilizados y prevalentes para el acero 9Ni son la soldadura por arco metálico protegido.(SMAW)y soldadura por arco sumergido(SIERRA).
Consumibles de soldadura para acero 9Ni
Actualmente, existen cuatro tipos de materiales de soldadura comúnmente utilizados para el acero 9Ni en soldadura por arco, a saber:
- tipo ferrítico con w(Ni)=11%;
- tipo de acero inoxidable austenítico con w(Ni)=13% y w(Cr)=16%;
- tipo a base de níquel-(aleación de Ni-Cr-Mo) con w(Ni) > 60 %; y
- Basado en Fe-Ni-(aleaciones de Fe-Ni-Cr) con w(Ni) ≈ 40 %.
Materiales de soldadura comunes para acero 9Ni:
- Electrodos de soldadura: ENiCrMo-3 y ENiCrMo-6,
- Hilos de soldadura: ERNiCrMo-3 y ERNiCrMo-4.
Normas ASME, ASTM y equivalentes internacionales
| Grado ASTM/ASME | Formulario de producto |
|---|---|
| ASTM A353, ASME SA-353 Grado 9%-Ni Acero | Placas para recipientes a presión de acero con níquel al 9 % doble-normalizado y templado |
| ASTM A553/ASME SA-553 Tipo I | Placas para recipientes a presión de acero al 9% de níquel templadas y revenidas |
| ASTM A333/ASME SA-333 Grado 8 | Tuberías de acero de aleación de Ni 9%-sin costura y soldadas para baja-temperatura. servicio |
| ASTM A334/ASME SA-334 Grado 8 | Tubos de acero con 9 % de níquel sin costura y soldados para baja-temperatura. servicio |
| ASTM A420/ASME SA-420 Gr. WPL8 | Accesorios de tubería forjada para baja-temperatura. servicio |
| ASTM A522/ASME SA-522 Tipo I | Bridas, accesorios, válvulas y piezas forjadas de acero con aleación de níquel al 9%. |
| ASTM A844/ASME A844 9Ni | Placas de recipientes a presión de acero con 9 %-Ni, mediante proceso de enfriamiento directo- |
| ASTM A352/ASME SA-352 Gr. LC9 | Piezas fundidas de acero con 9 % de níquel para baja-temperatura. servicio |
| ASTM A671/ASME SA-671 Gr. CG 100 y gr. canal 100 | Tubería de acero EFW 9%-Ni para baja-temperatura. |
Si está diseñando o construyendo sistemas de almacenamiento de GNL,ASME SA553 (Acero 9Ni)es el estándar de oro porque combinaresistencia al frío extremo, alta resistencia estructural y rentabilidad-.
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EMBALAJE Y ENVÍO
Preguntas frecuentes:
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¿Qué es el material 9 ni?
El acero con 9% Ni eraAplicado por primera vez a tanques de oxígeno líquido en 1952., y desde entonces se ha utilizado como material principal de las paredes internas de los tanques de GNL como acero ferrítico para uso en temperaturas ultra-bajas-.
¿Hasta qué temperatura se puede utilizar el acero con níquel 9?
A temperaturas muy bajas, el acero al níquel es fuerte y dúctil. Los estudios indican que los aceros con 5-9% de níquel mantienen propiedades satisfactorias hasta−260 grados F. Para temperaturas más bajas, hasta -320 grados F, propiedades como la fatiga y la resistencia a la fractura pueden degradarse para el 5% de acero.