Sanicro® 69: Liga Austenítica Premium para Geradores de Vapor Nucleares

Visão Geral

O Sanicro® 69 é uma liga austenítica de níquel-cromo-ferro usada principalmente para geradores de vapor em usinas nucleares (PWR). Para esta aplicação, é utilizado na condição "tratado termicamente". Este tratamento resulta em precipitação de carboneto de cromo nos contornos de grão, mas sem desempobrecimento significativo de cromo. O grau possui boa estabilidade estrutural e boa soldabilidade.

Para a aplicação em geradores de vapor, o material é caracterizado por:

• Resistência extremamente alta contra corrosão sob tensão em condições de água do lado primário de PWR
• Resistência melhorada à corrosão por pites em soluções contendo cloretos comparado com a Liga 600

O Sanicro® 69 também é caracterizado por:

• Boa resistência à corrosão em ambientes cáusticos
• Desempenho excelente em soluções de ácido nítrico

Para aplicações em geradores de vapor, o Sanicro® 69 é fornecido segundo as especificações individuais mais rigorosas, a fim de assegurar desempenho máximo confiável em usinas nucleares.

Ficha técnica atualizada em 2020-05-07 13:07 (substitui todas as edições anteriores)

Propriedades

Gerais

Propriedade	Temperatura	Valor
Densidade	23,0 °C	8,12 g/cm³

Mecânicas

Propriedade	Temperatura	Valor	Comentário
Módulo de Elasticidade	20,0 °C	210 GPa
	100,0 °C	206 GPa
	200,0 °C	201 GPa
	300,0 °C	195 GPa
	400,0 °C	189 GPa
	500,0 °C	182 GPa
	600,0 °C	174 GPa
Alongamento	23,0 °C	30 %	mín.
Dureza, Vickers	23,0 °C	160 [-]
Resistência à Tração	20,0 °C	585 MPa	mín.
	100,0 °C	550 MPa	mín.
	200,0 °C	510 MPa	mín.
	300,0 °C	495 MPa	mín.
	400,0 °C	490 MPa	mín.
	500,0 °C	480 MPa	mín.
	600,0 °C	440 MPa	mín.
	700,0 °C	340 MPa	mín.
Limite de Escoamento Rp0,2	20,0 °C	240 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	100,0 °C	220 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	200,0 °C	190 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	300,0 °C	187 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	400,0 °C	184 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	500,0 °C	180 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	600,0 °C	175 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	700,0 °C	150 MPa	valores mais altos para tubos de gerador de vapor na condição tratada termicamente podem ser alcançados (280 MPa a 20°C)
	Energia de Impacto Charpy	Como o Sanicro® 69 é uma liga totalmente austenítica, possui boa tenacidade até -196°C (-320°F)

Térmicas

Propriedade	Temperatura	Valor	Comentário
Coeficiente de Expansão Térmica	100,0 °C	1,35E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	200,0 °C	1,4E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	300,0 °C	1,45E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	400,0 °C	1,5E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	500,0 °C	1,55E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
	600,0 °C	1,55E-5 1/K	para 30°C até a temperatura mencionada
Calor Específico	23,0 °C	460 J/(kg·K)
	100,0 °C	480 J/(kg·K)
	200,0 °C	495 J/(kg·K)
	300,0 °C	505 J/(kg·K)
	400,0 °C	510 J/(kg·K)
	500,0 °C	520 J/(kg·K)
	600,0 °C	580 J/(kg·K)
Condutividade Térmica	23,0 °C	11 W/(m·K)
	100,0 °C	13 W/(m·K)
	200,0 °C	14 W/(m·K)
	300,0 °C	16 W/(m·K)
	400,0 °C	18 W/(m·K)
	500,0 °C	19 W/(m·K)
	600,0 °C	23 W/(m·K)

Elétricas

Propriedade	Temperatura	Valor
Resistividade Elétrica	20,0 °C	1,11E-6 Ω·m
	100,0 °C	1,14E-6 Ω·m
	200,0 °C	1,18E-6 Ω·m
	300,0 °C	1,22E-6 Ω·m
400,0 °C	1,24E-6 Ω·m

Composição Química

Elemento	Valor	Comentário
Alumínio	10 %
Carbono	0,02 %
Cromo	30 %
Cobalto	0,05 %	Teores menores podem ser especificados mediante acordo.
Ferro	Balanço
Manganês	0,5 %	máx.
Níquel	60 %
Fósforo	0,02 %	máx.
Silício	0,5 %	máx.
Enxofre	0,015 %	máx.

Propriedades Tecnológicas

Áreas de Aplicação

O Sanicro® 69 é usado em:

• Geradores de vapor em usinas nucleares.
• Unidades em contato com ácido nítrico a temperaturas elevadas.
• Equipamentos que requerem alta resistência à oxidação, carbonetação e nitretação.
• Unidades expostas a soluções cáusticas a alta temperatura.

Certificações

Aprovações:

• Código ASME de Caldeiras e Vasos de Pressão, Casos N-20 e N-474
• AFCEN RCCM M4105

Conformação a Frio

A excelente conformabilidade do Sanicro® 69 permite dobra a frio com raios de curvatura muito pequenos. Recozimento normalmente não é necessário após dobra a frio devido à alta resistência à corrosão sob tensão do Sanicro® 69.

Propriedades de Corrosão

Corrosão sob tensão: A condição tratada termicamente do Sanicro® 69 foi desenvolvida especificamente para resistir à corrosão sob tensão em ambiente de gerador de vapor em usinas nucleares. Isso foi confirmado por testes laboratoriais de corrosão sob tensão em água pura (menos de 5 ppm de oxigênio, 4-5 ppm de hidrogênio adicionado) a 365°C (690°F).

Nenhuma corrosão sob tensão foi desenvolvida no Sanicro® 69 durante todo o período de teste de 33.000 horas. A Liga 600 começou a trincar após 200 horas.

Corrosão intergranular: O Sanicro® 69 possui boa resistência à corrosão intergranular tanto na condição tratada termicamente quanto na condição de recozimento de solução. Taxas típicas de corrosão no teste Huey (65% HNO₃, 5 × 48h, ASTM A262 Prática C) são 0,06 mm/ano (2,4 mpy).

A figura ao lado mostra um diagrama TTS para uma carga de Sanicro® 69 com 0,03% de carbono testada no teste Huey. O material inicial foi recozido a 1040°C (1900°F), 20 min/WQ. Como pode ser visto, há uma área muito estreita onde o Sanicro® 69 mostra alguma tendência à sensibilização.

Corrosão geral: O Sanicro® 69 e a Liga C-276 foram testados em 20% HNO₃ + 4% HF a 65°C (150°F). O Sanicro® 69 teve taxa de corrosão de 0,625 mm/ano (24,6 mpy) enquanto a Liga C-276 sofreu taxa de corrosão de 23,7 mm/ano (933 mpy).

Expansão

O Sanicro® 69 é expandido em chapas de tubos da mesma forma que aços inoxidáveis austeníticos padrão.

Tratamento Térmico

Para aplicação em gerador de vapor, os tubos são entregues na condição tratada termicamente. Isso significa exposição a cerca de 720°C (1330°F) por normalmente 10 horas. Antes do tratamento térmico, os tubos são recozidos de solução a aproximadamente 1100°C (2010°F) por alguns minutos.

Para outras aplicações, os tubos são entregues na condição de recozimento de solução. Se recozimento de solução adicional for necessário após processamento adicional, o seguinte procedimento é recomendado:

1050-1150°C (1920-2100°F), 1-10 minutos, resfriamento rápido em ar ou água.

Outros

Formas de fornecimento:

Tubos e tubos sem costura são fornecidos na faixa de dimensões de 1/4" D.E. (6,35 mm) a 4" D.E. (101,6 mm) em espessura de parede de 0,030" (0,9 mm) a 1" (25,4 mm).

Tubos e tubos são entregues na condição de recozimento de solução e decapados.

Tubos de gerador de vapor PWR são entregues na condição de recozimento brilhante e tratado termicamente. O tratamento térmico envolve tratamento em forno a vácuo a cerca de 720°C (1330°F) por normalmente 10 horas.

Soldagem

A soldabilidade do Sanicro® 69 é boa. Métodos adequados de soldagem por fusão são soldagem a arco com eletrodo revestido (MMA/SMAW) e soldagem a arco protegido por gás, com o método TIG/GTAW como primeira escolha.

Para o Sanicro® 69, recomenda-se aporte de calor de <1,0 kJ/mm e temperatura entre passes de <100°C (210°F). Uma técnica de soldagem com cordão contínuo deve ser usada.

Metais de adição recomendados:

• Soldagem TIG/GTAW ou MIG/GMAW
  • ISO 18274 S Ni 6052/AWS A5.14 ERNiCrFe-7 (ex: Exaton Ni68HP)
• Soldagem MMA/SMAW
  • ISO 14172 E Ni 6152/AWS A5.11 ENiCrFe-7 (ex: Exaton Ni69)

Soldagem de revestimento:

• ISO 18274 S Ni 6043/AWS A5.14 ERNiCrFe-14 (ex: Exaton Ni69HPQ) eletrodo de tira é recomendado para soldagem de revestimento de chapas de tubos e vasos de alta pressão nos casos em que se requer resistência à corrosão igual à do Sanicro® 69.