Aleación 31
La aleación 31 (UNS N08031) es un material austenítico de níquel-cromo-molibdeno de alta aleación, conocido también por el nombre comercial Nicrofer 3127 hMo o por su designación EN 1.4562. Se suministra conforme a ASTM B622. Contiene aproximadamente un 31 % de níquel, un 27 % de cromo y un 6.5 % de molibdeno, lo que sitúa su valor PREN por encima de 54. Los ingenieros eligen la aleación 31 sobre todo por su amplia resistencia a los ácidos, tanto sulfúrico como fosfórico, unida a una elevada resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros. Se utiliza de forma generalizada en plantas de fertilizantes, producción de ácido fosfórico, sistemas de gases de combustión y equipos de proceso offshore con mezclas ácidas muy corrosivas.
1. Composición química
La tabla siguiente recoge la composición química de la aleación 31 conforme a ASTM B622 / UNS N08031 y sus proporciones (valores máximos o rangos, en %).
| Grado | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Cu | N | Fe |
| Aleación 31 | 0.015 máx. | 2.00 máx. | 0.020 máx. | 0.010 máx. | 0.30 máx. | 26.00-28.00 | 30.00-32.00 | 6.00-7.00 | 1.00-1.40 | 0.15-0.25 | Resto |
2. Propiedades mecánicas
En estado recocido, la aleación 31 cumple los requisitos mínimos de propiedades mecánicas que se indican a continuación, especificados en ASTM B622 .
| Propiedad | Condición | Resistencia a la tracción mín. | Límite elástico (0.2 % de desviación) mín. | Alargamiento mín. | Dureza máx. | PREN | Rango de temperatura de servicio | Dureza |
| Valor | Recocido de disolución | 690 MPa (100 ksi) | 310 MPa (45 ksi) | 35% | 100 HRB | Superior a 54 | De -196 °C a 400 °C (criogénico a temperatura media-alta) | HBW 200 máx. HRB 90 máx. |
3. Grados equivalentes
Según la región y el sistema normativo, la aleación 31 puede suministrarse bajo distintas designaciones.
| Grado | Número UNS | Norma GB | Norma JIS | Norma ISO | Norma DIN/EN | Norma GOST | |
| ISC | GB | ||||||
| Aleación 31 | N08031 | - | - | - | X1NiCrMoCu32-28-7 | 1.4562 | - |
3. Principales ventajas técnicas
La aleación 31 reúne una serie de características concretas que la hacen idónea para entornos corrosivos exigentes.
- Elevado valor PREN y resistencia a la picadura: Con un valor PREN superior a 54, la aleación 31 supera a 316L y S32750 en resistencia a la picadura por cloruros. Su mayor contenido de molibdeno y nitrógeno la hace apta para sistemas de refrigeración por agua de mar y de salmuera en los que otras aleaciones fallan.
- Resistencia al ácido sulfúrico y al ácido fosfórico: La aleación 31 resiste tanto los ácidos oxidantes como los reductores. El cobre mejora su resistencia al ácido sulfúrico. En ácido fosfórico de vía húmeda impuro, con cloruros y fluoruros, su comportamiento es más fiable que el de 904L y 316L.
- Resistencia a la corrosión bajo tensión por cloruros (SCC): Con un 31 % de níquel, la aleación 31 resiste la corrosión bajo tensión por cloruros en entornos donde 304 y 316 fallan. Mantiene su resistencia a temperaturas y concentraciones de cloruros más elevadas, con un comportamiento en servicio próximo al de C-276.
- Alternativa económica a C-276 y C-22: C-276 se emplea a menudo en aplicaciones que no lo exigen. En la mayoría de los servicios con ácido sulfúrico y fosfórico por debajo de 60-70 °C, la aleación 31 ofrece una resistencia a la corrosión similar a un coste menor y, en ausencia de ácidos fuertemente reductores o de ácido clorhídrico, constituye una alternativa sólida.
- Soldabilidad y conformabilidad: Pese a su elevado contenido en elementos de aleación, la aleación 31 presenta buena soldabilidad. Su contenido de carbono muy bajo reduce la sensibilización durante la soldadura. Se suelda con los procedimientos austeníticos habituales y material de aporte equivalente, y normalmente se suministra e instala en estado de recocido de disolución.
4. Normas de fabricación habituales
Los tubos sin costura de aleación 31 se fabrican y ensayan conforme a las normas siguientes.
- ASTM B622: especificación principal para tubos sin costura de aleación de níquel UNS N08031
- ASME SB-622: equivalente ASME de B622 para recipientes a presión
- DIN 17459 / EN 10216-5: especificaciones europeas para tubos sin costura de aleación de níquel
- JIS G3463: especificación japonesa para tubos de caldera de acero inoxidable y resistentes al calor
- GB/T 14976: especificación china para tubos sin costura de acero inoxidable
- ASTM B829: requisitos generales para tubos sin costura de aleación de níquel
- ASTM E8 / E18: ensayos de propiedades mecánicas - tracción y dureza
5. Principales aplicaciones
Los tubos sin costura de aleación 31 se emplean en numerosos sectores industriales que exigen a la vez resistencia a los ácidos y a los cloruros.
- Producción de ácido fosfórico (reactores de vía húmeda y sistemas de tuberías): Además del propio ácido, el ácido fosfórico de vía húmeda contiene cloruros, fluoruros y sulfatos. Los grados corrientes fallan con rapidez; la aleación 31 puede trabajar en esta mezcla ácida sin sufrir picaduras ni corrosión bajo tensión.
- Plantas de ácido sulfúrico (intercambiadores de calor y líneas de transferencia): Se emplea en las secciones de absorción y concentración, donde varían la concentración de ácido y la temperatura. La adición de cobre le confiere una resistencia útil allí donde otras aleaciones de níquel resultan menos fiables.
- Desulfuración de gases de combustión (FGD): Los sistemas de desulfuración tratan corrientes de gas calientes, húmedas y cargadas de cloruros. La aleación 31 se emplea en conductos y sistemas de pulverización donde el condensado genera condiciones locales muy corrosivas.
- Petróleo y gas offshore (tratamiento de agua producida y sistemas de inyección): El agua producida de los pozos marinoscontiene altas concentraciones de cloruros, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. En estas condiciones la aleación 31 resiste la picadura y la corrosión bajo tensión, por lo que resulta especialmente adecuada para las tuberías de bombas de inyección y los sistemas de colectores.
- Industria de los fertilizantes (tuberías de proceso de ácido nítrico y ácidos mixtos): La producción de fertilizantes implica ácido nítrico, ácido fosfórico y compuestos amónicos a alta temperatura. La aleación 31 se emplea en las tuberías de proceso, válvulas y tubos de intercambiador de calor de estos circuitos.
