El Inconel 601 añade un 1.0-1.7 % de aluminio y eleva el cromo del 15.5 % al 23 % (valores típicos). El aluminio forma una subcapa de Al₂O₃ bajo el óxido superficial de Cr₂O₃, lo que hace al 601 bastante más resistente a la oxidación cíclica y a la carburación por encima de 1800 °F (982 °C). Por debajo de 1800 °F, cuando la oxidación no es el problema principal, el Inconel 600 resulta suficiente y más económico.
Norma ASTM B167 de tuberías y tubos sin costura Inconel 600/601/690
La ASTM B167 es la especificación estándar que cubre seis aleaciones níquel-cromo-hierro (Ni-Cr-Fe): el Inconel 600, el 601 y el 690, junto con grados especiales y sus variantes de alto cromo. Son las principales aleaciones Ni-Cr-Fe para resistencia a la oxidación a temperatura extrema, generación de vapor nuclear y servicio corrosivo a alta temperatura en el rango de 1200 °F a 2200 °F (650 °C a 1200 °C).
La especificación cubre seis designaciones UNS (UNS N06600, N06601, N06603, N06690, N06025 y N06045) en estado trabajado en frío, trabajado en caliente y acabado en caliente. Define la composición química, las propiedades mecánicas —que varían según la aleación y el diámetro—, las tolerancias dimensionales de los productos trabajados en frío y acabados en caliente, la prueba hidrostática hasta un máximo de 1,000 psi (6.9 MPa) y el marcado del producto. Los requisitos generales del análisis químico de comprobación se ajustan a la ASTM B880.
Las tuberías y tubos de Inconel ASTM B167 se emplean en hornos de proceso químico, generadores de vapor de reactores nucleares PWR, hornos rotativos y tubos radiantes de tratamiento térmico, conductos de escape de turbinas de gas aeroespaciales, componentes de reformadores petroquímicos y equipos de incineración de residuos. Esta guía recorre las seis aleaciones —Inconel 600, 601, 690 y 603, UNS N06025 y UNS N06045— con su composición química, sus propiedades mecánicas, sus tolerancias, sus valores de tensión en la fibra y sus aplicaciones, para ayudar a los equipos de ingeniería y de compras a elegir el producto Ni-Cr-Fe adecuado.
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¿Qué es la ASTM B167?
La ASTM B167 es la especificación estándar de ASTM International para tuberías y tubos sin costura de aleación níquel-cromo-hierro.La gobierna el subcomité B02.07 de níquel y cobalto refinados y sus aleaciones, del comité ASTM B-2 de metales y aleaciones no férreos. La norma está aprobada para su uso por los organismos del Departamento de Defensa de Estados Unidos.
La especificación cubre, para seis aleaciones níquel-cromo-hierro, las tuberías sin costura de Inconel y los tubos, cada uno orientado a un entorno concreto de alta temperatura o corrosivo. El sistema Ni-Cr-Fe contiene un 45-72 % de níquel, un 14-31 % de cromo y un 6-25 % de hierro, lo que forma una estructura austenítica estable que resiste la oxidación, la carburación y la corrosión bajo tensión a temperaturas muy superiores a las que soportan los aceros inoxidables o las aleaciones Incoloy.
El tubo sin costura de Inconel se dimensiona por diámetro exterior y espesor de pared mínimo o nominal, mientras que la tubería se dimensiona por NPS conforme a ANSI B36.19. La especificación abarca desde tubos de pequeño calibre hasta tuberías de gran diámetro, en estado trabajado en frío y trabajado en caliente.
La norma ASME equivalente es SB-167, recogida en el volumen II, parte B, del Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión. El material conforme a la ASTM B167 puede marcarse con la designación SB-167 para equipos a presión con sello de código en instalaciones nucleares, centrales eléctricas y recipientes de proceso químico.
Composición química de la ASTM B167
La composición química del tubo ASTM B167 se controla con precisión para garantizar una elevada resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y buen comportamiento en entornos extremos. Se compone principalmente de níquel, cromo y otros elementos de aleación, con límites concretos que varían según el grado, tal como se indica en la tabla siguiente.
| Grado | Número UNS | Norma (Pipe) |
Requisitos de composición química (valores máximos salvo que se indique un rango) | ||||||||||||
| Carbono (C) | Manganeso (Mn) | Fósforo (P) | Azufre (S) | Silicio (Si) | Níquel (Ni) | Cromo (Cr) | Molibdeno (Mo) | Cobre (Cu) | Hierro (Fe) | Titanio (Ti) | Aluminio (Al) | Cobalto (Co) | |||
| Inconel 600 | N06600 | B167 | 0.15 | 1.00 | - | 0.015 | 0.50 | 72.0 min | 14.0–17.0 | - | 0.50 | 6.0–10.0 | - | - | - |
| Inconel 601 | N06601 | B167 | 0.10 | 1.00 | - | 0.015 | 0.50 | 58.0–63.0 | 21.0–25.0 | - | 1.00 | BAL | - | 1.0–1.7 | - |
| Inconel 690 | N06690 | B167 | 0.05 | 0.50 | - | 0.015 | 0.50 | 58.0 min | 27.0–31.0 | - | 0.50 | 7.0–11.0 | - | - | - |
| Nicrofer 6025 HT | N06025 | B167 | 0.15–0.25 | 0.15 | - | 0.010 | 0.50 | BAL | 24.0–26.0 | - | - | 8.0–11.0 | 0.10–0.20 | 1.8–2.4 | - |
| Alloy 45TM | N06045 | B167 | 0.05–0.12 | 1.00 | - | 0.015 | 1.00 | 44.0–48.0 | 26.0–29.0 | - | - | BAL | 0.30–0.60 | 0.10–0.30 | - |
Propiedades mecánicas de la ASTM B167
Las propiedades mecánicas de la ASTM B167 varían según la aleación, el estado (trabajado en caliente frente a recocido tras trabajo en frío) y el tamaño del producto. La tubería recocida tras trabajo en caliente con diámetro exterior superior a 5 pulgadas (127 mm) tiene requisitos de resistencia a la tracción y de límite elástico inferiores a los del material de menor diámetro o trabajado en frío. La N06025 ofrece la mayor resistencia a la tracción, 98 ksi (680 MPa); la N06600 y la N06601 ofrecen una resistencia intermedia de 80 ksi (550 MPa). La tabla siguiente recoge todas las combinaciones de aleación, estado y medida.
| Grado | Estado y dimensiones | Norma | Resistencia a la tracción Mín., MPa |
Límite elástico Mín., MPa |
Alargamiento Mín., % |
| N06600 | Trabajado en caliente o trabajado en caliente y recocido; DE ≤ 127 mm | B167 | 550 | 205 | 35 |
| N06600 | Trabajado en caliente o trabajado en caliente y recocido; DE > 127 mm | B167 | 515 | 170 | 35 |
| N06600 | Trabajado en frío y recocido; DE ≤ 127 mm | B167 | 550 | 240 | 30 |
| N06600 | Trabajado en frío y recocido; DE > 127 mm | B167 | 550 | 205 | 35 |
| N06601 | Trabajado en frío y recocido, o trabajado en caliente y recocido | B167 | 550 | 205 | 30 |
| N06690 | HW/HWA, DE ≤ 5 pulgadas | B167 | 85 (586) | 30 (205) | 35 |
| N06690 | HW/HWA, DE > 5 pulgadas | B167 | 75 (515) | 25 (170) | 35 |
| N06690 | CWA, DE ≤ 5 pulgadas | B167 | 85 (586) | 35 (240) | 30 |
| N06690 | CWA, DE ≤ 5 pulgadas | B167 | 85 (586) | 30 (205) | 35 |
| N06603 | HWA/CWA, todas las dimensiones | B167 | 94 (650) | 43 (300) | 25 |
| N06025 | HWA/CWA, todas las dimensiones | B167 | 98 (680) | 39 (270) | 30 |
| N06045 | HWA/CWA, todas las dimensiones | B167 | 90 (620) | 35 (240) | 35 |
Nota:HW = trabajado en caliente; HWA = trabajado en caliente y recocido; CWA = trabajado en frío y recocido.
Tolerancias de la ASTM B167
Las tolerancias de la ASTM B167 fijan las desviaciones admisibles de diámetro exterior y espesor de pared de las tuberías y tubos sin costura de Inconel trabajados en frío y en caliente, según se detalla en la tabla siguiente:
| Norma | Diámetro exterior (D) | Tolerancia (mm) | Espesor de pared (S) | Tolerancia | Longitud | Tolerancia |
| MM | NORMAL / ALTA | MM | MM | MM | ||
| B167 (Tubo estirado en frío) |
D<12.7 | +0.13/0 | ave. ±12.5% | min: +25.0%/0 | Longitud fija ≤9.1m |
+3.2/0 |
| 12.7≤D≤15.9 | ±0.13 | |||||
| 15.9<D≤38.1 | ±0.13 | ave. ±10.0% | min: +20.0%/0 | |||
| 38.1<D≤76.2 | ±0.25 | ave. ±12.5% | min: +22.0%/0 | |||
| D<12.7 | ±0.13 | ave. ±12.5% | min: +25.0%/0 | Longitud fija >9.1m |
+6.4/0 | |
| 12.7≤D≤15.9 | ±0.15 | |||||
| 15.9<D≤38.1 | ±0.19 | ave. ±10.0% | min: +20.0%/0 | |||
| 38.1<D≤50.8 | ±0.25 | ave. ±12.5% | min: +22.0%/0 | |||
| 50.8<D≤76.2 | ±0.38 | |||||
| B167 (Tubo acabado en caliente) |
19≤D≤38 | +0.4/-0.8 | Espesor de pared nominal: ±12.5 % | Espesor de pared mínimo: +28.5 %/0 | OD<50.8: +3.2/-0 OD≥50.8: +4.8/-0 Véase B829 para más detalles |
- |
| 38.1<D≤102 | ±0.8 | |||||
| 102<D≤235 | +1.6/-0.8 | |||||
| B167 (Tubería trabajada en caliente) |
25≤D≤48 | ±0.38 | Espesor de pared nominal: +16%/-12.5% |
Espesor de pared mínimo: +28.5 %/0 | - | - |
| 48<D≤114 | ±0.51 | |||||
| 114<D≤165 | ±0.64 | |||||
| 165<D≤235 | ±0.79 |
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Grados de aleación de la ASTM B167
La ASTM B167 cubre seis aleaciones: tres de uso extendido (N06600, N06601 y N06690) y tres grados especiales (N06603, N06025 y N06045). El Inconel 600 (N06600) es la aleación de alto níquel de uso general. El Inconel 601 (N06601) añade aluminio para mejorar la resistencia a la oxidación. El Inconel 690 (N06690) casi duplica el cromo, para servicio nuclear y alcalino. La N06603, la N06025 y la N06045 añaden tierras raras y silicio para los entornos térmicos más severos. La tabla siguiente compara las seis.
| Número UNS | Nombre comercial | Níquel Ni, % | Cromo Cr, % | Elemento de adición clave | Principales aplicaciones |
| N06600 | Inconel 600 | 72.0 min | 14.0–17.0 | Ninguno (aleación base) | Alta temperatura de uso general, nuclear, alcalino |
| N06601 | Inconel 601 | 58.0–63.0 | 21.0–25.0 | Aluminio Al 1.0-1.7 % | Oxidación cíclica, carburación |
| N06690 | Inconel 690 | 58.0 min | 27.0–31.0 | Alto cromo (29.5 % típico) | Nuclear PWR, sosa cáustica |
| N06603 | — | Resto | 24.0–26.0 | Itrio Y, circonio Zr, cerio Ce (tierras raras) | Trabajo en caliente a temperatura extrema |
| N06025 | Alloy 602 CA | Resto | 24.0–26.0 | Aluminio Al 1.8-2.4, circonio Zr, itrio Y | Oxidación extrema por encima de 2000 °F |
| N06045 | Alloy 45TM | 45.0 min | 26.0–29.0 | Silicio Si 2.5-3.0, cerio Ce | Hornos de atmósfera controlada |
Tubos de Inconel 600
La aleación 600 es una superaleación níquel-cromo-hierro polivalente, conocida por su excelente resistencia a la oxidación a alta temperatura y por su resistencia frente a diversas formas de corrosión. Se caracteriza por un elevado contenido de níquel (mínimo del 72 %), que aporta una notable resistencia a los medios reductores y a la corrosión bajo tensión por iones cloruro, mientras que su contenido de cromo (14-17 %) garantiza un comportamiento superior al del níquel puro en condiciones oxidantes.
Más información sobre el material Inconel 600Inconel 601
La aleación de níquel 601 incorpora en la matriz Ni-Cr-Fe un 1.0-1.7 % de aluminio y eleva el cromo hasta un 21-25 %. El aluminio forma, bajo el óxido superficial de Cr₂O₃, una subcapa de Al₂O₃ firmemente adherida, lo que constituye un sistema de protección de doble óxido. Ello hace que la 601 resista la oxidación cíclica y la carburación bastante mejor que la 600.
Más información sobre el material Inconel 601Inconel 690
La aleación 690 eleva el cromo hasta un 27-31 % (29.5 % típico) y mantiene un mínimo del 58 % de níquel. Ese contenido de cromo, casi el doble del 15.5 % de la 600, mejora notablemente la resistencia al agrietamiento bajo tensión en agua primaria (PWSCC) en el refrigerante del circuito primario de reactores nucleares PWR, es decir, en agua de alta pureza con hidrógeno disuelto a 600-650 °F (315-343 °C).
Nicrofer 6025 HT
Alloy 602 CA La Nicrofer 6025 HT (Alloy 602 CA, UNS N06025) es una aleación níquel-cromo-hierro-aluminio reforzada con elementos de tierras raras como el circonio, el itrio y el cerio. Estas adiciones mejoran la adherencia de la capa de óxido, reducen el desconchado durante los ciclos térmicos y refuerzan la resistencia a la fluencia a alta temperatura. Con un 24-26 % de cromo y un 1.8-2.4 % de aluminio aproximadamente, forma una capa protectora estable de Al₂O₃ que le confiere una excelente resistencia a la oxidación por debajo de 1200 °C (2200 °F) en hornos industriales y entornos de trabajo en caliente.
Alloy 45TM
La N06045 emplea un alto contenido de silicio (2.5-3.0 %) y cerio (0.03-0.09 %) en lugar de aluminio para lograr la protección por óxidos. El silicio forma una subcapa de SiO₂ especialmente eficaz en hornos de atmósfera controlada con carburación, nitruración y gases reductores, entornos en los que las aleaciones formadoras de Al₂O₃ pueden sufrir oxidación interna. Presenta un alargamiento del 35 %, una resistencia a la tracción de 90 ksi (620 MPa) y un límite elástico de 35 ksi (240 MPa).
Requisitos de tratamiento térmico de la ASTM B167
El producto ASTM B167 se suministra habitualmente en estado recocido —recocido tras trabajo en frío o tras trabajo en caliente— conforme a lo dispuesto por ASTM International. La norma fija las temperaturas de recocido recomendadas. Los requisitos de tratamiento térmico varían según el grado de aleación y dependen sobre todo de la temperatura necesaria para disolver los carburos y las fases intermetálicas. En algunas aleaciones de altas prestaciones, como las empleadas en aplicaciones nucleares, puede especificarse un tratamiento térmico adicional para obtener la microestructura y el comportamiento en servicio requeridos.
Requisitos de ensayo e inspección
La ASTM B167 exige análisis químico, ensayo de tracción y prueba hidrostática en cada lote. En conjunto constituyen un marco de verificación en tres partes para las tuberías y tubos de servicio a alta temperatura.
Análisis químico
Un ensayo por lote (una colada). El ensayo se realiza conforme a ASTM E 1473 o E 38. Las tolerancias del análisis de producto (de comprobación) se rigen por la ASTM B880. Las muestras químicas se toman durante la colada o en una fase posterior del proceso.
Ensayo de tracción
Un ensayo por lote. Un lote lo constituye todo el material de una misma colada, un mismo tamaño nominal (con independencia de la longitud) y un mismo estado. Cuando no es posible identificarlo por colada, el peso máximo de lote es de 500 lb (227 kg). Se prefiere la probeta de sección tubular completa; conforme a ASTM E 8 también se admiten probetas longitudinales planas o cilíndricas.
Ensayo de presión hidrostática
Cada tubería o tubo de diámetro exterior igual o superior a 1/8 de pulgada (3 mm) y espesor de pared igual o superior a 0.015 pulgadas (0.38 mm) se somete, conforme a , a la prueba hidrostática estándar con una presión máxima de 1,000 psi (6.9 MPa). Como alternativa, previo acuerdo entre el fabricante y el comprador, la presión de ensayo puede calcularse mediante P = 2St/D a 1.5 veces la tensión admisible en la fibra.El fabricante y el comprador pueden acordar ensayar a 1.5 veces la tensión admisible en la fibra. Se rechaza toda pieza que presente fugas.
Valores de tensión admisible en la fibra por aleación y estado:
| Aleación / estado | Tensión en la fibra, DE ≤ 5 pulgadas, psi (MPa) | Tensión en la fibra, DE > 5 pulgadas, psi (MPa) |
| N06600, HW/HWA | 20,000 (140) | 16,700 (115) |
| N06601, HW/HWA o CWA | 20,000 (140) | 20,000 (140) |
| N06690, HW/HWA | 21,200 (146) | 16,700 (115) |
| N06690, CWA | 21,200 (146) | 21,200 (146) |
| N06603, HWA/CWA | 24,000 (165) | 24,000 (165) |
| N06025, HWA/CWA | 24,500 (169) | 24,500 (169) |
| N06045, HWA/CWA | 22,500 (155) | 22,500 (155) |
| N06600, CWA | 20,000 (140) | 20,000 (140) |
Preguntas frecuentes
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¿En qué se diferencian el Inconel 600 y el Inconel 601?
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¿En qué se diferencian la ASTM B167 y la ASTM B163?La B167 cubre las tuberías y tubos sin costura de Inconel de uso general; la B163 cubre específicamente los tubos de condensador e intercambiador de calor. La B163 incorpora requisitos adicionales de estado superficial, ensayos no destructivos y dimensiones para los haces de condensador e intercambiador. Para los tubos de generadores de vapor nucleares, la especificación habitual es la B163, con la B167 para las tuberías asociadas.
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¿Cuál es la norma ASME equivalente a la ASTM B167?La ASME SB-167 es exactamente la misma especificación, adoptada en el volumen II, parte B, del BPVC de ASME. El material fabricado según ASTM B167 puede marcarse con la designación SB-167 para su uso en recipientes nucleares, equipos a presión y sistemas de tuberías con sello de código.
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¿Qué metal de aportación se emplea para soldar el Inconel 600?Inconel 600: ERNiCr-3 (AWS A5.14) para GTAW y ENiCrFe-2 (AWS A5.11) para SMAW. Inconel 601: ERNiCrFe-11. Inconel 690: ERNiCrFe-7A (FM 52M) para aplicaciones nucleares. Ninguna aleación de la B167 requiere precalentamiento. La temperatura máxima entre pasadas debe mantenerse en 300 °F (150 °C) o por debajo. Salvo que lo exija una especificación nuclear concreta, por lo general no se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura.
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¿Resiste el Inconel 600 el ácido sulfúrico?El Inconel 600 tiene una resistencia limitada al ácido sulfúrico. Solo resulta apto para H₂SO₄ muy diluido (<5 %) a temperatura moderada. Para servicio con ácido sulfúrico, emplee el Las tuberías de Incoloy 825 (ASTM B423) o la aleación 20 (ASTM B729). El punto fuerte del Inconel 600 está en los medios oxidantes, las disoluciones alcalinas y el servicio a alta temperatura, no en la resistencia a los ácidos reductores.
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¿Cuál es la temperatura máxima de servicio del Inconel 601?El Inconel 601 admite servicio continuo en atmósferas oxidantes hasta unos 2200°F (1200°C). Su sistema de protección de doble óxido Al₂O₃/Cr₂O₃ sigue siendo eficaz a esa temperatura. Por encima de 2200 °F, el óxido protector pierde estabilidad. En exposiciones breves o cíclicas y en aplicaciones sin carga estructural, el 601 tolera excursiones cortas por encima de ese límite.
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¿Cómo se compara el Inconel 600 con el acero inoxidable 304/316?El Inconel 600 contiene un 72 % de níquel frente al 8-10 % del 304/316, lo que lo hace totalmente inmune a la corrosión bajo tensión por cloruros a cualquier temperatura. Ofrece además una resistencia a la oxidación claramente superior por encima de 1200 °F (650 °C), temperatura a la que el 304 empieza a desconcharse y el 316 queda limitado por la fragilización por fase sigma. Ahora bien, el Inconel 600 suele costar entre 3 y 5 veces más que el acero inoxidable 316L, según la cotización del níquel. La mejora está justificada cuando la corrosión bajo tensión por cloruros, la corrosión alcalina o una temperatura de servicio por encima de 1200 °F son los factores dominantes del diseño.
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¿Qué es la sensibilización del Inconel 600 y cómo se evita?La sensibilización del Inconel 600 es la precipitación de carburos de cromo (Cr₂₃C₆) en los bordes de grano durante la exposición a 900-1400 °F (480-760 °C), que empobrece en cromo las zonas adyacentes y genera susceptibilidad a la corrosión intergranular. Se evita empleando coladas de bajo carbono (máximo 0.03 % de C) y aplicando un recocido de disolución por encima de 1800 °F seguido de enfriamiento rápido; o bien, como en el Inconel 690, mediante un tratamiento térmico (TT) que precipita los carburos de forma controlada y beneficiosa.
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¿Cuál es la densidad del Inconel 600?La densidad del Inconel 600 es de 0.304 lb/in³ (8.42 g/cm³), algo mayor —por su mayor contenido de níquel— que la de los tubos de Incoloy 800 (0.287 lb/in³). El Inconel 601 es más ligero, con 0.291 lb/in³ (8.06 g/cm³), porque su mayor contenido de hierro y aluminio reduce el peso atómico medio. En conductos de escape aeroespaciales críticos por peso, esa diferencia de densidad del 4 % entre el 600 y el 601 influye en la elección del material.