Acero inoxidable 347H
El acero inoxidable 347H (UNS S34709) es la versión de alto carbono y grano grueso del acero inoxidable 347 estabilizado al niobio. Está concebido para las aplicaciones de fluencia prolongada en calderas y recipientes a presión por encima de 550 °C. Su contenido mínimo obligatorio de carbono del 0.04 % y el requisito de tamaño de grano n.º 7 o más grueso son lo que lo diferencia del acero inoxidable 347 estándar en el diseño a alta temperatura.
1. Composición química
La tabla recoge los intervalos de composición del 347H. El contenido de carbono y la relación niobio/carbono gobiernan el engrosamiento del grano tras el recocido por disolución y el comportamiento a fluencia.
| Material | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Ohter |
| TP347H | 0.04-0.10 | ≤ 2.00 | ≤ 0.045 | ≤ 0.030 | ≤ 1.00 | 17.00-19.00 | 9.00-13.00 | — | Niobio Nb: 8 × C - 1.0 |
Atención: el intervalo de carbono del 0.04-0.10 % es deliberado; la norma ASTM A213 exige para el 347H un tamaño de grano n.º 7 o más grueso, a fin de validar los valores de tensión admisible a alta temperatura.
2. Propiedades mecánicas
Estos requisitos mínimos de propiedades mecánicas corresponden al acero 347H en estado recocido por disolución. Por encima de 550 °C, sus tensiones admisibles ASME superan a las del 347.
| Material | Condición | Resistencia a la tracción mínima, ksi (MPa) | Límite elástico mínimo, ksi (MPa) | Alargamiento mínimo, % | Temperatura de tratamiento térmico | Dureza |
| TP347H | Recocido | 515 (75) | 205 (30) | 35 | Temperatura mínima 1100 °C (2000 °F) | HBW ≤ 201 HRB ≤ 92 |
Nota: los datos de rotura por fluencia a alta temperatura del 347H muestran entre 600 y 800 °C un comportamiento claramente superior al del 347 estándar, lo que corroboran las tablas de tensiones de la Sección II Parte D del código ASME.
3. Grados aproximados
Esta tabla recoge los grados aproximados del 347H en los distintos sistemas normativos internacionales, de modo que los ingenieros de diseño y los equipos de compras puedan localizar sustitutos aprobados en la cadena de suministro global.
| Material | Grado UNS | Norma nacional GB | JIS | ISO | DIN/EN | GOST | |
| ICS | NUEVO | ||||||
| 347H | S34709 | S34779 | 07Cr18Ni11Nb | SUS347H | X6CrNiNb18-10 | 1.4961 | 08X18H12Б |
*El DIN 1.4550 cubre la composición base estabilizada al niobio; el tamaño de grano y el contenido mínimo de carbono del grado H los define la normativa ASTM/ASME.
4. Principales ventajas técnicas
- Optimizado para el diseño limitado por fluencia: el mayor contenido de carbono y el recocido por disolución a alta temperatura generan la estructura obligatoria de grano grueso (ASTM n.º 7 o más grueso), que proporciona una excelente resistencia a la deformación por fluencia y a la rotura por tensión bajo carga sostenida por encima de 550 °C.
- Tensiones admisibles ASME más altas a alta temperatura: la Sección I y la Sección VIII División 1 del código ASME asignan al acero 347H tensiones admisibles superiores a las del 347 estándar para temperaturas de trabajo por encima de 550 °C. Ello permite diseñar componentes a presión más ligeros en las aplicaciones de caldera y de refinería.
- Estabilización con niobio combinada con alto carbono: a diferencia de los grados H no estabilizados (como el 304H o el 316H), la adición de niobio del 347H evita la sensibilización durante la fabricación, mientras que su alto contenido de carbono genera el grano grueso que exige el comportamiento a fluencia. Los aceros no estabilizados no reúnen ambas ventajas.
- Nota técnica: el certificado de laminación del acero 347H debe confirmar su contenido de carbono (0.04-0.10 %) y su tamaño de grano (ASTM n.º 7 o más grueso). El material que no cumpla el requisito de tamaño de grano de los códigos ASME de alta temperatura se considerará no conforme. Para garantizar el cumplimiento conviene especificar un recocido por disolución a 1065 °C como mínimo.
5. Normas de fabricación generales
ASTM A213: especificación estándar para tubos sin costura de acero aleado ferrítico y austenítico para calderas, sobrecalentadores e intercambiadores de calor — TP347H, con el tamaño de grano que fijan las tablas de la especificación.
ASTM A312: especificación estándar para tuberías de acero inoxidable austenítico sin costura, soldadas y muy trabajadas en frío — grado TP347H.
ASTM A269: especificación estándar para tubos de acero inoxidable austenítico sin costura y soldados para servicio general — aplicable al 347H.
ASTM A249: especificación estándar para tubos soldados de acero austenítico para calderas, sobrecalentadores, intercambiadores de calor y condensadores — el TP347H es apto para servicio a alta temperatura.
DIN EN 10216-5: tubos de acero sin costura para servicio a presión — acero inoxidable (composición base 1.4550; tamaño de grano conforme al grado H de ASTM).
JIS G3463: tubos de caldera e intercambiador de calor de acero inoxidable — tipo SUS347HTB.
GB/T 13296: tubos sin costura de acero inoxidable para calderas e intercambiadores de calor — grado 06Cr18Ni11Nb.
GOST 9940 / 9941: tubos de acero inoxidable sin costura — aplicación equivalente 08X18H12Б.
Tabla comparativa de normas de fabricación:
| Norma | Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (ASTM) | EN/DIN | JIS | Norma nacional GB | GOST |
| Tubos de caldera sin costura | A213 TP347H | EN 10216-5 (1.4550) | G3463 SUS347HTB | GB/T 13296 | GOST 9941 |
| Tubos sin costura | A312 TP347H | EN 10216-5 (1.4550) | G3459 SUS347H | GB/T 14976 | GOST 9940 |
| Tubos de caldera soldados | A249 TP347H | EN 10217-7 (1.4550) | G3463 SUS347H | GB/T 12771 | — |
6. Principales aplicaciones
- Tubos de sobrecalentador de calderas de centrales eléctricas: para el vapor a alta presión de las calderas supercríticas y ultrasupercríticas, donde las tensiones admisibles a alta temperatura del 347H permiten diseñar paredes de tubo más delgadas que con el 347 estándar.
- Serpentines de calentamiento de refinerías de petróleo: tubos de las secciones de radiación y de convección que operan de forma continua a 600-800 °C en los hornos de destilación atmosférica y a vacío y de reformado catalítico.
- Generadores de vapor por recuperación de calor (HRSG): módulos de sobrecalentador y de recalentador de las centrales de ciclo combinado, en los que los tubos deben soportar transitorios térmicos rápidos sin sufrir daños por fluencia ni sensibilización.
- Líneas de transferencia de procesado de hidrocarburos: líneas de transferencia a alta temperatura entre el reactor y el fraccionador de las unidades de coquización retardada y de viscorreducción, que requieren un material estabilizado al niobio para resistir la carburación.
- Recipientes a presión de alta temperatura: recipientes conformes a la Sección VIII del código ASME de las unidades de recuperación de azufre y de oxidación térmica, donde las tensiones admisibles del 347H ligadas al tamaño de grano optimizan el cálculo del espesor de pared.
