ASTM A182 F22 / P22 – acero 2¼Cr-1Mo: normas, composición y propiedades
El 2¼Cr-1Mo es el acero al cromo-molibdeno más usado para alta temperatura y servicio con hidrógeno. La misma composición recibe nombres distintos según la forma del producto: F22 para forjas, Gr 22 para chapa, P22 y T22 para tubo, WP22 para conexiones y WC9 para fundiciones. Esta página reúne todas las normas, clases y tratamientos de la familia.
Una composición, varias normas
El nombre cambia según la forma del producto. Al especificar, cite la norma, el grado y la clase.
| Forma | ASTM/ASME | Grado/clase | EN | ABNT/otras |
|---|---|---|---|---|
| Forja | A182 / SA-182 | F22 Cl.1, F22 Cl.3 | EN 10222-2 11CrMo9-10 (1.7383) | JIS G3203 SFVA F22* |
| Forja de gran tamaño | A336 / SA-336 | F22 Cl.1, F22 Cl.3 | EN 10222-2 11CrMo9-10 | — |
| Forja templada | A508 / SA-508 | Gr 22 Cl.3 (también Cl.4, 5, 6 y 7) | — | Antes A541 Gr 22 (retirada) |
| Chapa | A387 / SA-387 | Gr 22 Cl.1, Gr 22 Cl.2, Gr 22L | EN 10028-2 10CrMo9-10 (1.7380) | JIS G4109 SCMV4-1, SCMV4-2 |
| Tubo | A335 / SA-335 | P22 | EN 10216-2 10CrMo9-10 | JIS G3458 STPA24 |
| Tubo de caldera | A213 / SA-213 | T22 | EN 10216-2 10CrMo9-10 | JIS G3462 STBA24 |
| Barra | A739 | B22 | — | — |
| Conexiones para soldar a tope | A234 / SA-234 | WP22 Cl.1, WP22 Cl.3 | — | — |
| Fundición | A217 / SA-217 | WC9 | EN 10213 G17CrMo9-10 (1.7379) | JIS G5151 SCPH32* |
| Servicio con H₂S | NACE MR0175 / ISO 15156-2 | dureza ≤ 22 HRC | — | Requisitos para reactores: API RP 934-A |
La ASTM A541 fue retirada y sus grados, incluido el Gr 22, pasaron a la A508. «F22» por sí solo no define la resistencia: cite norma, grado y clase.
Tolerancias y códigos HS
- Barras forjadas (redondas y cuadradas): sobremedida de mecanizado desde 2 mm (Ø 6–16 mm) hasta 24 mm (Ø 400–500 mm) en el diámetro. Ej.: Ø 100–125 mm terminado: +7 mm, tolerancia +6 / −0 (longitud hasta 3.500 mm).
- Discos forjados: sobremedida de 4 a 9 mm en el diámetro y de 3 a 11 mm en la altura, tolerancia solo positiva.
- Corte y mecanizado: sierra de cinta −0 / +5 a +15 mm en la longitud; chorro de agua +10 % del espesor en el diámetro (mín. 2 mm); piezas mecanizadas −0 / +2 a +5 mm en el diámetro. Vea las tablas completas (INF 002 e INF 003, iguales para todas las aleaciones).
| Forma | NCM (Brasil, 8 dígitos) | HS (internacional, 6 dígitos) | HTS (EE. UU., 10 dígitos)* | CN (Unión Europea, 8 dígitos)* |
|---|---|---|---|---|
| Barra forjada | 7228.40.00 | 7228.40 | 7228.40.0000 | 7228 40 90 |
| Barra laminada en caliente | 7228.30.00 | 7228.30 | 7228.30.8041 | 7228 30 61 |
| Chapa (> 10 mm, ancho ≥ 600 mm) | 7225.40.90 | 7225.40 | 7225.40.3050 | 7225 40 40 |
| Tubo sin costura | 7304.19.00 | 7304.19 | 7304.19.5050 | 7304 19 10 |
| Tubo con costura | 7306.19.00 | 7306.19 | 7306.19.5150 | 7306 19 00 |
| Brida y conexión | 7307.91.00 | 7307.91 | 7307.91.5030 | 7307 91 00 |
Clase arancelaria: acero aleado (por composición química, según las Notas del Capítulo 72 y la Nota 5 de la Sección XV).
Tubo: 7304.19 y 7306.19 son tubos de conducción (line pipe) para oleoductos y gasoductos; los tubos para calderas, intercambiadores de calor o proceso se clasifican en 7304.39/7304.59 (sin costura) y 7306.30/7306.50 (con costura).
*: códigos de EE. UU. y de la UE a modo de referencia. NCM según la legislación vigente (Reglas Generales de Interpretación, Notas de los Capítulos 72, 74 y 75 y Nota 5 de la Sección XV). Confirme el código definitivo con su agente de aduanas según el tamaño y el acabado del ítem. HS = primeros 6 dígitos de la NCM.
Composición química por norma (%)
Los rangos de cada norma lado a lado, para ver dónde difieren.
| Norma | C | Mn | P máx | S máx | Si máx | Cr | Mo | Otros |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A182 F22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,040 | 0,040 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,87–1,13 | — |
| A387 Gr 22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Gr 22L: C ≤ 0,10 |
| A335 P22 / A213 T22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,50 | 1,90–2,60 | 0,87–1,13 | — |
| A234 WP22 | 0,05–0,15 | 0,30–0,60 | 0,040 | 0,040 | 0,50 | 1,90–2,60* | 0,87–1,13 | — |
| A217 WC9 | 0,05–0,18 | 0,40–0,70 | 0,04* | 0,045* | 0,60 | 2,00–2,75 | 0,90–1,20 | Cu ≤ 0,50; Ni ≤ 0,50; W ≤ 0,10; total ≤ 1,00 |
| EN 10028-2 10CrMo9-10 | 0,08–0,14 | 0,40–0,80 | 0,020 | 0,010 | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Cu ≤ 0,30 |
| EN 10222-2 11CrMo9-10 | 0,08–0,15 | 0,40–0,80 | 0,025 | 0,015* | 0,50 | 2,00–2,50 | 0,90–1,10 | Ni ≤ 0,30; Cu ≤ 0,30 |
Calcule el carbono equivalente de ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) para soldadura →
Propiedades mecánicas por norma
Valores mínimos a temperatura ambiente, en la condición de suministro indicada.
| Norma y clase | LE mín | RT | Alarg. | RA | Dureza |
|---|---|---|---|---|---|
| FORJADOS | |||||
| A182 F22 Cl.1 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 20 % | 35 % | ≤ 170 HBW |
| A182 F22 Cl.3 | 310 MPa | ≥ 515 MPa | 20 % | 30 % | 156–207 HBW |
| A336 F22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 20 % | 35 %* | — |
| A336 F22 Cl.3 | 310 MPa | 515–690 MPa | 18 % | 45 %* | — |
| A508 Gr 22 Cl.3 | 380 MPa | 585–760 MPa | 18 % | 45 %* | — |
| LAMINADOS | |||||
| A387 Gr 22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 18 % | 40 % | — |
| A387 Gr 22 Cl.2 | 310 MPa | 515–690 MPa | 18 % | 40 % | — |
| EN 10028-2 10CrMo9-10 (≤ 16 mm) | 310 MPa | 480–630 MPa | 18 % | — | — |
| A335 P22 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 30 % long. / 20 % transv. | — | — |
| A213 T22 | 205 MPa | ≥ 415 MPa | 30 % | — | ≤ 163 HBW |
| EN 10216-2 10CrMo9-10 (≤ 40 mm) | 280 MPa | 480–630 MPa | 22 % long. | — | — |
| A739 B22 | 310 MPa | 515–655 MPa | 18 % | — | — |
| CONEXIONES Y FUNDICIONES | |||||
| A234 WP22 Cl.1 | 205 MPa | 415–585 MPa | 20 %* | — | ≤ 197 HBW |
| A234 WP22 Cl.3 | 310 MPa | 520–690 MPa | 20 %* | — | ≤ 197 HBW |
| A217 WC9 | 275 MPa | 485–655 MPa | 20 % | 35 % | — |
| EN 10213 G17CrMo9-10 +QT | 400 MPa | 590–740 MPa | 18 % | — | — |
Calcule el peso de barra, chapa o tubo de ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo) →
Clase 1, Clase 2 y Clase 3: qué cambia
La composición es la misma. La clase define el nivel de resistencia obtenido por tratamiento térmico. La Clase 1 es recocida o normalizada y revenida, con un límite elástico mínimo de 205 MPa. La Clase 3 de forjas y conexiones, y la Clase 2 de chapa, alcanzan 310 MPa y son las más especificadas en proyectos de vapor y de refinería. En la A508, las Clases 3, 4 y 5 son templadas y tienen una resistencia aún mayor.
Tratamientos térmicos exigidos por las normas
| Norma | Condición de entrega | Revenido mínimo |
|---|---|---|
| A182 F22 | Recocido, normalizado y revenido, o templado y revenido (austenizado ≥ 900 °C) | 675 °C |
| A336 F22 | Normalizado o templado en líquido, seguido de revenido | 675 °C |
| A508 Gr 22 | Templado (por aspersión o inmersión) y revenido, mín. 0,5 h por pulgada | 650 °C |
| A387 Gr 22 | Recocido o normalizado y revenido; templado y revenido por acuerdo | 675 °C* |
| A335 P22 / A213 T22 | Recocido completo o isotérmico, o normalizado y revenido | 675 °C |
| A234 WP22 | Recocido, recocido isotérmico o normalizado y revenido | 675 °C |
| A739 B22 | Normalizado (927–982 °C) y revenido | 677 °C |
| A217 WC9 | Normalizado y revenido, o templado y revenido | 675 °C* |
| EN 10222-2 / 10028-2 | +NT (normalizado y revenido) o +QT (templado y revenido) | 650–750 °C |
| JIS STPA24 / STBA24 | Recocido o normalizado, seguido de revenido | 650 °C |
Planifique un forjado libre en ASTM A182 F22 / P22 (2¼Cr-1Mo): reducción, esbeltez y cuánto material enviar →Simule el plan de corte del lingote o de la barra →
Variantes de la familia
| Variante | Normas | Diferencia | LE / RT |
|---|---|---|---|
| 2¼Cr-1Mo-¼V (F22V, UNS K31835) | A182 F22V, A336 F22V, A508 Gr 22V, A542 Type D Cl.4a, A832 22V | V 0,25–0,35 %, C 0,11–0,15 %, residuales controlados; estándar para reactores modernos | 415 / 585–760 MPa |
| 3Cr-1Mo (F21, UNS K31545) | A182 F21, A336 F21, A387 Gr 21, A335 P21 | Cr 2,70–3,30 %; poco usado hoy | 310 / ≥ 515 MPa |
| F22 modificado (API 6A 75K) | API 6A, basado en A182 F22 | Química ajustada y temple y revenido hasta la clase 75K; no es un grado ASTM | 517 / ≥ 655 MPa |
| A387 Gr 22L | A387 | Carbono ≤ 0,10 % para soldabilidad y tenacidad | según la clase |
Temperatura de servicio e hidrógeno
- Uso continuo: hasta cerca de 565–595 °C; ASME II-D tabula esfuerzos hasta 649 °C, pero por encima de 595 °C la oxidación lo limita.
- Fluencia: empieza a gobernar el diseño a partir de unos 425–480 °C.
- Hidrógeno (HTHA): en la curva de Nelson (API RP 941), el 2¼Cr-1Mo queda muy por encima del C-½Mo y del 1¼Cr-½Mo; la versión con vanadio llega más lejos.
- Grafitización: no ocurre: el cromo estabiliza los carburos.
- H₂S (NACE MR0175 / ISO 15156): aceptado con dureza ≤ 22 HRC, incluso en la soldadura.
Fragilidad del revenido
- Mecanismo: en servicio prolongado entre unos 370 y 565 °C, P, Sn, Sb y As segregan hacia los límites de grano y elevan la temperatura de transición dúctil-frágil.
- Factor J (Watanabe), metal base: J = (Si + Mn) × (P + Sn) × 10⁴, en % en masa; límite habitual J ≤ 100.
- X̄ (Bruscato), metal de soldadura: X̄ = (10P + 5Sb + 4Sn + As) / 100, en ppm; límite habitual ≤ 15 ppm.
- Step cooling: envejecimiento acelerado con curvas Charpy antes y después; el criterio viene de la especificación del comprador (API RP 934-A).
Soldadura
| Ítem | Práctica habitual |
|---|---|
| Precalentamiento | 150 a 250 °C |
| Consumibles | AWS A5.5 E9018-B3 / E9015-B3 (electrodo), A5.28 ER90S-B3 (TIG/MIG) |
| Tratamiento térmico posterior a la soldadura | Obligatorio, de unos 690 a 750 °C |
| Hidrógeno en la soldadura | Consumibles de bajo hidrógeno y poscalentamiento para evitar la fisuración en frío |
Metal de aporte para soldadura
La composición del alambre normalmente no es idéntica a la del material: cada página explica por qué.
Equivalentes internacionales
| Sistema | Designación |
|---|---|
| EN | 10CrMo9-10 (1.7380) chapa y tubo · 11CrMo9-10 (1.7383) forja · G17CrMo9-10 (1.7379) fundición |
| DIN antigua | 10 CrMo 9 10 · GS-18 CrMo 9 10 |
| AFNOR antigua | 10 CD 9.10 |
| JIS | SCMV4 (chapa) · STPA24 (tubo) · STBA24 (tubo de caldera) |
| GB (China) | 12Cr2Mo1R (chapa) · 12Cr2MoG (tubo)* |
La equivalencia es aproximada: el carbono, los residuales y las propiedades difieren. No sustituya una norma por otra sin una revisión del proyecto.
Aplicaciones típicas
| Forma | Dónde se usa |
|---|---|
| Forja | Bridas, boquillas y conexiones para reactores de hidrotratamiento e hidrocraqueo; anillos y virolas forjados; bridas de vapor e hidrógeno; F22 75K en cabezales de pozo API 6A |
| Chapa | Virolas y cabezales de recipientes a presión y reactores, domos de caldera, separadores de alta presión |
| Tubo | P22: vapor principal y de recalentamiento, líneas de hidrógeno · T22: sobrecalentadores, recalentadores e intercambiadores |
| Conexiones | Codos, tés, reducciones y casquetes WP22 compatibles con tubo P22 |
| Fundición | Cuerpos y bonetes de válvulas para vapor e hidrógeno, carcasas de turbinas y bombas |
Preguntas frecuentes
¿F22 y P22 son el mismo acero?
Sí, la misma familia 2¼Cr-1Mo. F22 es la forja (A182) y P22 es el tubo (A335). El tubo tiene un rango de cromo un poco más amplio (1,90–2,60 %).
¿Cuál es la diferencia entre F11, F22 y F91?
El F11 (1¼Cr-½Mo) sirve para temperaturas más bajas. El F22 resiste más fluencia e hidrógeno. El F91 (9Cr-1Mo-V) tiene una resistencia a la fluencia mucho mayor y permite paredes más delgadas, pero exige soldadura y tratamiento térmico más estrictos.
¿Cuándo pedir F22V en lugar de F22?
En reactores de hidroprocesamiento de gran tamaño, donde la mayor resistencia del F22V reduce el espesor y mejora la resistencia al hidrógeno.
¿Se puede usar F22 en servicio con H₂S?
Sí, según NACE MR0175 / ISO 15156, siempre que la dureza se mantenga en 22 HRC o menos, incluso en la soldadura.
