ES2694052T3 - Aleación de alta ductilidad y baja tensión - Google Patents

Abstract

Un acero formado por: de 20.0 a 40.0 % atómico de níquel, de 20.0 a 40.0 % atómico de cromo, de 1.0 a 3.0 % atómico de silicio, de 0.2 a 1.0 % atómico de carbono, de 0.01 a 1.0 % atómico de nitrógeno de 0.30 a 0.90 % atómico de niobio, de 0.5 a 3.0 % atómico de manganeso, y de 0.01 a 0.90 % atómico de uno o más de: titanio, hafnio, circonio, vanadio, tungsteno y molibdeno, en donde: (a) la cantidad total de niobio y uno o más de un segundo elemento formador de carburo seleccionado de: titanio, hafnio, zirconio, vanadio, tungsteno y molibdeno es de 0.50 a 0.91 % atómico, preferentemente, de 0.60 a 0.75; (b) la cantidad total de carbono más nitrógeno está en el intervalo de 0.2 a 1.2 % atómico, preferentemente, en el intervalo de 0.4 a 1.0 % atómico; (c) la cantidad (nitrógeno / carbono) está en el intervalo de 0.60 a 0.90, y (d) la cantidad [nitrógeno / (el(los) segundo(s) elemento(s) de formación de carburo más niobio)] está en el intervalo de 0.2 a 1.1, preferentemente, de 0.4 a 1.0; donde el resto de la composición es hierro e impurezas incidentales.

Description

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DESCRIPCION

Aleacion de alta ductilidad y baja tension

La presente invencion se refiere a aleaciones que se usan para preparartubos de acero de baja tension, es dedr, tubos para usar en aplicaciones de ingeniena qmmica. En particular, la invencion se refiere a aleaciones de acero de alta resistencia bajas en carbono y tubenas que se fabrican de tales aleaciones que tienen baja tension pero alta ductilidad a temperaturas elevadas. Estas tubenas se usan normalmente en plantas qmmicas para transportar reactivos y productos, como los colectores de entrada en plantas para producir hidrogeno y metanol. Pueden usarse en plantas como en los hornos reformadores de vapor que incluyen colectores de admision que necesitan poseer una buena resistencia a la fluencia (baja tension), asf como una buena resistencia a la fatiga termomecanica (alta ductilidad).

El reformado con vapor es el proceso mas extendido para la generacion de gas de smtesis rico en hidrogeno a partir de carbohidratos ligeros. El material de alimentacion es gas natural, principalmente en forma de metano, que finalmente se convierte en metanol e hidrogeno mediante el uso de agua. Esta es una reaccion endotermica del gas con el agua en forma de vapor que tiene lugar a altas temperaturas en reactores de tubos cataltticos. El suministro de gas natural se mezcla con vapor sobrecalentado con la proporcion adecuada de vapor/carbono para permitir una conduccion eficiente del proceso de reformado. Despues la mezcla se distribuye a traves de colectores en filas verticales de tubos reformadores rellenos de catalizador. La mezcla fluye desde la parte superior a la parte inferior de los tubos y se calienta desde el exterior a traves del catalizador y reacciona de forma endotermica para producir hidrogeno y monoxido de carbono que se recolectan mediante el colector de salida.

Es necesario calentar los tubos expuestos a temperaturas muy altas (por encima de 900 °C) para permitir que la reaccion endotermica tenga lugar de forma continua. Esto coloca requisitos de diseno estrictos en el reactor. En adicion, la reaccion generalmente tiene lugar a presiones elevadas y dado que la reaccion ocurre a presiones relativamente altas (por encima de 20 kg/cm2 y hasta 40 kg/cm2) en el tubo, el dano por fluencia del tubo es el parametro usual que limita la vida de trabajo del tubo.

El aumento en la disponibilidad de gas de esquisto impulso el desarrollo del uso de reactores de reformado, particularmente en los Estados Unidos y en China. En adicion, existe una demanda creciente para la produccion de metanol a partir de una combinacion de combustion subestequiometrica y reformado de vapor catalttico. Se reconoce que la produccion anual de metanol supera los 40 millones de toneladas y continua su crecimiento a un 4 % por ano. El metanol se utiliza tradicionalmente como suministro para la produccion de una gama de productos qmmicos que incluyen acido acetico y formaldetndo. En los ultimos anos, el metanol se utiliza, ademas, para la produccion de dimetileter y olefinas mediante el llamado proceso de metanol a olefinas o como mezcla de combustible para motores. Consecuentemente, la vida util limitada de los tubos convencionales que se usan en reactores de reformado representa un problema para la industria.

Las tubenas para colectores pueden prepararse mediante un proceso de fundicion centnfuga. La fundicion centnfuga es un proceso bien establecido que se usa para moldear cilindros, tubenas y otros objetos de simetna axial de paredes delgadas. Un beneficio de este proceso es que permite un control preciso de la metalurgia y la estructura cristalina del producto de aleacion. Generalmente se usa para fundir hierro, acero, aceros inoxidables y aleaciones de aluminio, cobre y mquel. El proceso de fundicion centnfuga emplea un molde permanente que gira alrededor de su eje a altas velocidades tipicamente de 300 a 3000 rpm cuando se vierte el metal fundido. El metal fundido se lanza por centrifugacion hacia la pared interior del molde donde puede solidificarse despues del enfriamiento. El cilindro de fundicion resultante, es decir, el tubo, tiene un grano fino y la rugosidad de la superficie exterior del cilindro es relativamente baja. Las tubenas forjadas muy ductiles poseen, por otra parte, propiedades de resistencia a la fluencia limitadas debido a su contenido de carbono relativamente bajo que permiten su fabricacion. El proceso de fundicion centnfuga de tubenas que permite la fundicion de aleaciones con mayor contenido de carbono posee una tension muy baja/mayor resistencia a la fluencia pero menor ductilidad. La invencion propone la fundicion centnfuga de una tubena con baja tension/alta resistencia a la fluencia y alta ductilidad/alta resistencia a la fatiga termomecanica.

La patente num. JP64-031931 describe la produccion de un tubo curvo fabricado de una aleacion resistente al calor. El tubo se prepara por fundicion centnfuga y la aleacion de la patente num. JP64-031931 se fabrica de acero fundido de alta tension y resistente al calor que contiene de 15 a 30 % de cromo, de 20 a 40 % de mquel asf como incluye de manera opcional pequenas cantidades de manganeso y molibdeno. Pequenas cantidades de niobio y titanio se adicionan, ademas, a la aleacion. El tubo de fundicion se somete despues a la etapa adicional de un tratamiento de envejecimiento a una temperatura de 700 a 1100 °C para depositar carburo secundario dentro de la estructura del grano. Esta patente no intenta controlar la formacion de carburo primario o controlar las cantidades relativas de niobio y titanio, o carbono y nitrogeno. Posteriormente, se somete a otra etapa de procesamiento que involucra doblado a alta frecuencia o doblado a presion a una temperatura en el intervalo de 550 a 1l00 °C.

La patente num. WO2012/121389 describe una aleacion disenada para usar en aplicaciones nucleares tales como en los intercambios de calor en reactores de agua a presion. Se dice que el material tiene una excelente trabajabilidad fina y resistencia a la corrosion. Este material se basa en una aleacion de mquel-cromo-hierro y contiene pequenas cantidades de manganeso, titanio y, opcionalmente, aluminio como elementos de aleacion.

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La patente num. EP1679387 describe un acero fundido resistente al calor que tiene una buena resistencia a altas temperatures, resistencia al envejecimiento y resistencia a la ruptura por fluencia para usar como material en tubos de reaccion de reformado con vapor en sistemas de generacion de hidrogeno con celdas de combustible. El acero fundido contiene cromo y mquel, junto con manganeso, niobio, titanio y cerio como elementos de aleacion.

En adicion a todos los problemas tecnicos habituales asociados con la preparacion de una tubena de acero para usar en una planta qmmica, hay dos problemas particulares que deben abordarse al fabricar tubenas para estetipo de aplicacion. Estos problemas surgen debido al duro entorno de trabajo al que estaran expuestos los tubos de acero y al hecho de que cualquier "tiempo de inactividad" en la operacion de la planta es muy costoso en terminos de perdida de produccion. Las tubenas deben ser lo suficientemente fuertes para resistir la condicion y ser resistentes a la fluencia, es decir, a la deformacion a lo largo del tiempo cuando se exponen a temperaturas elevadas y, ademas, deben ser lo suficientemente ductiles para soportar la fatiga termomecanica, es decir, la variacion repetida de temperaturas y/o tensiones y deformaciones mecanicas.

El objetivo de la presente invencion es proporcionar tubenas que sean resistentes a la fluencia, es decir, tubenas que tengan una tension baja en comparacion con otras aleaciones de acero a temperaturas elevadas. En adicion la invencion pretende que las mismas tubenas sean lo suficientemente ductiles para resistir el dano de la fatiga termomecanica.

Es un objetivo de la presente invencion, ademas, preparar una tubena que pueda producirse en un proceso que sea conveniente de ejecutar, de modo que el proceso de fabricacion sea relativamente sencillo. Es un objetivo, ademas, proporcionar un proceso que sea aplicable a la produccion a gran escala de tubos de aleacion de acero. La invencion tiene como objetivo proporcionar un metodo de produccion mas economico y/o que, ademas, es mas economico cuando se consideran las interrupciones por mantenimiento y el uso por el tiempo de vida completo. Es un objetivo de la presente invencion, ademas, proporcionar una aleacion de acero que sea economica de fabricar y que evite o reduzca la necesidad de componentes de aleacion caros.

Es un objetivo, ademas, tener tubenas que puedan prepararse sin la necesidad de etapas de procesamiento posteriores adicionales.

Otro objetivo es proporcionar tubenas que tengan una baja rugosidad interna y externa.

Un objetivo adicional es producir tubenas que tengan una alta resistencia y/o sean de una dureza alta. Otro objetivo es que las tubenas tengan una buena "vida util". La exposicion a largo plazo bajo condiciones de alta temperatura puede ser muy perjudicial para las aleaciones de acero convencionales que se usan en tales aplicaciones. Otro objetivo es producir aleaciones de acero que tengan una buena resistencia a altas temperaturas durante un penodo prolongado de tiempo. Otro objetivo es proporcionar aleaciones de acero que tengan una buena resistencia a la corrosion, particularmente a temperaturas elevadas, como las que se encuentran en una planta qmmica. Otro objetivo es producir tubenas en las que la resistencia a la corrosion se mantenga durante un penodo prolongado de uso.

La invencion satisface algunos o todos los objetivos anteriores.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un acero que consiste en:

de 20.0 a 40.0 % atomico de mquel,

de 20.0 a 40.0 % atomico de cromo,

de 1.0 a 3.0 % atomico de silicio,

de 0.2 a 1.0 % atomico de carbono,

de 0.01 a 1.0 % atomico de nitrogeno

de 0.01 a 0.90 % atomico de niobio,

de 0.5 a 3.0 % atomico de manganeso, y

de 0.01 a 0.90 % atomico de uno o mas de: titanio, hafnio, circonio, vanadio, tungsteno y molibdeno, en donde:

(a) la cantidad total de niobio y uno o mas de un segundo elemento formador de carburo seleccionado de: titanio, hafnio, zirconio, vanadio, tungsteno y molibdeno es de 0.50 a 0.91 % atomico, preferentemente, de 0.60 a 0.75; con la maxima preferencia de aproximadamente 0.65

(b) la cantidad total de carbono mas nitrogeno esta en el intervalo de 0.2 a 1.2 % atomico, preferentemente, en el intervalo de 0.4 a 1.0 % atomico;

(c) la cantidad (nitrogeno / carbono) esta en el intervalo de 0.60 a 0.90, preferentemente, 0.80, y

(d) la cantidad [nitrogeno / (el (los) segundo(s) elemento(s) formador(es) de carburo mas niobio)] esta en el intervalo de 0.2 a 1.1, preferentemente, de 0.4 a 1.0; con la maxima preferencia, de aproximadamente 0.5.

donde el resto de la composicion es hierro e impurezas incidentales.

En ciertos casos, la funcion de formacion de carburo puede lograrse con niobio solo. En este caso, se requiere mas niobio en tales aleaciones que en el caso en que los segundos elementos formadores de carburo estan presentes en adicion al niobio. Los segundos elementos formadores de carburo no necesitan estar presentes en este grupo de aleaciones, es decir, el lfmite inferior de uno o mas de: titanio, hafnio, circonio, vanadio, tungsteno y molibdeno puede ser efectivamente

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0 % atomico en el sentido de que no son necesarios para realizar cualquier funcion funcional en tales aleaciones porque el efecto se logra al tener un mayor contenido de niobio solo.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invencion, se proporciona un acero que consiste en:

de 20.0 a 40.0 % atomico de mquel,

de 20.0 a 40.0 % atomico de cromo,

de 1.0 a 3.0 % atomico de silicio,

de 0.2 a 1.0 % atomico de carbono,

de 0.01 a 1.0 % atomico de nitrogeno

de 0.50 a 0.91 % atomico de niobio, y

de 0.5 a 3.0 % atomico manganeso

en donde:

(a) la cantidad total de carbono mas nitrogeno esta en el intervalo de 0.2 a 1.2 % atomico, preferentemente, en el intervalo de 0.4 a 1.0 % atomico

(b) la cantidad (nitrogeno / carbono) esta en el intervalo de 0.60 a 0.90, preferentemente, a 0.80, y

(c) la cantidad (nitrogeno / niobio) esta en el intervalo de 0.2 a 1.1, preferentemente, de 0.4 a 1.0; con la maxima preferencia, de aproximadamente 0.5.

donde el resto de la composicion es hierro e impurezas incidentales.

Los requisitos discutidos a continuacion para las aleaciones de la invencion, a menos que se indique explfcitamente lo contrario, se aplican independientemente a las aleaciones de los aspectos primero y segundo de la invencion.

Las aleaciones del primer y segundo aspecto pueden usarse para fabricartubenas de acero.

Las composiciones de aleacion de ambos aspectos de la presente invencion tienen una propension reducida a sufrir fracturas por estres. La aparicion de fracturas por estres y la resistencia y la tension de una composicion de aleacion se dictan generalmente por la aparicion de dislocaciones y su distribucion en todo el material a granel. La buena resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fluencia son propiedades que se deben principalmente al fortalecimiento por precipitacion de los interiores de los granos mediante carburos de la aleacion. El fortalecimiento por precipitacion y la ductilidad se rigen por el tamano, la forma, la distribucion y la orientacion cristalografica del precipitado dentro de la matriz circundante. Las aleaciones de acero de la presente invencion tienen excelentes propiedades mecanicas, muestran una resistencia a la fluencia mejorada, asf como una resistencia mejorada y una ductilidad apropiada para evitar danos por fatiga termomecanica. Las cantidades de los diversos elementos en la presente invencion se citan en % atomico ya que una de las caractensticas importantes de la invencion son las cantidades relativas de los diversos componentes. Esto asegura la correcta formacion de carburo.

Los carburos metalicos que normalmente proporcionan el efecto de fortalecimiento en los aceros se derivan de niobio, vanadio, molibdeno y tungsteno. El hafnio, el circonio y el titanio tambien son formadores de carburo conocidos. Todos estos elementos pueden clasificarse como elementos formadores de carburo.

El principal componente formador de carburo en las aleaciones de la invencion es usualmente niobio y el resto de los elementos formadores de carburo que se mencionan anteriormente pueden usarse (solos o en una combinacion de uno o mas de ellos) como segundo componente formador de carburo.

Una caractenstica importante que se relaciona solo con el primer aspecto de la invencion reside en el control cuidadoso de la cantidad total de niobio y el uno o mas segundos elementos formadores de carburo. Este total de los elementos formadores de carburo mencionados anteriormente se controla deliberadamente a un maximo de 0.5 a 0.91, preferentemente, de 0.60 a 0.75 % en peso atomico, con la maxima preferencia de 0.65 % en peso atomico. Asf, la cantidad total de niobio junto con uno o mas de titanio, hafnio, circonio, vanadio, tungsteno y molibdeno en las aleaciones del primer aspecto de la invencion nunca es mayor que 0.91 % en peso atomico. Usualmente, el niobio sera la parte principal (en terminos del numero de atomos elementales) de este total. Asf el niobio representara el 50 % atomico de este total de los elementos formadores de carburo y es mas usualmente al menos el 80 % atomico, y puede ser al menos el 90 % atomico o incluso al menos el 95 % atomico del total de los elementos formadores de carburo. En algunas circunstancias, sin embargo, el niobio puede estar presente en una cantidad inferior al 50 % atomico del total de los elementos formadores de carburo, y esta presente una cantidad relativamente alta de uno o mas de los otros elementos formadores de carburo.

En el caso de solo el segundo aspecto de la invencion, el niobio debe representar un mmimo de 0.50 % atomico de la aleacion y es mas usualmente al menos 0.60 o 0.70 % atomico, o incluso al menos 0.80 % atomico de la aleacion. La cantidad maxima de niobio es 0.91 % atomico.

Las aleaciones de acero de ambos aspectos de la invencion tienen consecuentemente una formacion de carburo relativamente pequena y dispersa en comparacion con los aceros conocidos para aplicaciones similares. Es esta caractenstica, que surge de un control cuidadoso de la composicion metalurgica, lo que contribuye a las propiedades mecanicas mejoradas de estas aleaciones de acero. Un beneficio adicional de las tubenas de acero de la invencion (es

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dedr, tubenas que se fabrican con aleaciones de acero de la invencion) es que no requieren un tratamiento posterior para mejorar las propiedades mecanicas.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invencion, se proporciona un tubo de acero que se fabrica de una aleacion de acero de acuerdo con el primer o segundo aspecto de la invencion.

El reforzamiento clasico por precipitacion de las aleaciones debidas a la formacion de carburos vana en funcion del tiempo a una temperatura dada. Inicialmente, se forman grupos de atomos de solutos y despues, eventualmente, precipitan formas que son en gran parte coherentes con la matriz. Los precipitados refuerzan la matriz porque evitan el movimiento de dislocacion que a su vez inhibe la deformacion plastica. La composicion de aleacion de acero de la invencion se disena para controlar la formacion de carburo primario y asegurar una distribucion sustancialmente homogenea de carburo en toda la matriz. Se disena, ademas, para asegurar un crecimiento de carburo mas pequeno, mas regular.

Cada uno de los componentes elementales descritos en las composiciones de acero anteriores desempena una funcion importante en las propiedades en el acero resistente a la fluencia y en las propiedades de ductilidad de las aleaciones descritas en los aspectos primero y segundo de la presente invencion. La combinacion de elementos da lugar a una tension muy baja, es decir, una alta resistencia a la fluencia y mantiene la ductilidad lo suficientemente alta, es decir, la resistencia a la fatiga termomecanica que se observa en el caso de las aleaciones de ambos aspectos de la presente invencion. Ademas, la combinacion de elementos tambien contribuye a la resistencia a altas temperaturas del tubo de acero. Esta combinacion de alta resistencia, alta resistencia a la fluencia y alta ductilidad se manifiesta durante un penodo prolongado de tiempo en relacion con las aleaciones convencionales. Los comentarios a continuacion en relacion con cada elemento se aplican a todos los aspectos de la invencion.

El carbono es un componente importante del acero para proporcionar resistencia a la traccion y resistencia a la ruptura por fluencia. El carbono es un componente esencial en la formacion de carburo que proporciona al acero de la presente invencion sus propiedades unicas. El carbono mejora el reforzamiento de la aleacion mediante la precipitacion de los carburos primarios y secundarios de la siguiente manera: carburos a base de cromo (M7C3) y carburos de niobio durante la solidificacion (carburos primarios) y carburos a base de cromo (M23C6) y carburos de niobio, carburo-nitruros de niobio, nitruros de niobio durante el envejecimiento (carburos secundarios). Sin embargo, una cantidad demasiado alta de carbono puede dar como resultado una resistencia a la corrosion en el lfmite del grano debido a la formacion excesiva de carburo y puede reducir, ademas, la resistencia a la formacion excesiva de carburo. Consecuentemente, el carbono debe estar presente en una cantidad en el intervalo de 0.2 a 1.0 % atomico. Preferentemente, esta en el intervalo de 0.3 a 0.9 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 0.40 a 0.70 % atomico.

No solo es importante controlar la cantidad absoluta de carbono en la composicion de la aleacion, sino que, ademas, es importante controlar la cantidad de carbono en relacion con la cantidad de nitrogeno. El total de (nitrogeno + carbono) necesita estar por debajo de un nivel maximo para permitir la precipitacion de una cantidad minima de carburos primarios finos y carburos/carbonitruros secundarios finos pero para evitar un exceso de precipitacion de carburos primarios que disminuira la ductilidad del acero. Por lo tanto, la cantidad total de carbono mas nitrogeno es de un maximo de 1.2 % atomico. Preferentemente, la cantidad total de (carbono + nitrogeno) esta en el intervalo de 0.4 a 1.0 % atomico. Similarmente, el lfmite inferior de (carbono + nitrogeno) es 0.2 % atomico.

El nitrogeno es necesario porque forma austenita junto con el carbono y contribuye a la resistencia a altas temperaturas. El nitrogeno permite la dilucion, dispersion y homogeneizacion del carbono. El control de la cantidad de nitrogeno es importante porque retarda la precipitacion de carburos primarios de cromo cuando se adiciona en una cantidad adecuada. En efecto, el nitrogeno ayuda a controlar el 'comportamiento' del carbono para controlar sus diversas precipitaciones. El nitrogeno participa en la precipitacion de carburos secundarios de niobio, carburo-nitruros de niobio y nitruros de niobio durante el envejecimiento. Sin embargo, si la cantidad de nitrogeno es demasiado grande se produce una cantidad excesiva de nitruros que reduce la tenacidad de la aleacion durante un penodo prolongado de tiempo. Tanto la cantidad absoluta de nitrogeno, como la cantidad relativa al carbono son importantes para garantizar una alta resistencia. El nitrogeno permite el control de las precipitaciones de carburo y por lo tanto el nitrogeno debe adicionarse en una cantidad que se controla en relacion con la del carbono. Por lo tanto, a medida que se adiciona mas carbono, se necesita mas N; similarmente, a medida que se adiciona menos carbono, se necesita menos nitrogeno. El nitrogeno dispersa el carbono en la matriz austemtica que, con una rapida solidificacion, disminuye la precipitacion de los carburos de cromo primarios y limita la segregacion del carbono cerca de los carburos primarios. Consecuentemente, en adicion, la relacion (nitrogeno/carbono) debe estar en el intervalo de 0.60 a 0.90, preferentemente, de 0.70 a 0.80, y con mayor preferencia es de aproximadamente 0.80. En algunas modalidades, es preferible tener mas nitrogeno presente que carbono, medido por su contenido en % atomico, esto ayuda a asegurar una dispersion efectiva de los carburos.

Consecuentemente, el nitrogeno debe estar presente en una cantidad en el intervalo de 0.01 a 1.0 % atomico. Preferentemente, esta en el intervalo de 0.20 a 0.70 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 0.30 a 0.60 % atomico.

El silicio cumple la funcion de un desoxidante y usualmente es un componente esencial en un acero inoxidable austemtico. El silicio puede contribuir, ademas, a aumentar la estabilidad de cualquier pelfcula de oxido de superficie. Por otro lado, si el contenido de silicio es demasiado alto se reduce la trabajabilidad del acero. Un alto contenido de Si tambien puede

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causar la formacion de una fase perjudicial conocida como la fase G que se compone de mquel, silicio y niobio (Ni16Nb6Si7). Consecuentemente, el silicio debe estar presente en una cantidad en el intervalo de 1.0 a 3.0 % atomico. Mas a menudo, la cantidad de silicio esta en el intervalo de 1.0 a 2.5 % atomico, o mas usualmente de 1.0 a 2.0 % atomico. Preferentemente, esta en el intervalo de 1.45 a 1.75 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 1.65 a 1.75 % atomico.

El mquel es un elemento esencial para obtener una estructura estable de austenita, mejora la estabilidad de la austenita y suprime la generacion de la fase sigma. El mquel es el elemento estabilizador austemtico, lo que permite que la aleacion sea generalmente fuerte a mas de 800 °C. Por lo tanto, este forma una matriz estable con el hierro que permite la posible precipitacion de los carburos/nitruros. El lfmite inferior del contenido de mquel se elige simplemente porque es una cantidad suficiente para mejorar la estabilidad de la austenita con respecto a los lfmites inferiores de los otros elementos. El lfmite inferior es 20.0 % atomico. El lfmite superior se elige por motivos de econoirna y, ademas, con respecto a los lfmites superiores de los otros componentes de aleacion. Ademas, el mquel cuando esta presente junto con el cromo forma una estructura austemtica estabilizada que imparte fuerza adicional y resistencia a la oxidacion a temperaturas elevadas. Hay rendimientos disminuidos a medida que aumenta el contenido de mquel por lo que el lfmite superior practico es de alrededor del 40.0 % atomico. Preferentemente, el mquel esta presente en el intervalo de 25.0 a 35.0 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 30.0 a 33.0 % atomico.

El cromo proporciona una resistencia a la corrosion y un efecto de resistencia a la oxidacion bien documentados y efectivos. El cromo actua, ademas, como un formador de carburo, y asegura las precipitaciones de reforzamiento a la fluencia en la aleacion. El carburo basado en cromo de formula general M7C3 se forma durante la solidificacion (formacion de carburo primario) y el carburo basado en cromo de formula general M23C6 se forma durante el envejecimiento (formacion de carburo secundario). Se requiere el lfmite inferior de 20.0 % en peso atomico de cromo para para garantizar una resistencia a la oxidacion suficiente y el lfmite superior de 40.0 % en peso atomico se determina por el hecho de que por encima de este nivel es diffcil obtener una fase de austenita estable. En adicion, un alto nivel de cromo hace que el acero sea inviable. Preferentemente, el cromo esta presente en el intervalo de 20.0 a 30.0 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 22.5 a 27.5 % atomico.

La funcion principal del niobio en la aleacion es actuar como un elemento formador de carburo. El niobio permite la formacion de carburos estables, e incluso mas carbonitruro y nitruros estables en la aleacion. Los carburos de niobio se forman durante la solidificacion, que puede, ademas, contener algo de nitrogeno (carburos primarios), y los carburos de niobio, carburo-nitruros de niobio y nitruros de niobio se forman durante el envejecimiento (carburos secundarios). Similarmente, la presencia de titanio, o uno o mas de los segundos elementos formadores de carburo, es formar carburos. Aunque el titanio se destina principalmente a la formacion de carburos, tambien se involucra en la formacion de nitruros y carbohidratos en cierto grado.

La adicion de niobio debe controlarse cuidadosamente para garantizar una formacion suficiente, pero no excesiva, de carburo. El carburo de niobio que se forma proporciona una mayor resistencia a la ruptura por fluencia y contribuye, ademas, al mantenimiento de las propiedades de la aleacion de acero de alta resistencia a la fluencia y de alta resistencia durante un penodo prolongado de tiempo. Consecuentemente, el niobio debe estar presente en una cantidad en el intervalo de 0.01 a 0.90 % atomico cuando otros elementos formadores de carburo estan presentes (es decir, el primer aspecto de la invencion). Usualmente el lfmite inferior de niobio es 0.30 % atomico, aunque puede ser tan alto como 0.40 % atomico. En algunas modalidades, el lfmite inferior de niobio es 0.50 % atomico. Preferentemente, la cantidad de niobio esta en el intervalo de 0.60 a 0.80 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 0.65 a 0.75 % atomico. En ciertos otros casos, el intervalo deseado puede ser de 0.40 a 0.60 % atomico. En el caso del segundo aspecto, el intervalo de niobio es de 0.50 % atomico a 0.91 % atomico, y con mayor preferencia es de 0.60 a 0.91 % atomico, o incluso con mayor preferencia mas de 0.70 a 0.91 % atomico

La relacion N/(Nb+ segundo elemento formador de carburo) tambien es importante. La cantidad debe ser tal que permita la precipitacion beneficiosa de nitruros de niobio secundarios muy pequenos (MN) (menos de 50 nm) durante el envejecimiento de la aleacion. De aim la cantidad [nitrogeno / (el(los) segundo(s) elemento(s) de formacion de carburo mas niobio)] esta en el intervalo de 0.20 a 1.10, preferentemente, en el intervalo de 0.40 a 1.0.

La aleacion del primer aspecto de la invencion requiere la presencia de al menos un elemento formador de carburo adicional (el segundo elemento formador de carburo) para lograr el efecto tecnico deseado. En adicion a controlar el lfmite superior para evitar la formacion excesiva de carburo, la presencia de exceso de niobio tambien puede reducir la resistencia a la corrosion y / o la resistencia a la oxidacion. El segundo elemento formador de carburo sirve para proporcionar el grado requerido de formacion de carburo, y evita al mismo tiempo el problema de una posible reduccion de la corrosion y/o de la resistencia a la oxidacion. Estos segundos elementos formadores de carburo incluyen: titanio, hafnio, circonio, vanadio, wolframio y molibdeno. La cantidad total de elementos formadores de carburo debe controlarse cuidadosamente porque si el contenido de carburo es demasiado alto las propiedades mecanicas se deterioran una vez mas. Esto se debe a la formacion de una red continua de carburo en concentraciones mas altas que debilitan la matriz. Por lo tanto, la cantidad total de niobio y uno o mas de: titanio, hafnio, circonio, vanadio, tungsteno y molibdeno es de 0.50 a 0.91 % en peso atomico, preferentemente, de 0.60 a 0.91 % en peso atomico, y con mayor preferencia de 0.65 a 0.80 % atomico, y con la maxima preferencia de 0.70 a 0.80 % atomico. El o cada segundo elemento formador de carburo en

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las aleaciones del primer aspecto de la invencion puede estar presente en una cantidad de 0.01 a 0.40 % atomico, sujeto al contenido total del o cada segundo elemento formador de carburo y el niobio que no exceda de 0.91 % atomico.

El titanio se adiciona a la aleacion como un desoxidante. Ademas, el titanio como elemento formador de carburo no solo forma carburos de titanio sino que, ademas, puede formar un precipitado de carburo doble de titanio-niobio que mejora la resistencia a la fluencia. La adicion de una cantidad demasiado alta de titanio puede conducir a una formacion de oxido indeseable que reduce asf la resistencia. Consecuentemente, el titanio cuando este presente debe estar presente en una cantidad en el intervalo de 0.01 a 0.90 % atomico. Preferentemente, esta en el intervalo de 0.01 a 0.20 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 0.01 a 0.10 % atomico. Se aplican restricciones similares a los otros elementos formadores de carburo: hafnio, circonio, vanadio, wolframio y molibdeno, que tomados individual e independientemente cuando esten presentes, deben estar presentes en una cantidad en el intervalo de 0.01 a 0.90 % atomico. Preferentemente, cualquiera de esos elementos cuando esta presente esta presente en una cantidad en el intervalo de 0.01 a 0.20 % atomico, y con mayor preferencia esta presente en una cantidad de 0.01 a 0.10 % atomico. Solo el titanio debe estar presente como segundo elemento formador de carburo. Asf en una modalidad la aleacion contiene solo mquel, cromo, silicio, carbono, nitrogeno, niobio, manganeso y titanio, donde el resto es hierro e impurezas incidentales. Igualmente, cualquiera de esos otros elementos puede estar presente como el unico segundo elemento formador de carburo y la composicion contendra entonces solo mquel, cromo, silicio, carbono, nitrogeno, niobio, manganeso y uno de los otros segundos elementos formadores de carburo descrito anteriormente, donde el resto es hierro e impurezas incidentales.

La formacion de carburo doble de niobio y titanio es la razon para el control cuidadoso de la cantidad total de niobio y titanio y / o uno de los otros elementos formadores de carburo de hafnio, circonio, vanadio, wolframio y molibdeno. Cada uno de esos otros elementos formadores de carburo es capaz de funcionar de una manera similar al titanio en la formacion de carburos que contribuyen a mejorar la resistencia a la rotura por fluencia. Se aplican consideraciones similares, en terminos de la necesidad de evitar el exceso de formacion de carburo, cuando se usan estos elementos de aim el requisito de que el lfmite superior de estos elementos se controle a 0.90 % en peso atomico cuando este presente solo como un componente unico (distinto del niobio) o cuando estan presentes en combinacion uno con otro.

El manganeso es un componente requerido de los aceros de la presente invencion porque puede mejorar la trabajabilidad de la aleacion. Es, ademas, un desoxidante eficaz y contribuye a la formacion de austenita en el acero. La adicion de demasiado manganeso puede dar como resultado una reduccion de la resistencia a altas temperaturas y tambien la tenacidad durante un penodo prolongado de tiempo. Consecuentemente el manganeso debe estar presente en una cantidad en el intervalo de 0.5 a 3.0 % atomico. Preferentemente, esta en el intervalo de 1.0 a 2.0 % atomico.

Las aleaciones de acuerdo con la presente invencion se producen en un horno convencional y sin la necesidad de una atmosfera especial. La primera etapa de preparacion de la aleacion consiste en calcular las proporciones relativas en peso de los diversos componentes minerales (que son la fuente de los diversos elementos requeridos en la aleacion final) para lograr las cantidades deseadas de los diversos elementos que se requieren en la aleacion final. Los minerales solidos se adicionan al horno caliente. El calentamiento continua para fundirtodos los componentes minerales juntos y asegurar una mezcla completa de los minerales en el horno para que los elementos se distribuyan correctamente dentro de la matriz.

Una vez que se logra la fusion y la mezcla, cualquier escoria se decanta del horno para eliminar las impurezas y limpiar el bano de aleacion lfquida en el horno. Despues una muestra de la aleacion fundida se retira del horno, se deja enfriary se analiza mediante fluorescencia de rayos X para determinar su composicion elemental. Un ajuste a la composicion puede o no puede requerirse en esta etapa para adaptarse a cualquier perdida de masa elemental debido a la volatilidad. La composicion se ajusta mediante la adicion de otros minerales segun sea necesario, y vuelve a analizarse opcionalmente para garantizar que se haya logrado la composicion deseada.

Una vez que se logra la composicion deseada, la temperatura se eleva aun mas por encima de la temperatura de fusion a una temperatura de golpeo para asegurar un vertido facil de la masa fundida. Al mismo tiempo, el molde se prepara para la fundicion centnfuga.

El molde es un molde de fundicion centnfuga convencional y este tipo de molde se conoce bien por los expertos. El proceso de preparacion del molde consiste en lavar el molde con agua/vapor para limpiarlo y eliminar cualquier lavado o recubrimiento de molde antiguo que pudieron usarse en un proceso de fundicion anterior. El molde lavado se recubre con un aislante/agente de liberacion que se requiere para evitar que la aleacion se adhiera al molde despues de la fundicion. Un agente aislante/de liberacion tfpico es sflice.

Despues se adiciona un disco de ceramica al molde de fundicion centnfuga de la manera conocida en la tecnica para garantizar que el molde sea hermetico a los lfquidos y este listo para fundirse. Esto evita cualquier fuga de aleacion durante el proceso de fundicion. La temperatura del molde se ajusta en preparacion para la fundicion y puede estar en el intervalo de 200 °C a 300 °C. Despues el molde se gira a alta velocidad para obtener generalmente el intervalo de 80 g a 120 g, con una rotacion que proporciona 100 g como tfpicos para una velocidad de fundicion centnfuga.

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Despues se lleva un cucharon al horno y se extrae un peso deseado de aleacion para su fundicion. El propio cucharon se precalienta a una temperatura de 800 °C a 1000 °C para minimizar el enfriamiento de la aleacion despues del vertido. La aleacion se transfiere al cucharon caliente. En esta etapa, puede realizarse un analisis adicional de la aleacion y cualquier microadicion de componentes elementales tambien puede realizarse, opcionalmente, para ajustar la qmmica final de la aleacion si esto es necesario.

La aleacion fundida en el cucharon se transfiere a una copa de vertido. La punta de la copa de vertido se ajusto previamente para garantizar que coincida con y se ajuste adecuadamente al tamano del tubo de entrada para el molde de fundicion centnfuga. El nivel de aleacion fundida en la copa de vertido se mantiene para mantener un flujo adecuado de aleacion en el molde que en efecto se alimenta por gravedad. Esto proporciona un flujo continuo de aleacion en el molde hasta que todo el peso de la aleacion se vierta en el molde. El molde se gira a alta velocidad, es decir, se mantiene a la velocidad de fundicion centnfuga durante el proceso y mientras la aleacion se funde. La duracion del proceso de fundicion depende en ultima instancia del grosor deseado del tubo requerido y la persona experta puede determinar un tiempo de rotacion adecuado para un grosor particular del tubo y el peso de la aleacion. El molde se ralentiza gradualmente a medida que la aleacion se enfna desde su punto de solidificacion. En terminos generales, un proceso de solidificacion "rapido" es uno en el que la aleacion se moldea y despues se enfna a una velocidad de mas de aproximadamente 100 °C por minuto y un proceso de solidificacion "lento" es uno en el que la aleacion se moldea y despues se enfna. a una velocidad de aproximadamente 50 °C o mayor por minuto. El proceso de fundicion generalmente se completa en menos de aproximadamente 10 minutos. El tubo se extrae despues de que el molde se detiene y el proceso puede repetirse nuevamente.

La relacion Larson-Miller, tambien conocida por su Parametro Larson-Miller, es una relacion parametrica que se usa para extrapolar datos experimentales sobre la vida util y la ruptura de los materiales de ingeniena. Larson y Miller (Larson, Frank R. y Miller, James: A Time-Temperature Relationship for Rupture and Creep Stresses. Trans. ASMe, vol. 74, pag. 765-775) propuso que la tasa de fluencia podna describirse adecuadamente mediante una ecuacion de tasa de tipo Arrhenius que correlaciona la tasa del proceso de fluencia con la temperatura absoluta. Ellos establecieron, ademas, que la tasa de fluencia es inversamente proporcional al tiempo.

Mediante la suposicion de que la energfa de activacion para el proceso de fluencia es independiente del estres aplicado, es posible relacionar la diferencia en la vida util de la ruptura con las diferencias de temperatura para un estres dado. El modelo de Larson-Miller se usa para pruebas experimentales de modo que los resultados a ciertas temperaturas y tensiones pueden predecir vidas de ruptura en penodos de tiempo que no senan practicos para reproducirse en el laboratorio. En nuestro invento usamos un lapso de tiempo de 100,000 horas.

En una modalidad, la aleacion de la presente invencion tiene un valor de tension medio y mmimo como se muestra a continuacion. En otras palabras, mediante el seguimiento del modelo de Larson-Miller en nuestra prueba predictiva para un tiempo de ruptura prolongado de 10,000 horas, 50,000 horas y 100,000 horas la aleacion tiene los valores de tension media y minima que se indican en la Tabla a continuacion, a la temperatura indicada de 750 °C a 1100 °C.

Valores de rotura por tension de la paralloy lc+

Basado en (20/32/1/0.1 - Cr/Ni/Nb/C) "ASTM A351 CT15C"

Unidades metricas

Estres por ruptura por fluencia (N/mm2) para tiempos de vida de:

TEMP

10,000 Horas de vida 50,000 Horas de vida 100,000 Horas de vida

°C

MEDIA Mmimo MEDIA Mmimo MEDIA Mmimo

750

82.76 78.57 75.53 71.70 72.28 68.62

775

75.66 71.83 67.86 64.42 64.45 61.18

800

68.19 64.73 60.06 57.01 56.58 53.71

825

60.57 57.50 52.36 49.70 48.91 46.43

850

53.04 50.35 44.96 42.68 41.64 39.53

875

45.79 43.46 38.03 36.10 34.91 33.14

900

38.96 36.98 31.69 30.08 28.82 27.35

925

32.68 31.02 26.01 24.69 23.42 22.24

950

27.02 25.65 21.02 19.96 11.47 10.89

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

975

22.02 20.90 16.74 15.89 14.78 14.03

1,000

17.69 16.79 13.13 12.47 11.47 10.89

1,025

14.01 13.38 10.15 9.63 8.77 8.32

1,050

10.94 10.38 7.72 7.33 6.60 6.26

1,075

8.42 7.99 5.79 5.50 4.89 4.64

1,100

6.38 6.06 4.28 4.06 3.57 3.39

Notas:

1 Valores que se obtienen por la extrapolacion de Larson-Miller

2 Analisis de regresion / Metodo de mmimos cuadrados

3 Valor mmimo = MEDIA - (1.65 x desviacion estandar)

4 Estudio de datos mediante el uso del programa informatico "Trijay"

La resistencia a la fluencia puede medirse de acuerdo con la prueba industrial estandar ASTM E139-1. Las aleaciones que tienen las siguientes composiciones se produjeron de acuerdo con la invencion. LC+ % at- requerimientos generales

Ni % at

Cr % at Nb % at Si % at M+Ti N/(M+Ti) N/C N+C % at N % at N % at C % at C % at Fe

30 min

25.5 min 0.78 2 0.65 0.5 0.8 1.2 0.30 0.60 0.40 0.70 resto

max Max Optimo Mm Mm Max Mm Max Mm Max

LC+ (ensayo A)

Fe Ni Cr Si C Nb Mn N Ti C+N N/C Nb+Ti N/(Ti+Nb)

% en peso de A

42.98 33.71 20.15 0.97 0.131 1.122 0.77 0.121 0.03

% at

42.45 31.67 21.38 1.90 0.602 0.666 0.77 0.477 0.03 1.079 0.79 0.696 0.69

Las tubenas de acero de la presente invencion muestran una excelente resistencia a altas temperaturas y una baja tension, es decir, una alta resistencia a la fluencia. Las tubenas muestran, ademas, una excelente resistencia a la corrosion a temperaturas elevadas durante un penodo prolongado de tiempo. Consecuentemente, estos aceros son particularmente adecuados para su uso en plantas qmmicas en entornos exigentes tales como un reformador. En adicion, se espera que las tubenas de acero de acuerdo con la invencion puedan usarse en otras aplicaciones tales como craqueadores de etileno y en aplicaciones nucleares en intercambios de calor y similares, tales como los que se encuentran en reactores de agua a presion.

Sin querer limitarse a ninguna teona, se cree que las propiedades beneficiosas de las aleaciones de acero de la presente invencion surgen debido a la mejor precipitacion de carburo primario y la posterior formacion de carburo secundario que se produce debido a las relaciones cuidadosamente controladas entre el carbono, nitrogeno y elementos formadores de carburo en las aleaciones de la presente invencion. Las aleaciones de la presente invencion se benefician de una formacion de carburo particularmente pequena y los carburos formados en los aceros de la presente invencion son mas largos y mas delgados que los de los aceros de mquel cromo comparables.

Consideramos que el control cuidadoso de la formacion de carburo de niobio en relacion con otros carburos de modo que se forme una proporcion relativamente mayor de carburo de niobio en las aleaciones de acuerdo con la invencion. Por ejemplo, la aleacion estandar H39WM contiene un 25 % en peso de cromo, un 35 % en peso de mquel, un 1 % en peso de niobio y un 0.4 % en peso de carbono junto con microadiciones de otros elementos de aleacion y esta aleacion tiene un carburo de cromo (presente como CraCy) presente en una cantidad del 74 %, basado en un analisis de fracciones de una foto con 200 aumentos. En las aleaciones de la presente invencion esto se encuentra en niveles de aproximadamente 61 %.

Similarmente, el contenido de carburo de niobio en la aleacion tradicional H39WM es tfpicamente de aproximadamente 26 %, mientras que en las aleaciones de acuerdo con la presente invencion es de aproximadamente 39 %, basado en un analisis de fracciones de una foto con 200 aumentos. Una caractenstica importante de las aleaciones de la presente invencion es que tienen una formacion de carburo mas homogenea. En otras palabras, los carburos que se forman son mas similares en tamano y son mas pequenos que en las aleaciones convencionales. Asf, las aleaciones de la presente invencion no solo contienen carburos mas pequenos en composiciones de aleaciones aparentemente similares, sino que,

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ademas, contienen una mayor proporcion de carburo de niobio. Se prefiere un Kmite inferior de 85 %, y con mayor preferencia de 90 % de carburo de niobio como una proporcion de la cantidad total de carburo presente como fundido. Similarmente, una proporcion maxima del 15 %, y con mayor preferencia un maximo del 10 % del total de los carburos fundidos presentes se representa con carburo de cromo. Nuevamente, estas cifras se refieren a un analisis de fracciones de una foto con 200 aumentos. La presencia de carburos de niobio mas finos, mas largos pero descontinuados en la presente invencion mejora la resistencia a la fluencia del acero como mejora del control del crecimiento de carburos secundarios que con el tiempo reduce la capacidad de detener el movimiento de las dislocaciones. Esto a su vez significa que el acero se debilitana con el tiempo.

La rapida precipitacion de niobio desde el fundido durante el proceso de fundicion centnfuga permite que las composiciones de aleacion de la presente invencion se fundan con la formacion de carburo homogenea y una proporcion relativamente mayor de carburos de niobio a carburos de cromo en comparacion con las aleaciones de acero convencionales, 6 a 9.5 veces mas en la presente invencion basado en un analisis de fracciones de una foto a 200 aumentos.

Una caractenstica importante adicional de las aleaciones de la presente invencion se refiere a la cantidad de carburos de cromo secundarios en la superficie. En las aleaciones convencionales, la fraccion superficial de Cr23C6 es aproximadamente 4 % mientras que en las aleaciones de acuerdo con la invencion es al menos 30 % y con mayor preferencia 50 % basado en un analisis de fracciones de una foto a 200 aumentos.

Se investigaron las propiedades de un acero de acuerdo con la invencion que tiene la composicion LC+ (ensayo A) y los resultados se muestran en las siguientes tablas.

Las Figuras de la 1 a la 3 muestran las propiedades de los aceros H39WM, CR32W (una aleacion de acero convencional) y LC+ (una aleacion de acero de acuerdo con la invencion). La Figura 1 muestra las mejoras en el espesor de los MSW, la Figura 2 muestra las curvas de Larson-Miller de H39WM y LC+, y la Figura 3 muestra una prueba de fluencia a tension constante a 950C de CR32W y LC+. Las propiedades superiores de los aceros de la presente invencion son evidentes, ademas, en cada caso con respecto al acero convencional a partir de los siguientes datos para LC+.

Propiedades de traccion a temperatura ambiente (valores minimos) N/mm2)

UTS

450

0.2 % PS

250

Elongacion

15 %

Coeficiente de expansion lineal mm/mm °C (1/K)

20-100 °C

14.5 x 10-6

20-750 °C

17.5 x 10-6

20-1000 °C

18.5 x 10-6

Densidad

7.94 Gm/cc (0.288 Ib/in3)

Propiedades de traccion en caliente N/mm2 (Valor tipico)

800 °C 900 °C

Uts

238 145

0.2 % PS

150 90

Elongacion

40 % 47 %

Conductividad termica (w/mK)

100 °C

13.4

800 °C

25.9

1000 °C

30.5

5

10

15

20

25

30

35

Temp (°C)

Tension (MPa)

800

83.44

850

62.77

870

58.8

950

35.9

950

41.52

983

27.58

1000

30.9

1050

20.82

1075

18.72

1100

16

Vida de prueba de fluencia (h)

544

889

1,243 (muestra que incluye una soldadura)

1,414

416

1,427

442

414

215

117

Se produjeron otras aleaciones de acero con las siguientes composiciones.

Claims (12)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

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   Reivindicaciones

   1. Un acero formado por:

   de 20.0 a 40.0 % atomico de mquel, de 20.0 a 40.0 % atomico de cromo, de 1.0 a 3.0 % atomico de silicio, de 0.2 a 1.0 % atomico de carbono, de 0.01 a 1.0 % atomico de nitrogeno de 0.30 a 0.90 % atomico de niobio, de 0.5 a 3.0 % atomico de manganeso, y

   de 0.01 a 0.90 % atomico de uno o mas de: titanio, hafnio, circonio, vanadio, tungsteno y molibdeno, en donde:

   (a) la cantidad total de niobio y uno o mas de un segundo elemento formador de carburo seleccionado de: titanio, hafnio, zirconio, vanadio, tungsteno y molibdeno es de 0.50 a 0.91 % atomico, preferentemente, de 0.60 a 0.75;

   (b) la cantidad total de carbono mas nitrogeno esta en el intervalo de 0.2 a 1.2 % atomico, preferentemente, en el intervalo de 0.4 a 1.0 % atomico;

   (c) la cantidad (nitrogeno / carbono) esta en el intervalo de 0.60 a 0.90, y

   (d) la cantidad [nitrogeno / (el(los) segundo(s) elemento(s) de formacion de carburo mas niobio)] esta en el intervalo de 0.2 a 1.1, preferentemente, de 0.4 a 1.0;

   donde el resto de la composicion es hierro e impurezas incidentales.
2. 2. Un acero formado por:

   de 20.0 a 40.0 % atomico de mquel, de 20.0 a 40.0 % atomico de cromo, de 1.0 a 3.0 % atomico de silicio, de 0.2 a 1.0 % atomico de carbono, de 0.01 a 1.0 % atomico de nitrogeno de 0.50 a 0.91 % atomico de niobio, y de 0.5 a 3.0 % atomico de manganeso, y en donde:

   (a) la cantidad total de carbono mas nitrogeno esta en el intervalo de 0.2 a 1.2 % atomico, preferentemente, en el intervalo de 0.4 a 1.0 % atomico;

   (b) la cantidad (nitrogeno / carbono) esta en el intervalo de 0.60 a 0.90, y

   (c) la cantidad (nitrogeno / niobio) esta en el intervalo de 0.2 a 1.1, preferentemente, de 0.4 a 1.0; donde el resto de la composicion es hierro e impurezas incidentales.
3. 3. Un acero como se reivindica en la reivindicacion 1, en donde el titanio esta presente en el intervalo de 0.01 a 0.20 % atomico.
4. 4. Un acero como se reivindica en la reivindicacion 1, 2 o 3, en donde el carbono esta presente en el intervalo de 0.4 a 0.7 % atomico.
5. 5. Un acero como se reivindica en la reivindicacion 1, 2, 3 o 4, en donde el nitrogeno esta presente en una cantidad en el intervalo de 0.30 a 0.60 % atomico.
6. 6. Un acero como se reivindica en cualquier reivindicacion precedente, en donde la relacion (nitrogeno/carbono) esta en el intervalo de 0.70 a 0.80 % atomico.
7. 7. Un acero como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el mquel esta presente en el intervalo de 25.0 a 35.0 % atomico.
8. 8. Un acero como se reivindica en la reivindicacion 7, en donde el mquel esta presente en una cantidad de 30.0 a 33.0 % atomico.
9. 9. Un acero como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cromo esta presente en el intervalo de 20.0 a 30.0 % atomico.
10. 10. Un acero como se reivindica en la reivindicacion 8, en donde el cromo esta presente en una cantidad de 22.5 a 27.5 % atomico.
11. 11. Un tubo de acero que se fabrica de una aleacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 10.
12. 12. Una tubena de acero como se reivindica en la reivindicacion 11, en donde el tiempo de ruptura es de al menos 215 horas cuando se prueba a 1050 °C con una tension de 30 MPa.

    Una tubena de acero como se reivindica en la reivindicacion 11, en donde el tiempo de ruptura es de al menos 210 horas cuando se prueba a 1000 °C con una tension de 40 MPa.