P22 es la designación del grado dentro de ASTM A335, la especificación de tubo ferrítico aleado sin costura para servicio a alta temperatura. Su composición característica, alrededor de un 2,25 % de cromo y un 1 % de molibdeno, le da el nombre con el que se le conoce en taller: acero 2.25Cr-1Mo.
La P inicial indica que se trata de tubería (pipe) dentro de la propia norma A335, cuyos grados se ordenan con esa letra: P11, P22, P5, P9, P91. El mismo material en forma de placa se pide como A387 Grado 22, y en forma de pieza forjada como A182 F22.
Se emplea en líneas de vapor de alta temperatura, en reactores y hornos de refinería, en intercambiadores y en cabeceras de sobrecalentador. La razón es su resistencia a la fluencia y su comportamiento frente a la oxidación y al ataque por hidrógeno a temperatura elevada.
| Elemento | Rango (% en peso) | Qué aporta |
|---|---|---|
| Carbono | 0,05 – 0,15 | Resistencia; contenido bajo para soldabilidad |
| Manganeso | 0,30 – 0,60 | Desoxidación y templabilidad |
| Silicio | Hasta 0,50 | Resistencia a la oxidación |
| Cromo | 1,90 – 2,60 | Oxidación y resistencia al hidrógeno a alta temperatura |
| Molibdeno | 0,87 – 1,13 | Resistencia a la fluencia |
| Fósforo y azufre | 0,025 máx. cada uno | Limitados por fragilidad y fisuración en caliente |
En propiedades mecánicas, la norma exige una resistencia a la tracción mínima de 415 MPa (60 ksi) y un límite elástico mínimo de 205 MPa (30 ksi). La dureza en estado normalizado y revenido se mueve en valores moderados, muy por debajo de los que alcanza la zona afectada por el calor si se suelda sin control.
ASME BPVC Sección IX agrupa los metales en P-Numbers para reducir el número de calificaciones de procedimiento necesarias. El P22 pertenece al P-No. 5A. La distinción con los grupos vecinos conviene tenerla clara antes de redactar una especificación.
| Grupo | Contenido de cromo | Materiales |
|---|---|---|
| P-No. 4 | 1,25Cr-0,5Mo | A335 P11, P12; A387 Gr. 11 |
| P-No. 5A | 2 – 3 % Cr | A335 P22; A387 Gr. 22; A182 F22 |
| P-No. 5B | 5 – 9 % Cr | A335 P5, P9 |
| P-No. 15E | 9Cr-1Mo-V | A335 P91 |
Circulan por internet tablas que colocan al P22 en el grupo 5B o al P91 también en 5B. Son erróneas y conviene no usarlas: los requisitos de tratamiento térmico cambian de un grupo a otro, y una especificación basada en un grupo equivocado lleva a un PWHT mal definido.
El cromo y el molibdeno elevan la templabilidad del acero. Al enfriarse la zona afectada por el calor tras la soldadura, se forma martensita, una estructura muy dura y poco tenaz. Si encima hay hidrógeno presente y la unión está sometida a rigidez, aparecen grietas en frío, a veces horas después de terminar el cordón.
De ahí salen las tres palancas del procedimiento: precalentar para reducir la velocidad de enfriamiento, usar consumibles de bajo hidrógeno y aplicar un tratamiento térmico posterior que temple esa martensita y permita que el hidrógeno difunda hacia el exterior.
El rango que se maneja de forma habitual para 2.25Cr-1Mo se sitúa entre 150 y 250 °C, con cifras más precisas según el suministrador de consumibles y el espesor. Los fabricantes de aporte sitúan su recomendación en torno a 190–220 °C y las guías de soldadura de aceros resistentes a la fluencia hablan de un mínimo de 200–250 °C.
El valor final no se elige por costumbre: depende del espesor, del grado de rigidez de la unión y del nivel de hidrógeno del consumible. Y un matiz importante para quien llega del acero al carbono: la fórmula de carbono equivalente del IIW que se usa para calcular precalentamiento en aceros estructurales no es aplicable a los aceros aleados al cromo-molibdeno. Aquí el valor se toma de la especificación del material, de la ficha del consumible o del procedimiento calificado.
Mantener el intervalo entre pasadas es lo que evita que la temperatura se dispare en uniones de espesor grande. En la práctica se trabaja con un techo en torno a 300 °C, cifra coherente con las recomendaciones de los fabricantes de consumibles para este tipo de acero, y se deja que la pieza descienda hasta el mínimo de precalentamiento antes de depositar la siguiente pasada.
Superar ese techo tiene efectos acumulativos: se degrada la tenacidad de la zona afectada y se reduce la resistencia a la fluencia del metal depositado. Es uno de los parámetros que más veces se incumplen en obra, porque controlarlo exige esperar y la programación aprieta.
Este es el punto donde más errores se cometen. La serie B2 de los consumibles de baja aleación corresponde a los aceros de 1,25 % de cromo y 0,5 % de molibdeno, es decir, a los P11 y T11. Para P22 la familia correcta es la B3, formulada para 2,25 % de cromo y 1 % de molibdeno.
| Proceso | Consumible correcto | Error frecuente |
|---|---|---|
| GTAW / GMAW | ER90S-B3 (AWS A5.28 / SFA 5.28) | ER80S-B2, que corresponde a P11 |
| SMAW | E9018-B3 (AWS A5.5) | E8018-B2 |
| FCAW | E91T1-B3 | E81T1-B2 |
La diferencia no es académica. Los consumibles B3 depositan un cordón con un contenido de cromo en torno al 2,3–2,7 % y de molibdeno entre 0,90 y 1,20 %, de modo que la unión mantiene la resistencia a la fluencia y a la oxidación del metal base. Un cordón B2 sobre P22 queda empobrecido en aleación y se convierte en el punto débil de la línea.
Además del tipo de aleación, hay que fijar el nivel de hidrógeno difusible. Los consumibles modernos para este servicio se suministran en designación H4, es decir, con hidrógeno difusible por debajo de 4 ml por 100 g de metal depositado.
El PWHT no es un trámite. En los aceros al cromo-molibdeno cumple cuatro funciones: templa la martensita de la zona afectada y devuelve tenacidad, elimina las tensiones residuales de la soldadura, recupera la resistencia a la fluencia perdida en estado bruto de soldadura y permite que el hidrógeno salga antes de que pueda agrietar la unión.
| Parámetro | Valor de referencia | Observación |
|---|---|---|
| Temperatura de mantenimiento | 704 – 760 °C (1300 – 1400 °F) | ASME B31.3 para P-No. 5A; guías de fabricantes sitúan 690–750 °C |
| Tiempo de mantenimiento | 1 h por 25 mm de espesor, con mínimo de 2 h | El mínimo de 2 h para P-No. 5A es exigencia de B31.3 |
| Velocidad de calentamiento | Hasta 220 °C/h, dividida por el espesor en pulgadas | Limita el gradiente térmico en espesores grandes |
| Velocidad de enfriamiento | Hasta 278 °C/h, sin bajar de 56 °C/h | Por debajo de 427 °C se puede dejar enfriar en aire tranquilo |
| Banda calentada | Al menos 3 veces el espesor y 75 mm a cada lado | Una banda corta crea nuevas tensiones en el borde |
Un error de cálculo habitual es aplicar solo la regla de una hora por pulgada y olvidar el mínimo de dos horas. En espesores pequeños esa omisión deja el tratamiento por debajo de lo exigido por el código.
Fisuración en frío. Requiere tres condiciones simultáneas: una microestructura dura en la zona afectada, hidrógeno disponible y tensión de retracción. Se combate con precalentamiento, consumible de bajo hidrógeno y PWHT inmediato, sin dejar la unión a la intemperie durante el fin de semana.
Fisuración por relajación. Aparece entre 450 y 700 °C, durante el propio PWHT o en servicio prolongado a alta temperatura. La relajación de tensiones se concentra en el grano mientras los carburos intragranulares lo refuerzan, y la grieta se abre por borde de grano. La respuesta práctica es atravesar ese intervalo con rapidez y controlar los elementos residuales.
Fragilización por revenido. El servicio prolongado entre 375 y 575 °C provoca la segregación de fósforo, estaño, antimonio y arsénico en los bordes de grano y eleva la temperatura de transición dúctil-frágil. La dureza no cambia, así que no se detecta con un ensayo de dureza. El molibdeno mitiga el fenómeno y los consumibles modernos controlan los factores de fragilización mediante los parámetros J y X-barra.
La verificación empieza antes de encender el arco, comprobando que el material recibido corresponde al certificado y que el consumible está en su envase cerrado y en las condiciones de almacenamiento exigidas. Los electrodos básicos que han absorbido humedad son la vía más rápida hacia una fisura por hidrógeno.
Durante la soldadura se registran precalentamiento, temperatura entre pasadas y consumo de calor. Después se realiza el examen no destructivo, y conviene un detalle de programa: esperar al PWHT antes de dar la unión por buena, porque una fisura por hidrógeno puede manifestarse después del examen inicial y antes del tratamiento.
El cierre documental incluye el registro del tratamiento térmico con su gráfico de temperatura, el certificado del consumible y los resultados de dureza sobre la unión tratada. Ese gráfico es el documento que se pide cuando, años después, hay que investigar una anomalía.
Un procedimiento completo para P22 indica: material base con norma y grado, grupo P-Number, proceso de soldadura, designación exacta del consumible con su nivel de hidrógeno, temperatura de precalentamiento y de entrepasadas, rango de aporte térmico, temperatura y tiempo de PWHT con las velocidades de calentamiento y enfriamiento, y exámenes requeridos antes y después del tratamiento.
Añadir una línea sobre el almacenamiento de consumibles y otra sobre el plazo máximo entre el fin de la soldadura y el inicio del PWHT parece un detalle menor hasta que aparece la primera fisura.
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P-No. 5A según ASME BPVC Sección IX. El grupo 5B corresponde a los aceros de 5 a 9 % de cromo, como P5 y P9.
No. La serie B2 corresponde a 1,25Cr-0,5Mo (P11). Para P22 se emplean consumibles B3: ER90S-B3, E9018-B3 o E91T1-B3.
De forma habitual entre 150 y 250 °C. El valor definitivo lo fija el procedimiento calificado según espesor, rigidez y nivel de hidrógeno del consumible.
Entre 704 y 760 °C según ASME B31.3 para P-No. 5A. Algunas guías de fabricante trabajan entre 690 y 750 °C.
Una hora por cada 25 mm de espesor, con un mínimo de dos horas exigido por B31.3 para este grupo de materiales.
Porque templa la martensita de la zona afectada, elimina tensiones residuales, recupera la resistencia a la fluencia y permite que el hidrógeno difunda antes de agrietar la unión.
No. El carbono equivalente del IIW no es aplicable a los aceros aleados al cromo-molibdeno; el valor se toma del procedimiento calificado o de la ficha del consumible.
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