Tornillos Inconel 718: La Guía Definitiva para Sujetadores de Alta Resistencia en Aeroespacial y Petróleo

El Inconel 718 es la aleación de níquel endurecible por precipitación de referencia para sujetadores de alta resistencia — espárragos, pernos y tuercas — en turbinas, equipos de cabeza de pozo y plantas químicas. Su precio y los largos plazos de la acería llevan a buscar un sustituto, y el más directo es la marca china GH4169, de composición casi idéntica. Sujetadores y juntas se eligen juntos, así que la revisión suele incluir las juntas de brida que comprime la unión atornillada.

El Inconel 718 y su equivalente GH4169

La aleación 718 es de níquel endurecible por precipitación. Mantiene un alto límite elástico, resistencia a la tracción y resistencia a la rotura por fluencia hasta 704 °C. El endurecimiento por envejecimiento es lento, así que no se endurece durante el recocido ni la soldadura, y su soldabilidad supera a la de las superaleaciones de níquel con aluminio y titanio.

Su estructura es sensible al trabajo en caliente. Se suministran forjados, barras forjadas, laminadas o trefiladas en frío, anillos, láminas, bandas, alambre y tubos, con los que se fabrican discos, álabes, ejes, sujetadores, resortes y carcasas.

• Espárragos, pernos, tuercas y otros sujetadores para alta temperatura.
• Dos clases habituales: ASME 718 con límite elástico de 150 ksi y NACE 718 con 120 ksi.
• La marca china GH4169 (también GH169) es el equivalente estructural directo; la designación unificada es UNS N07718.

Designaciones equivalentes y composición química

Una misma aleación se vende con distintas designaciones según el sistema de normas, y por eso el pedido y el certificado de la acería muestran nombres distintos para una misma colada.

Designaciones de una misma aleación de níquel, cromo, hierro y niobio en los sistemas nacionales de normas.

La composición es casi idéntica: 50–55 % Ni, 17–21 % Cr, 2,80–3,30 % Mo, 4,75–5,50 % Nb y hierro como base, con carbono limitado a 0,08 % y manganeso a 0,35 %. Las diferencias reales están en los rangos de aluminio y titanio y en los límites de fósforo y azufre (0,010 % frente a 0,015 %).

Propiedades mecánicas y tratamiento térmico

Datos mecánicos habituales de barras y sujetadores en estado envejecido:

Valores para el material en estado envejecido; el certificado de la acería confirma las cifras de cada colada.

Tratamiento estándar: recocido de solución a 1021–1052 °C durante 1–2,5 horas y temple en agua — las barras de menos de 3,5 pulgadas pueden enfriarse al aire — y envejecimiento a 774–802 °C durante 6–8 horas con enfriamiento al aire. Suele realizarlo la acería o bajo su supervisión.

• Máxima resistencia a la tracción y a la rotura por fluencia: 954–982 °C, 1 hora, enfriado al aire; 718 °C, 8 horas; enfriado hasta 621 °C a 56 °C/hora, 8 horas de mantenimiento y enfriado al aire.
• Máxima resistencia a temperatura ambiente y baja: 1066 °C durante 1–2 horas y el mismo doble envejecimiento a 718 °C y 621 °C.
• Trabajo en caliente: el horno no supera los 1121 °C y la forja se realiza entre 927 y 1010 °C, sin largas permanencias.
• Mecanizado y soldadura: se mecanizan bien el estado recocido y el envejecido; se suelda en cualquiera de los dos, aunque la zona afectada por el calor se ablanda.

Dónde se usan sujetadores y piezas de la aleación 718

En petróleo y gas, los sujetadores de la aleación 718 se emplean en equipos de terminación de boca de pozo, preventores de reventones, válvulas, colgadores de tubería y uniones atornilladas de alta presión sobre bridas de tubería, donde el gas ácido descarta los grados inoxidables comunes.

• Tratamiento químico: válvulas, sujetadores de bombas y reactores, resortes y ejes.
• Aviación y turbinas de gas: discos, álabes, ruedas y sujetadores de alta temperatura.
• Motores de cohete de combustible líquido y control de la contaminación.
• Reactores nucleares y tanques criogénicos.
• Terminación de boca de pozo, preventores de reventones, válvulas y colgadores de tubería.

Cuando el Inconel 718 resulta caro o escaso, la GH4169 es el sustituto práctico en los mismos tipos de producto, si el pedido especifica la composición según UNS N07718 y el tratamiento térmico. Por encima de 704 °C la fase de refuerzo cambia y la resistencia cae, de modo que la solución es una aleación de níquel diseñada para ese rango, no un equivalente 718.

Preguntas frecuentes

¿Qué material puede sustituir al Inconel 718?

El reemplazo directo es la marca china GH4169 (GH169), con rangos de Ni, Cr, Mo y Nb casi idénticos. NC19FeNb (Francia), NiCr19Fe19Nb5Mo (Alemania) y NA 51 (Reino Unido) designan esa misma aleación.

¿Es idéntica la composición química del Inconel 718 y del GH4169?

Muy parecidas, pero no idénticas: cambian los rangos de aluminio y titanio y los límites de fósforo y azufre (0,010 % frente a 0,015 %). La sustitución se confirma con el certificado de la acería.

¿Qué clases de resistencia existen en los sujetadores de la aleación 718?

Dos habituales: 150 ksi según ASME 718 y 120 ksi según NACE 718. En estado envejecido alcanza al menos 150 ksi de tracción, 120–145 ksi de límite elástico y 30–40 HRC.

¿Qué tratamiento térmico da la mayor resistencia a alta temperatura?

Recocido de solución a 1021–1052 °C con temple y envejecimiento a 774–802 °C; para la máxima resistencia, solución desde 954–982 °C con doble envejecimiento a 718 °C y 621 °C.

¿Se puede soldar el Inconel 718?

Sí. El endurecimiento por envejecimiento es lento, así que se suelda en estado recocido o envejecido; las zonas ablandadas pueden deformarse, por lo que las piezas se contrastan con el tratamiento especificado.