Las fracturas que se producen durante el procesamiento de tubos sin costura de acero inoxidable 304 suelen originarse en tres etapas: el calentamiento de la palanquilla, la perforación en caliente y el trabajo en frío. Errores en la temperatura de calentamiento, en los parámetros de perforación o en el control de la deformación durante cualquiera de estas fases son los que habitualmente provocan grietas o defectos de laminación en el tubo acabado. Este artículo analiza las principales causas de fractura basándose en la morfología macroscópica observada durante el decapado y el trabajo en frío, y expone medidas prácticas para prevenir dichas fracturas en la fabricación de tubos sin costura de acero inoxidable 304.
Una tubería sin costura se fabrica sin soldadura, mediante la perforación o extrusión de un lingote sólido sobre un mandril para crear un tubo hueco. Este proceso confiere a la tubería sin costura un excelente rendimiento en condiciones de alta presión, alta temperatura y corrosión; sin embargo, también implica que cualquier error en las etapas de calentamiento, perforación o conformado en frío puede manifestarse directamente como una fractura en la tubería acabada de acero inoxidable 304.
Las causas de fractura que se indican a continuación abarcan las cuatro etapas en las que los tubos sin costura de acero inoxidable 304 presentan defectos con mayor frecuencia: calentamiento de la palanquilla, perforación en caliente, laminación y trabajo en frío.
La perforación en caliente es una de las etapas más críticas en el proceso de fabricación de tubos sin costura de acero inoxidable 304, y comienza con el calentamiento adecuado de la palanquilla. Si la temperatura de calentamiento previa a la perforación no se controla dentro de un rango razonable, aumenta considerablemente la probabilidad de que se formen pliegues en las superficies interna y externa del tubo durante dicho proceso.
Junto con la temperatura de calentamiento, los propios parámetros de perforación —velocidad de los rodillos, velocidad de penetración y las dimensiones del capilar (tubo hueco) en relación con las especificaciones requeridas— influyen directamente en la calidad de la perforación. Una combinación inadecuada de estos parámetros es una causa frecuente de la formación de pliegues superficiales y de defectos de tipo laminar o de colapso (implosión) en el capilar.
La formación de capas o laminaciones en el tubo suele asociarse a temperaturas de calentamiento elevadas o a una velocidad excesiva de los rodillos de perforación. En cualquiera de estos casos, el tubo capilar tiende a estratificarse, y dicha estratificación se agrieta durante la operación posterior de mandrilado. En la superficie de fractura, esto se manifiesta como una clara morfología laminar.
Algunas medidas concretas reducen la fractura durante el procesamiento de tuberías sin costura de acero inoxidable 304:
Controlar la temperatura de calentamiento de la palanquilla dentro del rango especificado por el proceso antes de la perforación, evitando tanto el calentamiento insuficiente como el excesivo.
Ajustar la velocidad del rodillo de perforación en caliente y la tasa de penetración a la condición y el grado reales de la palanquilla, en lugar de utilizar una velocidad fija independientemente de las condiciones.
Verificar el tamaño y las especificaciones del capilar con respecto a las dimensiones del tubo objetivo antes del escariado, para detectar a tiempo la formación de capas antes de que se propague.
Limitar la deformación durante el trabajo en frío, especialmente en el conformado secundario como el doblado de codos, e inspeccionar los tubos con antecedentes sospechosos de perforación en caliente para detectar grietas internas antes de su procesamiento posterior.
La selección racional del proceso en cada una de estas etapas es la forma más eficaz de reducir la fractura durante el procesamiento de tuberías sin costura de acero inoxidable 304 y de mejorar el rendimiento.
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