Imagine a un comprador que descarga un lote de tubos de acero sin costura estirados en frío y descubre una zona rugosa en el interior, una sección ligeramente ovalada o —lo que es peor— una fisura capilar que no era visible hasta que se cortó el tubo para su mecanizado. Cada uno de estos defectos tiene su origen en una etapa distinta de la producción, y no existe garantía de que se detecten únicamente mediante el certificado de fábrica.
Esto es tan habitual que la mayoría de las órdenes de compra hacen referencia a una norma específica —como la ASTM A519 para tubos mecánicos en EE. UU. o la EN 10305 en Europa— que detalla qué es aceptable y qué no. Conocer las categorías de defectos que sustentan dichas normas facilita enormemente la interpretación de un informe de inspección o saber qué consultar al proveedor antes de dar el visto bueno a un envío.
Esta guía agrupa los defectos comunes en tres categorías (superficiales, internos y dimensionales) y explica de dónde viene cada uno, cómo los detectan las fábricas y qué puede esperar razonablemente un comprador que garantice un proveedor.
A efectos de adquisición, resulta útil clasificar los defectos de los tubos en tres categorías:
Defectos superficiales: cualquier imperfección visible en el exterior o el interior del tubo, como arañazos, pliegues, cascarilla, corrosión y grietas superficiales.
Defectos internos: problemas ocultos en el interior de la pared del tubo, generalmente derivados de la palanquilla de acero original (la barra redonda maciza a partir de la cual se fabrica el tubo) o del proceso de fundición; entre ellos se incluyen la porosidad, la segregación, las inclusiones no metálicas, las cavidades de contracción y las manchas blancas.
Defectos dimensionales: el tubo no cumple con las dimensiones o la forma especificadas en el pedido; por ejemplo, ovalidad, variación en el espesor de la pared y desviación de la rectitud.
El agrietamiento es el único defecto que puede clasificarse en más de una categoría, ya que puede originarse durante la fundición (interno), durante el trefilado en frío o posteriormente durante el servicio (superficial). Las siguientes secciones describen cada una de estas categorías.
Un comprador puede detectar la mayoría de los defectos superficiales simplemente observando atentamente el tubo a lo largo de toda su extensión.
Los arañazos y las marcas de rayado suelen deberse a problemas de manipulación —como el roce de unos tubos con otros o con el equipo durante el transporte o el proceso de estirado— más que a un defecto de fabricación del lote.
Los pliegues se producen cuando una cicatriz, una irregularidad superficial o un borde vivo de la palanquilla original se incrustan en la superficie del tubo durante la forja, el laminado o el trefilado, o bien cuando el equipo de laminación no está ajustado correctamente para la pasada. Al inspeccionarlos, un pliegue presenta el aspecto de una línea diagonal que atraviesa la superficie del tubo; suele ir acompañado de una zona adyacente ligeramente descarburada (reblandecida) y de una pequeña lámina de cascarilla de óxido atrapada en su interior.
Las marcas de incrustación y oxidación se deben a un decapado incompleto (el baño ácido utilizado para eliminar la cascarilla de laminación) o a un control deficiente de la atmósfera durante el tratamiento térmico. Una ligera capa de incrustación suele ser aceptable; una capa gruesa y escamosa generalmente no lo es.
Las grietas superficiales pueden comenzar en tres momentos diferentes: durante la fundición original, durante el estirado en frío o posteriormente, una vez que el tubo está en servicio. Para obtener una explicación detallada de las causas específicas durante el estirado y el servicio, consulte nuestro artículo sobre las causas de las grietas en tubos sin costura estirados en frío.
Los defectos internos no se detectan en una inspección visual externa; se originan en la pared del tubo antes incluso de que comience el proceso de estirado, durante las etapas de fundición o de trabajo en caliente.
La porosidad consiste esencialmente en gas atrapado: a medida que se solidifica la última parte del acero fundido, este se contrae y libera gases que no llegan a eliminarse por compresión durante el trabajo en caliente, dejando tras de sí pequeñas cavidades. En una inspección por ataque ácido (que consiste en atacar químicamente una muestra cortada para revelar su estructura interna), la porosidad aparece como un conjunto de cavidades irregulares que, en casos graves, pueden llegar a fusionarse formando una zona de aspecto esponjoso.
La segregación significa que la composición química no es uniforme en todo el acero: ciertos elementos cristalizan y se asientan de manera desigual a medida que el metal se enfría. Está etiquetado según el lugar donde aparece: tipo de lingote (repartido por todo el lingote), segregación central o puntual.
Las inclusiones no metálicas son trozos de material que no deberían estar allí: metal extraño que cayó dentro del molde durante el vertido, escoria o material del revestimiento del horno que no se separó del acero fundido, o una piel de metal parcialmente solidificado que se enrolló dentro del lingote durante la fundición.
Las cavidades de contracción se forman cuando el núcleo de un lingote enfriado no puede extraer más metal líquido para llenar el espacio dejado por la solidificación, dejando un vacío genuino en la cabeza de la pieza fundida.
Las manchas blancas son un tipo específico de grieta interna, generalmente atribuidas a la presencia de hidrógeno atrapado en el acero en combinación con tensiones internas. En una sección transversal de corte aparecen como grietas cortas; en la superficie de fractura, se manifiestan como puntos cristalinos brillantes y de grano grueso.
Dado que los cinco defectos se originan antes de que el tubo sea siquiera trefilado, ningún grado de cuidado durante el trefilado puede subsanarlos a posteriori; deben detectarse en la etapa de palanquilla.
Incluso un tubo fabricado con un material impecable puede causar problemas en el taller si su forma no es la adecuada.
La ovalidad (falta de redondez) se origina por el desgaste irregular de la hilera de trefilado o por una ligera desalineación de la misma; es necesario que este parámetro se mantenga dentro de los límites de tolerancia para garantizar un sellado correcto o un ajuste preciso con la pieza correspondiente.
La variación en el espesor de pared se produce cuando el mandril (la varilla interna que da forma al diámetro interior durante el estirado) no se mantiene centrado de manera constante a lo largo de la pasada. Este parámetro se verifica comparándolo con el espesor de pared mínimo permitido por la norma.
La desviación de la rectitud suele deberse a un enfriamiento desigual o a una manipulación brusca tras el proceso de estirado. Una ligera curvatura generalmente puede corregirse mediante un nuevo proceso de enderezado; sin embargo, una curvatura excesiva suele implicar el rechazo directo del material.
A efectos de adquisición, estos tres factores —ovalidad, espesor de pared y rectitud— son los que realmente se controlan mediante la tabla de tolerancias de la orden de compra. Un aspecto relacionado, aunque distinto, es el acabado del diámetro interior, el cual depende de muchas de las mismas variables del proceso de estirado, aun cuando técnicamente no constituya una tolerancia dimensional. Para aplicaciones de precisión, como tubos para cilindros hidráulicos, consulte nuestro artículo sobre los factores que influyen en el acabado de la superficie interior de los tubos de acero sin costura estirados en frío.
Un comprador que investiga un defecto recurrente suele poder rastrearlo hasta una etapa específica de la producción:
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Donde sucede |
Qué es lo que falla |
Lo que aparece |
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Colada (de la palanquilla de acero) |
Enfriamiento desigual, contaminación durante el vertido |
Porosidad, segregación, inclusiones, cavidades de contracción |
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Piercing (formando el hueco) |
Calentamiento desigual, equipo desgastado |
Picaduras superficiales, pared irregular |
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Matrices de trefilado |
Matrices desgastadas o no coincidentes |
Rugosidad interior, ovalidad, plegado |
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Decapado (limpieza ácida) |
Momento inadecuado, eliminación incompleta de la costra |
Restos de cascarilla, picaduras |
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Número de pasadas de dibujo |
Muy pocas pasadas, demasiada reducción por pasada. |
Acabado superficial deficiente, menor ductilidad |
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Tratamiento térmico |
Alivio del estrés omitido o mal controlado |
Tensión residual, agrietamiento |
El método de inspección adecuado depende del tipo de defecto que se esté buscando:
Inspección visual: permite detectar arañazos, pliegues, cascarilla y grietas visibles. No requiere equipo y es lo primero que cualquier comprador debe hacer al recibir el material.
Inspección macroscópica (ataque ácido o examen de fractura): se utiliza en la planta de fabricación para detectar porosidad, segregación e inclusiones; dado que requiere cortar una muestra, es una verificación propia de la fábrica y no algo que el comprador pueda realizar en un envío de producto terminado.
Inspección dimensional: uso de calibres calibrados para verificar el diámetro exterior, el espesor de pared, la longitud, la rectitud y la ovalidad conforme a las tolerancias de la orden de compra.
Ensayos no destructivos (END): pruebas de ultrasonido, corrientes de Foucault, partículas magnéticas o hidrostáticas; se aplican al tubo terminado precisamente porque no requieren realizar cortes.
Dado que la inspección macroscópica no resulta práctica una vez que el tubo llega al comprador, la aceptación rutinaria se basa fundamentalmente en los otros tres métodos. Para consultar una lista de comprobación completa para el comprador que integre estos aspectos, vea nuestra guía sobre cómo evaluar la calidad de los tubos de acero sin costura estirados en frío.
La mayoría de estas correcciones se reducen a un control más estricto de las mismas variables tratadas en la Sección 5:
Comience con una palanquilla limpia. La porosidad, la segregación y las inclusiones se heredan de la fundición; ningún nivel de cuidado durante el trefilado puede corregir una palanquilla defectuosa, por lo que el abastecimiento y la inspección de la palanquilla son tan importantes como el propio proceso de trefilado.
Utilice hileras adecuadas para el trabajo. Una hilera de trefilado desgastada o inadecuada transfiere sus defectos directamente al diámetro interior acabado; emplear la hilera de precisión correcta para cada tamaño de tubo es una de las formas más directas de controlar la calidad superficial.
Realice un proceso de decapado debidamente controlado. Una línea de decapado cerrada, con tiempos ajustados al grado de acero específico, evita tanto la presencia de cascarilla residual como el decapado excesivo.
No escatime en las pasadas de trefilado. Omitir pasadas para reducir costes suele salir más caro a largo plazo, afectando al acabado superficial y a la ductilidad.
Aplique un recocido de alivio de tensiones. El trefilado en frío genera tensiones residuales en el tubo; el recocido las elimina y reduce el riesgo de agrietamiento una vez que el tubo entra en servicio.
Añada una operación de bruñido para tolerancias estrictas en el diámetro interior. En el caso de tubos para cilindros hidráulicos y aplicaciones de precisión similares, el trefilado por sí solo a menudo no permite alcanzar las especificaciones más exigentes de acabado interior; el bruñido suele ser el paso adicional necesario para lograrlo.
P: ¿Qué causa los defectos en los tubos de acero sin costura estirados en frío?
Depende del defecto. La calidad de la fundición y del tocho determina los defectos internos, como la porosidad y las inclusiones; el perforado, los troqueles de estirado y el decapado determinan los defectos superficiales y el acabado del orificio; y el control de las pasadas de estirado, junto con el centrado del mandril, determina la precisión dimensional. La sección 5 anterior relaciona cada etapa de producción con sus consecuencias típicas.
P: ¿Cuáles son los defectos más graves en los tubos sin costura estirados en frío?
Los defectos internos —porosidad, cavidades de contracción y agrietamiento intergranular (agrietamiento a lo largo de los límites de grano del acero)— son generalmente los más graves, ya que no se pueden reparar y reducen directamente la capacidad de carga. Los defectos superficiales y dimensionales varían en gravedad: los arañazos, la cascarilla ligera o una pequeña curvatura suelen ser aceptables, pero una grieta superficial se trata igual que un defecto interno y normalmente se rechaza directamente.
P: ¿Se puede reparar un tubo defectuoso en lugar de rechazarlo?
Los problemas superficiales a veces se pueden corregir, pero los defectos internos generalmente no. Un tubo con un defecto de ese nivel normalmente se rechaza en lugar de repararse.
P: ¿Qué debe comprobar un comprador antes de aceptar un envío de tubo sin costura estirado en frío?
Las dimensiones con respecto a la tolerancia del pedido, el estado de la superficie, el certificado de prueba de fábrica conforme a la norma requerida (ASTM A519 o EN 10305 son las más comunes) y los registros de ensayos no destructivos (END) para aplicaciones críticas. Consulte los criterios de inspección y rechazo del comprador en la Sección 6 para obtener la lista completa.
P: ¿Cuáles son los motivos válidos para rechazar un envío?
Grietas de cualquier tipo, incrustaciones o corrosión importantes, dimensiones fuera de tolerancia y certificación de fábrica faltante o incorrecta. Los pequeños arañazos o marcas superficiales leves que no afectan al rendimiento generalmente no son motivo de rechazo.
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