Tubos sin costura para vapor industrial

La selección de tuberías sin costura para vapor industrial es crucial, ya que está directamente relacionada con la seguridad, la eficiencia y la vida útil del sistema. Los sistemas de vapor suelen estar sometidos a altas temperaturas y presiones, por lo que existen requisitos estrictos en cuanto a materiales, resistencia, resistencia a la corrosión y estándares de fabricación para las tuberías de acero. A continuación, se presenta un resumen detallado de las consideraciones clave para las tuberías sin costura para vapor industrial:

Requisitos clave de rendimiento

1. Resistencia a altas temperaturas: Las temperaturas del vapor pueden variar desde más de 100 °C para el vapor saturado hasta varios cientos de grados Celsius para el vapor sobrecalentado. Las tuberías de acero deben ser capaces de soportar altas temperaturas a largo plazo sin fluencia (deformación plástica lenta a lo largo del tiempo bajo tensión constante) ni fallos por oxidación.
2. Resistencia a altas presiones: La presión de las tuberías de vapor varía desde baja presión (unos pocos bares) hasta ultraalta presión (cientos de bares). Las tuberías de acero deben tener suficiente límite elástico y resistencia a la tracción para soportar la presión de diseño y garantizar que la tubería no reviente ni presente fugas.
3. Resistencia a la corrosión: El vapor puede contener oxígeno, dióxido de carbono u otras impurezas, lo que puede causar corrosión interna en la tubería. El entorno externo (como la humedad o la exposición a sustancias químicas) también puede causar corrosión. Las tuberías de acero deben tener la resistencia a la corrosión correspondiente.

4. Buena tenacidad: Incluso a altas temperaturas y presiones, la tubería de acero debe mantener cierta tenacidad para evitar fracturas frágiles.
5. Excelente soldabilidad: Las tuberías de vapor suelen requerir conexiones soldadas in situ, por lo que el material de la tubería de acero debe tener un buen rendimiento de soldadura para garantizar la calidad de la soldadura.
6. Estabilidad dimensional: A altas temperaturas, la expansión térmica de la tubería de acero debe mantenerse dentro del rango admisible y mantener la estabilidad dimensional.

Materiales y normas comunes

Dependiendo de la temperatura y el nivel de presión del vapor, se seleccionarán tuberías de acero sin costura de diferentes materiales y se seguirán las normas correspondientes:

1. Tubería de acero al carbono sin costura
Adecuada para sistemas de vapor con presión y temperatura medias a bajas.

ASTM A106 (o ASME SA-106):
Características: Esta es la tubería de acero al carbono sin costura más utilizada en tuberías industriales de vapor, apta para condiciones de alta temperatura y alta presión. Está disponible en tres grados: A, B y C, siendo el grado B (A106 Gr. B) el más utilizado. La tubería A106 presenta excelentes propiedades mecánicas en entornos de alta temperatura, incluyendo alta resistencia a la tracción y límite elástico. Su composición química contiene silicio, lo que mejora su rendimiento en entornos de alta temperatura.

ASTM A53 (o ASME SA-53):
Características: Adecuada para aplicaciones mecánicas y de presión generales, y también se puede utilizar para tuberías de vapor, agua, gas y aire de uso general. A diferencia de la A106, la A53 se utiliza generalmente para sistemas de vapor de baja presión. Está disponible en dos grados, A y B, y en estilos de construcción tanto sin costura como con soldadura por resistencia eléctrica (ERW) (la sin costura se prefiere generalmente para aplicaciones de vapor).
Aplicaciones: Sistemas de vapor de baja presión y tuberías estructurales.
Grados de acero al carbono (p. ej., acero n.° 20) en GB/T 8163 "Tubos de acero sin costura para transporte de fluidos":
Características: Adecuado para el transporte general de fluidos, incluyendo algunas aplicaciones de vapor de baja y media presión. Sin embargo, para vapor de alta presión o alta temperatura, se suelen utilizar normas más especializadas para tubos de caldera.

GB/T 3087 "Tubos de acero sin costura para calderas de baja y media presión":
Características: Especialmente utilizado para la fabricación de tuberías de vapor sobrecalentado y tuberías de agua hirviendo para calderas de baja y media presión. Generalmente fabricado con acero estructural al carbono de alta calidad.

2. Tubos sin costura de acero aleado

Adecuados para alta temperatura y alta presión, especialmente sistemas de vapor de ultraalta presión y supercríticos, o en lugares con requisitos de fluencia, estos tubos de acero se adicionan con elementos de aleación como cromo (Cr), molibdeno (Mo) y vanadio (V) para mejorar su resistencia a altas temperaturas, resistencia a la fluencia y resistencia a la oxidación.

ASTM A335 (o ASME SA-335):
Características: Esta norma especifica tubos sin costura de acero aleado ferrítico para uso a alta temperatura, abarcando diversos grados, como P11, P22, P91 y P92. Estos grados presentan una excelente resistencia y resistencia a la fluencia a altas temperaturas, lo que los convierte en la opción preferida para componentes esenciales como tuberías principales de vapor y tubos de recalentador en centrales eléctricas supercríticas y ultrasupercríticas.
P11/P22: Acero al cromo-molibdeno de contenido medio, ampliamente utilizado en sistemas de calderas subcríticas y supercríticas.
P91/P92: Es un acero inoxidable martensítico de alta calidad con mayor resistencia a altas temperaturas y a la fluencia, utilizado en centrales eléctricas ultrasupercríticas.

GB/T 5310 Tubos de acero sin costura para calderas de alta presión:
Características: Los tubos de acero para calderas de alta presión cumplen con las normas internacionales y abarcan una variedad de aceros al carbono, aceros aleados y aceros inoxidables resistentes al calor de alta calidad. Son adecuados para la superficie de calentamiento de calderas acuotubulares de alta presión y superiores, como 12Cr1MoV, 15CrMoG, etc.

3. Tubería de acero inoxidable sin costura
Es adecuada para sistemas de vapor con requisitos extremadamente altos de resistencia a la corrosión o en entornos con medios especiales (como humedad y alto contenido de iones cloruro) para prevenir la corrosión y la contaminación.

ASTM A312 (o ASME SA-312):
Características: Abarca una variedad de aceros inoxidables austeníticos (como TP304, TP304L, TP316, TP316L, etc.) y tuberías de acero inoxidable dúplex, sin costura y soldadas. El acero inoxidable de la serie 304/316 presenta una excelente resistencia a la corrosión y se utiliza en vapor limpio, vapor de grado alimenticio o en presencia de condensado corrosivo.
Aplicaciones: Industria farmacéutica, alimentaria, química fina, sistemas de vapor de alta pureza, etc.

Otras consideraciones importantes

Espesor de pared (Cédula): La selección del espesor de pared de las tuberías de vapor es crucial y debe calcularse en función de la presión, la temperatura y el material de diseño. Las cédulas comunes incluyen la Cédula 40 (Cédula 40), la Cédula 80 (Cédula 80), la Cédula 160 (Cédula 160), etc. Un número de cédula más alto indica un mayor espesor de pared.

Método de conexión: La conexión soldada se utiliza generalmente para garantizar el sellado y la resistencia general a alta presión. La conexión por brida también se utiliza para conectar equipos o válvulas.
Tratamiento térmico: Muchas tuberías de acero aleado utilizadas para vapor a alta temperatura se someten a un tratamiento térmico específico (como normalizado, revenido y temple y revenido) después de la producción para optimizar sus propiedades mecánicas y su estructura.
Ensayos no destructivos (END): Los ensayos no destructivos (END) rigurosos son clave para garantizar la calidad de las tuberías de vapor, incluyendo ensayos ultrasónicos (UT), ensayos radiográficos (RT), ensayos de partículas magnéticas (MT) o ensayos por líquidos penetrantes (PT).
Prueba de presión de agua: Todas las tuberías de acero para vapor deben someterse a una prueba de presión de agua antes de salir de fábrica para verificar su capacidad de soporte de presión y su sellado.

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