Los tubos sin costura (tuberías SMLS) son propensos a tensiones internas y granos gruesos tras el laminado y el estirado en frío, lo que puede provocar deformaciones y grietas si se utilizan directamente. El tratamiento térmico, mediante un control preciso del calentamiento, el mantenimiento y el enfriamiento, altera la microestructura interna del tubo de acero, logrando la optimización específica de propiedades como dureza, tenacidad y resistencia al desgaste. Es una tecnología clave para cumplir con las exigentes condiciones de trabajo, como alta presión, resistencia al desgaste y precisión.
Seis procesos principales del tratamiento térmico:
1. Recocido
Proceso principal: Calentamiento a 30-50 °C por encima del punto crítico (Ac3 para acero hipoeutectoide, Accm para acero hipereutectoide), seguido de enfriamiento lento en horno (≤50 °C/h). Este proceso se subdivide en tres tipos: recocido completo, recocido esferoidizante y recocido de alivio de tensiones.
Función del recocido:
Elimina la tensión residual de la soldadura/estampado en frío, previniendo la deformación durante el procesamiento posterior;
Reduce la dureza en más de un 30%, facilitando el doblado en frío, el abocardado y otros procesos;
Homogeneiza la microestructura, sentando las bases para procesos posteriores como el temple.
Escenarios aplicables: Tuberías hidráulicas de precisión, tuberías para instrumentación, componentes estructurales que requieren un mecanizado intensivo.
2. Normalización
Proceso principal: Temperatura de calentamiento similar a la del recocido, pero con enfriamiento por aire (velocidad de enfriamiento más rápida), formando una estructura de perlita fina.
Beneficios de la normalización:
Los granos son entre un 20% y un 30% más finos que los granos recocidos; la resistencia aumenta entre un 10% y un 20%; dureza moderada (HB170-230); mejor maquinabilidad que el estado recocido; elimina los defectos de Widmanstätten causados por el laminado en caliente.
Escenarios de aplicación: Tuberías de transporte de fluidos en general, carcasas de recipientes a presión, componentes estructurales de turbinas.
3. Temple + Revenido
Ejemplo de aplicación:
Acero para
tuberías API 5L X70:
Tras el tratamiento de revenido mediante temple (calentamiento a 920-950 °C + temple en agua) + revenido a alta temperatura (600-630 °C), se obtienen las siguientes propiedades:
① Resistencia a la tracción ≥ 570 MPa, límite elástico ≥ 485 MPa;
② Energía de absorción de impacto a -20 °C ≥ 40 J, que cumple con los requisitos de resistencia al agrietamiento a baja temperatura de oleoductos y gasoductos de larga distancia;
③ La estructura metalográfica es de sorbita revenida uniformemente, capaz de soportar cargas alternas en condiciones de campo complejas.
4. Temple Superficial
Proceso del Núcleo: Solo la capa superficial del tubo de acero se calienta a la temperatura de temple, seguido de un enfriamiento rápido, manteniendo la estructura del núcleo intacta.
Endurecimiento por Inducción: Calentamiento electromagnético, capa endurecida controlable de 0,5-10 mm, deformación mínima.
Endurecimiento por Llama: Calentamiento con Oxiacetileno, adecuado para el endurecimiento localizado de tubos de gran diámetro.
Objetivo del endurecimiento superficial:
Dureza superficial HRC55-60, mantenimiento de la tenacidad del núcleo, resistencia a la fatiga 2-3 veces mayor.
Aplicaciones: Cuerpos de cilindros hidráulicos, camisas de ejes de transmisión, tubos resistentes al desgaste para maquinaria minera.
5. Tratamiento térmico químico
Mediante infiltración por difusión atómica para modificar la composición de la superficie, logrando propiedades especiales: carburación, nitruración, etc.
Ventajas únicas: El proceso de nitruración produce una deformación mínima, logrando una precisión de hasta 0,01 mm y sin necesidad de procesamiento posterior.
6. Procesos especiales: Para cumplir con requisitos extremos
Temple isotérmico: Tras el temple, el tratamiento isotérmico a 200-400 °C forma bainita inferior, eliminando el riesgo de agrietamiento y siendo adecuado para
tuberías de paredes gruesas de alta presión.
Tratamiento de envejecimiento: El mantenimiento a temperatura ambiente (100-200 °C) estabiliza las dimensiones de las tuberías de precisión utilizadas en la industria aeroespacial, evitando la deformación durante el servicio.
Preguntas frecuentes:
Por qué se debe realizar un revenido después del temple?
Las tuberías de acero templadas presentan tensiones internas superiores a 300 MPa, lo que las hace extremadamente frágiles y propensas a fracturarse con un ligero impacto. El revenido puede eliminar más del 90 % de la tensión.
Cómo elegir entre recocido y normalizado?
Para el trabajo en frío, elija el recocido (menor dureza); para uso directo, elija el normalizado (mayor resistencia). El normalizado cuesta solo el 60 % del recocido.
Requieren las tuberías de acero inoxidable tratamiento térmico?
Las tuberías de acero inoxidable 304 suelen someterse a un tratamiento de solución (temple en agua a 1050-1100 °C) para disolver los carburos y mejorar la resistencia a la corrosión, similar al principio del recocido.
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