Las tuberías se pueden dividir en tuberías metálicas y tuberías no metálicas. Las tuberías metálicas se subdividen en tipos ferrosos y no ferrosos. Los metales ferrosos están compuestos principalmente de hierro, mientras que los metales no ferrosos no están compuestos de hierro. Las tuberías de acero al carbono, las tuberías de acero inoxidable, las tuberías de cromo molibdeno y las tuberías de hierro fundido son todas tuberías de metales ferrosos con hierro como componente principal. Las tuberías de níquel y aleación de níquel, así como las tuberías de cobre, son tuberías no ferrosas. Las tuberías de plástico, las tuberías de hormigón, las tuberías revestidas de plástico, las tuberías revestidas de vidrio, las tuberías revestidas de hormigón y otras tuberías especiales que se pueden utilizar para fines especiales se denominan tuberías no metálicas. Las tuberías de metales ferrosos son las tuberías más utilizadas en la industria energética; las tuberías de acero al carbono se utilizan ampliamente. Las normas ASTM y ASME rigen una variedad de tuberías y materiales de tuberías utilizados en la industria de procesos.
El acero al carbono es el acero más utilizado en la industria y representa más del 90% de la producción total de acero. Según el contenido de carbono, los aceros al carbono se dividen en tres categorías:
En los aceros aleados, se utilizan diferentes proporciones de elementos de aleación para lograr propiedades deseadas (mejoradas), como soldabilidad, ductilidad, maquinabilidad, resistencia, templabilidad y resistencia a la corrosión, etc. Algunos de los elementos de aleación más comúnmente utilizados y sus funciones son los siguientes:
El acero inoxidable es un acero aleado con un contenido mínimo de cromo del 10,5 %. Presenta una extraordinaria resistencia a la corrosión gracias a la formación de una capa muy fina de Cr₂O₃ en su superficie, también conocida como capa pasiva. Aumentar la cantidad de cromo mejora aún más la resistencia a la corrosión del material. Además del cromo, se añaden níquel y molibdeno para conferir las propiedades deseadas (o mejoradas). El acero inoxidable también contiene cantidades variables de carbono, silicio y manganeso. Se clasifica en:
Además de los grados anteriores, algunos aceros inoxidables de grados avanzados (o grados especiales) también utilizados en la industria son:
Los aceros para herramientas tienen un alto contenido de carbono (0,5% a 1,5%). Un mayor contenido de carbono proporciona mayor dureza y resistencia. Este acero se utiliza principalmente para fabricar herramientas y moldes. Los aceros para herramientas contienen cantidades variables de tungsteno, cobalto, molibdeno y vanadio para aumentar la resistencia al calor y al desgaste del metal, así como su durabilidad. Esto hace que el acero para herramientas sea ideal para herramientas de corte y perforación.
Estas tuberías se utilizan ampliamente en la industria de procesos. Las designaciones ASTM y ASME para tuberías parecen diferentes, pero los grados de material son los mismos. Por ejemplo:
La composición y las propiedades del material en los códigos ASME y ASTM son idénticas excepto por el nombre. La resistencia a la tracción de ASTM A 106 Gr A es de 330 Mpa, ASTM A 106 Gr B es de 415 Mpa y ASTM A 106 Gr C es de 485 Mpa. La tubería de acero al carbono más utilizada es ASTM A 106 Gr B. Existe una alternativa a ASTM A 106 Gr A 330 Mpa, ASTM A 53 (galvanizado por inmersión en caliente o tubería de línea), que también es un grado ampliamente utilizado en tuberías de acero al carbono para tuberías. La tubería ASTM A 53 está disponible en dos grados:
La tubería ASTM A 53 se divide en tres tipos: Tipo E (ERW - Soldadura por resistencia), Tipo F (Soldadura a tope y en horno), Tipo S (Sin costura). En el Tipo E, están disponibles tanto ASTM A 53 Gr A como ASTM A 53 Gr B. En el Tipo F, solo está disponible ASTM A 53 Gr A, mientras que en el Tipo S, también están disponibles ASTM A 53 Gr A y ASTM A 53 Gr B. La resistencia a la tracción de la tubería ASTM A 53 Gr A es similar a la ASTM A 106 Gr A a 330 Mpa. La resistencia a la tracción de la tubería ASTM A 53 Gr B es similar a la ASTM A 106 Gr B a 415 Mpa. Esto cubre las tuberías de grado de acero al carbono que se utilizan ampliamente en la industria de procesos.
Las tuberías de acero inoxidable más utilizadas en la industria de procesamiento se denominan aceros inoxidables austeníticos. La característica esencial del acero inoxidable austenítico es que no es magnético o paramagnético. Tres especificaciones importantes para los aceros inoxidables austeníticos son:
Hay 18 grados en esta especificación, de los cuales 304 L es el más comúnmente utilizado. Una categoría popular es 316 L debido a su alta resistencia a la corrosión. ASTM A 312 (ASME SA 312) para tuberías de 8 pulgadas o menos de diámetro. La "L" junto con el grado indica que tiene un bajo contenido de carbono, lo que mejora la soldabilidad del grado de tubería.
Esta especificación se aplica a tuberías soldadas de gran diámetro. Los programas de tuberías cubiertos en esta especificación son Schedule 5S y Schedule 10.
Soldabilidad de aceros inoxidables austeníticos: los aceros inoxidables austeníticos tienen una mayor expansión térmica que los aceros inoxidables ferríticos o martensíticos. Debido al alto coeficiente de expansión térmica y la baja conductividad térmica del acero inoxidable austenítico, puede ocurrir deformación o alabeo durante la soldadura. El acero inoxidable austenítico es propenso a la solidificación y al agrietamiento por licuefacción. Por lo tanto, se debe tener el debido cuidado al seleccionar materiales de relleno y procesos de soldadura. La soldadura por arco sumergido (SAW) no se recomienda cuando se requieren soldaduras de acero inoxidable completamente austenítico o con bajo contenido de ferrita. La tabla (Apéndice-1) es una guía para seleccionar el alambre o electrodo de relleno adecuado en función del material base (para aceros inoxidables austeníticos).
Los tubos de cromo molibdeno son adecuados para líneas de servicio de alta temperatura porque su resistencia a la tracción se mantiene inalterada a altas temperaturas. Se utilizan en centrales eléctricas, intercambiadores de calor y similares. El tubo cumple con la norma ASTM A 335 en varios grados:
Las tuberías de hierro fundido se utilizan para extinción de incendios, drenaje, alcantarillado, trabajos pesados ​​(bajo carga pesada), plomería subterránea y otros servicios. Los grados de tuberías de hierro fundido son:
Las tuberías de hierro dúctil se utilizan en tuberías subterráneas para servicios contra incendios. Las tuberías Dürr son duras debido a la presencia de silicio. Estas tuberías se utilizan para servicios de ácido comercial, ya que el grado muestra resistencia al ácido comercial, y para el tratamiento de agua que descarga desechos ácidos.
Nirmal Surendran Menon recibió una Licenciatura en Ingeniería Mecánica de la Universidad Anna, Tamil Nadu, India en 2005 y una Maestría en Ciencias en Gestión de Proyectos de la Universidad Nacional de Singapur en 2010. Trabaja en la industria del petróleo, gas y petroquímica. Actualmente trabaja como ingeniero de campo en un proyecto de licuefacción de GNL en el suroeste de Luisiana. Como parte de la ejecución del proyecto, sus intereses incluyen la limpieza del sistema de tuberías y la prevención de pérdidas en las instalaciones de licuefacción de GNL.
Ashish tiene una licenciatura en ingeniería y tiene más de 20 años de amplia participación en ingeniería, garantía de calidad/control de calidad, calificación/monitoreo de proveedores, adquisiciones, planificación de recursos de inspección, soldadura, fabricación, construcción y subcontratación.
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