Las tuberías se pueden dividir en tuberías metálicas y tuberías no metálicas. Las tuberías metálicas se subdividen a su vez en tipos ferrosos y no ferrosos. Los metales ferrosos están compuestos principalmente de hierro, mientras que los metales no ferrosos no lo están. 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 metal ferroso con el 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 metal ferroso son las 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, representando más del 90% de la producción total de acero. Según su 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 las propiedades deseadas (mejoradas), como soldabilidad, ductilidad, maquinabilidad, resistencia, templabilidad y resistencia a la corrosión, etc. Algunos de los elementos de aleación más utilizados y sus funciones son los siguientes:
El acero inoxidable es una aleación de acero con un contenido mínimo de cromo del 10,5 %. El acero inoxidable presenta una extraordinaria resistencia a la corrosión debido a la formación de una capa muy fina de Cr2O3 en la superficie. Esta capa también se conoce 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 conferirle las propiedades deseadas (o mejoradas). El acero inoxidable también contiene cantidades variables de carbono, silicio y manganeso. El acero inoxidable se clasifica además como:
Además de los grados mencionados anteriormente, algunos aceros inoxidables de grados avanzados (o grados especiales) que también se utilizan en la industria son:
Los aceros para herramientas tienen un alto contenido de carbono (del 0,5 % al 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, así como la durabilidad del metal. 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 tienen un aspecto diferente, pero los grados del 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 de 330 MPa, ASTM A 53 (galvanizado en caliente o tubería de línea), que también es un grado ampliamente utilizado en tuberías de acero al carbono. 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 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 de ASTM A 106 Gr A, de 330 MPa. La resistencia a la tracción de la tubería ASTM A 53 Gr B es similar a la de ASTM A 106 Gr B, de 415 MPa. Esto abarca tuberías 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 es no magnético o paramagnético. Tres especificaciones importantes para los aceros inoxidables austeníticos son:
Hay 18 grados en esta especificación, de los cuales el 304 L es el más utilizado. Una categoría popular es el 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 tipos de tubería que abarca 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, pueden producirse deformaciones o alabeos durante la soldadura. El acero inoxidable austenítico es propenso a la solidificación y al agrietamiento por licuefacción. Por lo tanto, se debe tener mucho cuidado al seleccionar los materiales de aporte y los procesos de soldadura. No se recomienda la soldadura por arco sumergido (SAW) cuando se requieren soldaduras de acero inoxidable totalmente austenítico o con bajo contenido de ferrita. La tabla (Apéndice 1) sirve de guía para seleccionar el alambre de aporte o electrodo adecuado según el 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 permanece inalterada a altas temperaturas. Estos tubos se utilizan en centrales eléctricas, intercambiadores de calor y similares. El tubo cumple con la norma ASTM A 335 y está disponible en varios grados.
Las tuberías de hierro fundido se utilizan para la extinción de incendios, drenaje, alcantarillado, trabajos pesados ​​(bajo uso intensivo), fontanería subterránea y otros servicios. Los grados de tuberías de hierro fundido son:
Las tuberías de hierro dúctil se utilizan en las redes subterráneas de los sistemas contra incendios. Las tuberías de hierro dúctil son duras debido a la presencia de silicio. Estas tuberías se utilizan para el tratamiento de ácidos en entornos comerciales, ya que su calidad demuestra resistencia a dichos ácidos, y para el tratamiento de aguas residuales que descargan desechos ácidos.
Nirmal Surendran Menon se licenció en Ingeniería Mecánica por la Universidad Anna de Tamil Nadu, India, en 2005 y obtuvo una maestría en Gestión de Proyectos por la Universidad Nacional de Singapur en 2010. Trabaja en la industria del petróleo, el gas y la petroquímica. Actualmente se desempeña 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 de sistemas de tuberías y la prevención de pérdidas en instalaciones de licuefacción de GNL.
Ashish es licenciado en ingeniería y cuenta con más de 20 años de amplia experiencia en ingeniería, control y garantía de calidad, cualificación y seguimiento de proveedores, adquisiciones, planificación de recursos de inspección, soldadura, fabricación, construcción y subcontratación.
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