ASTM A213/A213M: Aleaciones ferríticas y austeníticas sin costura-Calderas de acero, sobrecalentadores e intercambiadores de calor-Tubos
1. Descripción general y aplicación principal
ASTM A213es la especificación paratubos de acero sin costura de aleación ferrítica y austenítica-diseñado paraCalderas, sobrecalentadores e intercambiadores de calor.. Estos tubos están diseñados para servicios donde las altas temperaturas, las altas presiones y la resistencia a la corrosión son requisitos críticos.
Concepto clave:Los tubos A213 sonpresión-apretaday diseñado paraaplicaciones de transferencia de caloren sistemas cerrados. Por lo general, tienen un diámetro más pequeño que las tuberías y, a menudo, se usan en haces de tubos.
2. Grados y clasificación estándar
A213 cubre tanto los aceros de aleación ferríticos (martensíticos) como los aceros inoxidables austeníticos, organizados por designaciones "T" (tubo) y "TP" (tubo, austenítico).
Grados de acero de aleación ferrítica
| Calificación | UNS No. | Composición típica | Características clave |
|---|---|---|---|
| T2 | K11547 | 0,5Cr-0,5Mo | Baja aleación, económico. |
| T5 | K41545 | 5Cr-0,5Mo | Cromo medio, buena resistencia a la oxidación. |
| T5c | K41245 | 5Cr-0,5Mo-Si | Silicio-modificado para una mejor oxidación |
| T9 | S50400 | 9Cr-1Mo | Alto contenido de cromo, resistencia mejorada |
| T11 | K11597 | 1,25Cr-0,5Mo | Cr-Mo estándar para temperaturas moderadas |
| T12 | K11562 | 1Cr-0,5Mo | Similar a T11, Cr ligeramente inferior |
| T22 | K21590 | 2,25Cr-1Mo | Grado más común, excelentes propiedades. |
| T91 | K90901 | 9Cr-1Mo-V-Nb | Alta resistencia-avanzada y resistente a la fluencia |
| T92 | K92460 | 9Cr-2W-0,5Mo-V-Nb | Capacidad de temperatura más alta que T91 |
Grados de acero inoxidable austenítico
| Calificación | UNS No. | Composición típica | Características clave |
|---|---|---|---|
| TP304 | S30400 | 18Cr-8Ni | Austenítico básico, uso general. |
| TP304H | S30409 | 18Cr-8Ni (alto carbono) | Resistencia a altas temperaturas |
| TP304L | S30403 | 18Cr-8Ni (bajo en carbono) | Resistencia a la corrosión mejorada |
| TP316 | S31600 | 16Cr-12Ni-2.5Mo | Mejor resistencia a la corrosión, fluencia |
| TP316L | S31603 | 16Cr-12Ni-2.5Mo (bajo C) | Resistencia superior a la corrosión |
| TP321 | S32100 | 18Cr-10Ni-Ti | Estabilizado contra la sensibilización. |
| TP321H | S32109 | 18Cr-10Ni-Ti (alta C) | Grado estabilizado a alta temperatura |
| TP347 | S34700 | 18Cr-11Ni-Nb | Estabilizado, buena resistencia a altas temperaturas. |
| TP347H | S34709 | 18Cr-11Ni-Nb (alta C) | Aplicación a alta temperatura |
3. Requisitos de composición química (grados clave seleccionados)
| Calificación | Cmáx (%) | Mn máx. (%) | Si Máx (%) | CR (%) | Ni (%) | Mes (%) | Otro |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| T11 | 0.05-0.15 | 0.30-0.60 | 0.50-1.00 | 1.00-1.50 | - | 0.44-0.65 | - |
| T22 | 0.05-0.15 | 0.30-0.60 | 0.50 | 1.90-2.60 | - | 0.87-1.13 | - |
| T91 | 0.08-0.12 | 0.30-0.60 | 0.20-0.50 | 8.00-9.50 | 0,40 máx. | 0.85-1.05 | V, Nb, N |
| TP304H | 0.04-0.10 | 2.00 | 1.00 | 18.0-20.0 | 8.0-11.0 | - | - |
| TP316L | 0.035 | 2.00 | 1.00 | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.0-3.0 | - |
| TP321H | 0.04-0.10 | 2.00 | 1.00 | 17.0-20.0 | 9.0-12.0 | - | Ti 5xC mín. |
4. Requisitos de fabricación y tratamiento térmico
| Proceso | Requisito | Objetivo |
|---|---|---|
| Fabricación | Solo proceso fluido | Asegúrese de que no haya costuras de soldadura longitudinales. |
| Grados ferríticos | Completamente recocido, normalizado y revenido, o normalizado y revenido | Lograr la microestructura requerida. |
| Grados austeníticos | Recocido en solución (mínimo 1900 grados F/1040 grados) + enfriamiento rápido | Disuelva los carburos, mantenga la resistencia a la corrosión. |
| T91/T92 | Normalizado (1900-2000 grados F) y templado (1350-1470 grados F) | Forma una estructura de martensita templada. |
| Trabajo en frio | Permitido para ajuste de tamaño, seguido de tratamiento térmico adecuado. | Alcanzar las dimensiones finales. |
5. Propiedades mecánicas (temperatura ambiente)
| Calificación | Resistencia a la tracción mínima (MPa) | Límite elástico mínimo (MPa) | Elongación mínima (%) | Dureza máxima |
|---|---|---|---|---|
| T11, T12 | 415 | 205 | 30 | 163 HB |
| T22 | 415 | 205 | 30 | 163 HB |
| T91 | 585 | 415 | 20 | 250 HB |
| T92 | 620 | 440 | 20 | 250 HB |
| TP304/304H | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
| TP316/316L | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
| TP321/321H | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
| TP347/347H | 515 | 205 | 35 | 192 HB |
6. Características dimensionales y tolerancias
Los tubos A213 tienentolerancias más estrictasque las especificaciones generales de tuberías, adecuado para placas de tubos y juntas expandidas.
| Dimensión | Tubos estirados en frío | Tubos terminados en caliente |
|---|---|---|
| Diámetro externo | ±0,10 mm a ±0,40 mm | ±0,75 % o ±0,4 mm (el mayor) |
| Espesor de la pared | +20%/-0% (mín. controlado por pared) | +22%/-0% (mín. controlado por pared) |
| Ovalidad | Más estricto | Menos estricto que el estirado en frío. |
| Longitud | +3mm/-0 para aleatorio; exacto por pedido | Mismo |
| Acabado superficial | Sin problemas y sin escalabilidad- | Puede tener escala de luz |
Rango de tamaño estándar:
SOBREDOSIS:Normalmente, de 1,6 mm (1/16") a 127 mm (5")
Grosor de la pared:0,8 mm a 12,7 mm (programas 5S a XXS)
7. Pruebas y requisitos de calidad
| Tipo de prueba | Requisito | Referencia estándar | Objetivo |
|---|---|---|---|
| Prueba hidrostática | Cada tuboprobado a menos que sea reemplazado por NDE | A450 | Integridad de la presión |
| Prueba no destructiva | Obligatorio- Corrientes de Foucault o Ultrasónicos | A450/E213/E309 | Detectar defectos longitudinales |
| Prueba de tracción | Cada calor, cada lote de tratamiento térmico | A370 | Verificar propiedades mecánicas |
| Prueba de dureza | cada lote | E10/E18 | Verificar el tratamiento térmico |
| Prueba de aplanamiento | Un tubo por lote | A450 | comprobar ductilidad |
| Aplanamiento inverso | Un tubo por lote (para extremos expandidos en frío) | A450 | Prueba de ductilidad adicional |
| Corrosión intergranular | Grados austeníticos según lo especificado | A262 Práctica E | Compruebe si hay sensibilización |
8. Aplicaciones clave por industria
| Industria | Solicitud | Grados típicos |
|---|---|---|
| Generación de energía | Paredes de agua de calderas, sobrecalentadores, recalentadores, economizadores | T11, T22, T91, T92, TP304H, TP347H |
| Petroquímico | Intercambiadores de calor, tubos reformadores, tubos craqueadores. | T5, T9, T22, TP321, TP347 |
| Refinación | Intercambiadores de calor, tubos de hornos, líneas de transferencia. | T5, T9, T22, TP321 |
| Procesamiento químico | Intercambiadores de calor, condensadores, reactores. | TP304/304L, TP316/316L, TP321 |
| Nuclear | Generadores de vapor, intercambiadores de calor. | TP304, TP316, aleación 800H |
9. Comparación con especificaciones relacionadas
| Especificación | Uso primario | Diferencia clave con respecto a A213 |
|---|---|---|
| ASTM A213 | Tubos de caldera/sobrecalentador | Transferencia de calor, presión-estanca, diámetro exterior pequeño, ECM obligatoria |
| ASTM A335 | Alta-temperaturaTubería | Diámetros mayores, sistemas de tuberías (no haces de tubos) |
| ASTM A269 | Tubos austeníticos de servicio general | No específicamente para calderas, puede estar soldado o sin costuras. |
| ASTM A312 | Tubería austenítica | Tamaños de tubería, no optimizados para la transferencia de calor. |
| ASMESA213 | Idénticosegún ASTM A213 | Versión del código ASME para uso en recipientes a presión |
10. Ventajas y consideraciones materiales
Grados ferríticos (serie T-):
✅ Mejorconductividad térmicaque los austeníticos
✅ Bajarexpansión térmicacoeficiente
✅ Menor costo de material
❌ Bajarresistencia a la corrosión
❌ Requierepost-tratamiento térmico de soldadura
Grados austeníticos (serie TP-):
✅ Excelenteresistencia a la corrosión
✅ Buenoresistencia a altas-temperaturas
✅ Generalmenteno-magnético
❌ Superiorexpansión térmica(puede causar estrés)
❌ Bajarconductividad térmica
❌ SensibilizaciónRiesgo en zonas de soldadura (los grados L ayudan)
11. Información de compras y pedidos
Elementos esenciales de la especificación:
Especificación:ASTM A213/A213M
Calificación:T11, T22, TP304H, etc.
Tamaño:OD x Espesor mínimo de pared (o programa)
Longitud:Al azar (normalmente 6-7 m) o cortado a medida
Condición:
A(Recocido) - para ferríticos
SA(Recocido en solución) - para austeníticos
N&T(Normalizado y templado) - para T91/T92
Finalizar Finalizar:Liso, biselado, especial
Pruebas:Presión hidrostática, tipo NDE
Proceso de dar un título:Requerido (Informe de prueba de fábrica certificado CMTR -)
Ejemplo de designación de pedido:
ASTM A213 T22, 2,0" de diámetro exterior x 0,200" de pared mínima, longitudes aleatorias, recocido, hidroprobado 3000 psi, probado por corrientes de Foucault, número ASME S-
12. Requisitos de tratamiento térmico (detallados)
| Categoría de grado | Tratamiento térmico requerido | Rango de temperatura | Método de enfriamiento |
|---|---|---|---|
| Ferrítico (T11, T22) | Recocido completo o normalizado y templado | 1600-1700 grados F (870-925 grados) | Enfriamiento por horno o enfriamiento por aire + templado |
| T91/T92 | Normalizar y moderar | 1900-2000 grados FN, 1350-1470 grados FT | Aire frío + temperamento |
| Austenítico (TP304/316) | Recocido de solución | 1900 grados F mínimo (1040 grados) | Enfriamiento con agua o enfriamiento rápido con aire |
| Estabilizado (TP321/347) | Recocido de solución | 1950 grados F mínimo (1065 grados) | Enfriamiento con agua o enfriamiento rápido con aire |
13. Equivalentes y estándares globales
| Grado ASTM A213 | Equivalente EN/DIN | Equivalente ISO | Equivalente JIS |
|---|---|---|---|
| T22 | 10CrMo9-10 | 12CrMo9-10 | STBA24 |
| T91 | X10CrMoVNb9-1 | - | STBA28 |
| TP304H | X6CrNi18-10 | 06Cr19Ni10 | SUS304H |
| TP316L | X2CrNiMo17-12-2 | 022Cr17Ni12Mo2 | SUS316L |
| TP321H | X6CrNiTi18-10 | 06Cr18Ni11Ti | SUS321H |
14. Notas importantes para el diseño y la fabricación
Juntas de tubo-a-placa tubular:A menudo expandido, soldado o ambos.
Doblado:Se permite doblar en frío con los procedimientos adecuados.
Soldadura:Requiere procedimientos calificados; Los ferríticos necesitan PWHT
Inspección:Tinte penetrante (PT) que se utiliza a menudo para el examen de soldaduras.
Limpieza:La limpieza interna es fundamental para aplicaciones de calderas.
Calificación:Cada tubo está marcado con especificaciones, grado, número de calor y fabricante.
15. Requisitos suplementarios comunes
S1:Prueba ultrasónica en lugar de hidrostática
S2:Análisis del producto (verificación química adicional)
S3:Ensayo de corrosión intergranular para austeníticos.
S5:Prueba hidrostática a mayor presión.
S6:Prueba hidrostática con tiempo de mantenimiento.
S8:Electropulido (para aplicaciones ultra-limpias)
Los tubos ASTM A213 son loscolumna vertebral de los equipos de transferencia de caloren industrias de alta-temperatura. Sus estrictos requisitos de fabricación, pruebas y calidad garantizan un rendimiento confiable en aplicaciones críticas donde el fallo no es una opción. Cuando se especifican para la construcción del Código ASME, se convierten enSA213y llevar el sello del Código correspondiente.
