¿Qué es la tubería de acero al carbono?
La tubería de acero al carbono es un producto tubular fabricado a partir de una aleación de hierro-carbono en la que el carbono es el principal elemento de refuerzo y no se realizan adiciones deliberadas de cromo, níquel o molibdeno. La combinación de costo moderado, alta rigidez, buena tenacidad y soldabilidad predecible lo convierte en la opción predeterminada para transmisión de fluidos, pilotes y tareas mecánicas generales. Debido a que el material depende de la química y el espesor de la pared en lugar de la aleación para la resistencia a la corrosión, los recubrimientos externos y, cuando sea necesario, la protección catódica normalmente se especifican para servicio enterrado o sumergido.
El comportamiento mecánico se rige principalmente por el estado de entrega. El material laminado en caliente o normalizado ofrece un sólido equilibrio entre límite elástico y tenacidad al impacto, mientras que el laminado controlado y el enfriamiento acelerado aumentan el límite elástico sin sacrificar la soldabilidad en campo. La calidad de la costura de soldadura, la tolerancia dimensional y la energía de impacto a la temperatura de prueba especificada son las tres propiedades más utilizadas para diferenciar el producto de una fábrica de otro.
Formando rutas y tamaños disponibles
Tres rutas soldadas cubren la mayor parte de la demanda de tubos de acero al carbono y una cuarta ruta produce el producto sin costura:
| Ruta | Diámetro exterior (mm) | Espesor de pared (mm) | Uso típico |
|---|---|---|---|
| ERW (resistencia eléctrica soldada) | 21.3 - 610 | 1.8 - 22 | Agua, aire, líneas de fluidos de baja presión, tubo estructural. |
| LSAW (soldado por arco sumergido longitudinal) | 323.9 - 1820 | 5 - 50 | Líneas de transmisión de petróleo y gas de alta presión. |
| SSAW (soldado por arco sumergido en espiral) | 219.1 - 2540 | 3.2 - 25.4 | Redes de agua y gas de gran diámetro, pilotes. |
La soldadura por resistencia eléctrica forma una tira en un cilindro y la suelda con corriente de alta frecuencia; es la ruta más económica para diámetros pequeños y medianos. La soldadura longitudinal por arco sumergido utiliza la formación a presión de la placa en forma de J, forma de C o forma de O, seguida de pasadas internas y externas de arco sumergido, y se prefiere para tuberías de gran diámetro y paredes gruesas. La soldadura por arco sumergido en espiral se enrolla de forma helicoidal, lo que permite un rango de diámetro de acabado muy amplio a partir de una bobina estrecha. El tubo sin costura se perfora y se lamina a partir de un tocho sólido, por lo que no lleva costura de soldadura; se selecciona cuando la tubería tiene dimensiones pequeñas, se mecaniza después del conformado o sirve en condiciones de alta presión y servicio cíclico.
Estándares y cobertura de grados
| Estándar | Grado o alcance | Aplicación típica |
|---|---|---|
| API5L PSL1/PSL2 | Gr.A, Gr.B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70 | Líneas de transmisión de petróleo y gas. |
| ASTM A53 | Gr.A, Gr.B | Servicio general de agua, vapor y aire. |
| ASTM A500 | Grados de tubos estructurales | Estructuras de construcción, columnas y arriostramientos. |
| ASTM A252 | Tubería de pilote grados 1 a 3 | Cimientos y pilotes marinos |
| ASTM A178 | Tubo de caldera soldado por resistencia eléctrica. | Servicio de calderas y sobrecalentadores. |
| JIS G3466 | Tubo estructural cuadrado y rectangular | Trabajos estructurales generales. |
| AS/NZS 1163, AS/NZS 1074 | Perfiles huecos estructurales y conformados en frío | Estructuras de Australia y Nueva Zelanda |
| EN 10219-1 | Secciones huecas soldadas conformadas en frío, por ejemplo, S275J0H y S355J2H | Trabajos estructurales y mecánicos europeos. |
| EN 10217-1 | Tubos de acero soldados para fines de presión. | Tuberías de retención de presión |
| EN 10025-2 | S275JR y grados estructurales relacionados | Material de placa y sección utilizado con tubería. |
La selección de calidad sigue el código de diseño y no las preferencias personales. Los pedidos de tuberías normalmente citan un grado API 5L junto con un nivel de especificación del producto, un programa de diámetro y espesor de pared, y una temperatura de prueba de impacto. Las órdenes estructurales citan una norma de sección hueca y un sufijo de grado que fija la energía del impacto. Cuando un proyecto combine tuberías soldadas y sin costura en la misma línea, el comprador debe indicar si se permite la sustitución sin costura.
Aplicaciones típicas
Redes de transmisión de petróleo, gas y agua en forma ERW, LSAW y SSAW.
Maquinaria para la fabricación de bastidores, rodillos y soportes hidráulicos.
Cimientos y pilotes marinos para puertos, puentes y edificios de gran altura.
Construcción naval y obras estructurales offshore.
Equipos para plantas de fertilizantes químicos y tuberías de proceso.
Transporte neumático e hidráulico de sólidos, lodos y gases.
Cercas, andamios, marcos de invernaderos y fabricación en general.
Control de calidad y pruebas
Cada tubería se inspecciona en etapas que coinciden con el riesgo del pedido. Las comprobaciones dimensionales cubren el diámetro exterior, el espesor de la pared, la ovalidad, la rectitud y la longitud. La costura de soldadura se verifica mediante examen ultrasónico o radiográfico y se realizan pruebas hidrostáticas de cuerpo completo cuando la norma o la orden de compra así lo requiere. Se llevan a cabo pruebas mecánicas en muestras tomadas del lote para confirmar el límite elástico, la resistencia a la tracción, el alargamiento y, cuando se especifique, la energía de impacto Charpy a la temperatura de diseño. El estado de la superficie, la cuadratura de los extremos y la geometría del bisel se verifican antes de recubrir y marcar.
Cómo especificar tuberías de acero al carbono
Indique la ruta de formación o confirme que cualquier ruta adecuada es aceptable.
Indique el estándar, el grado y, para API 5L, el nivel de especificación del producto.
Indique el diámetro exterior, el espesor de la pared, la longitud y la tolerancia de longitud.
Definir el acabado final: extremo liso, extremo biselado o roscado y acoplado.
Especifique el sistema de revestimiento o revestimiento y cualquier requisito de marcado.
Enumere los informes de prueba y la inspección de terceros necesarios para la liberación.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la diferencia entre REG y tubos de acero al carbono sin costura?
Los tubos ERW se forman a partir de tiras y llevan una costura de soldadura longitudinal, mientras que los tubos sin costura se perforan a partir de una pieza sólida y no tienen costura. Se prefiere sin costura para piezas de alta presión, mecanizadas o cargadas cíclicamente; ERW es la opción económica para tareas generales.
P: ¿Qué grado se utiliza normalmente para la transmisión de agua?
ASTM A53 Gr.B y API 5L Gr.B son las opciones más comunes porque son fácilmente soldables y se producen en forma ERW, LSAW y SSAW. Las tuberías principales más grandes generalmente pasan a un grado API 5L X con un límite elástico más alto.
P: ¿Cómo se protegen las tuberías de acero al carbono contra la corrosión?
Las tuberías enterradas e sumergidas normalmente reciben un revestimiento de polietileno de tres capas o de epoxi adherido por fusión, a menudo combinado con protección catódica. El agua potable y el servicio interno agresivo también pueden requerir un mortero de cemento o un revestimiento epóxico.
P: ¿Se pueden utilizar tuberías ERW a baja temperatura?
Sí, siempre que el grado y la soldadura estén calificados mediante pruebas de impacto a la temperatura del metal de diseño. El comprador debe indicar la temperatura mínima de diseño y la energía absorbida requerida para que se solicite la condición de entrega correcta.
P: ¿Qué añade PSL2 en comparación con PSL1?
PSL2 agrega límites químicos obligatorios, requisitos de resistencia a la entalla, incluida una prueba Charpy, y criterios de aceptación de defectos y dimensiones más estrictos. Normalmente se especifica para servicios amargos o para líneas diseñadas por debajo del factor de seguridad estándar.
P: ¿Las tolerancias de espesor de pared son las mismas para todas las rutas?
No. Las tolerancias están definidas por el estándar de pedido y difieren entre productos soldados y sin costura. Siempre se debe verificar la tabla aplicable de la norma cotizada antes de emitir la orden de compra.
