ASTM A691 Tubería eléctrica-Fusión-Soldada
Descripción básica
ASTM A691es la especificación estándar paraTubería de acero al carbono y aleado, soldada-por fusión-eléctrica (EFW) con metal de aportación añadido., fabricado a partir de una placa de calidad-recipiente a presión- . Esta especificación está diseñada específicamente paraservicio de alta-presión a altas temperaturas, lo que lo hace esencial para aplicaciones exigentes en generación de energía, refinerías y plantas petroquímicas.
La designación "-fusión-eléctrica" distingue este proceso de ERW (que no utiliza metal de relleno) e indica que la tubería se fabrica formando placas con calidad de recipiente a presión en un cilindro y soldando la costura longitudinal mediante un proceso de arco eléctrico conmetal de aportación añadido .
Características clave
| Característica | Descripción |
|---|---|
| Proceso de fabricación | Eléctrica-Soldada por fusión (EFW) con metal de aportación añadido; normalmente soldado por arco sumergido (SAW) |
| Fuente de materiales | Placas de calidad-de recipientes a presión- (aleaciones ASTM A387 Cr-Mo, A204, A299, A537, etc.) |
| Aplicación primaria | Servicio de alta-presión enaltas temperaturas(hasta 593°C / 1100°F) |
| Rango de diámetro | 16 pulgadas (400 mm) y más grandesnominalmente; hasta 48"+ |
| Espesor de la pared | Arriba a3 pulgadas (75 mm)inclusivo |
| Longitud | Normalmente de 8 ma 12,5 m; longitudes personalizadas disponibles |
| Tratamiento térmico | Requisitos por clase (alivio de tensión, normalizado, normalizado y revenido, templado y revenido) |
| Tipo de soldadura | Longitudinal, con metal de aportación. |
Sistema de designación de grados
ASTM A691 utiliza un sistema de designación de dos-partes:Calificación(indicando el material de la placa) yClase(indicando tratamiento térmico y nivel de inspección).
Grados (material de placa)
| Grado de tubería | Especificación de placa correspondiente | Tipo de acero | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| CM-65, CM-70, CM-75 | ASTM A204/A204M | Carbono-molibdeno | Servicio general de alta-temperatura |
| CMSH-70, CMSH-80 | ASTM A537/A537M | Carbono-manganeso-silicio | Grados templados y revenidos |
| CMS-75 | ASTM A299/A299M | Carbono-manganeso-silicio | Fuerza moderada |
| ½ CR | ASTM A387/A387M Grado 2 | 0,5% Cr - 0.5% mes | Servicio de temperatura ligeramente alta- |
| 1CR | ASTM A387/A387M Grado 12 | 1% Cr - 0.5% mes | Servicio general de alta-temperatura |
| 1¼ CR | ASTM A387/A387M Grado 11 | 1,25 % Cr - 0.5 % mes | Común para tuberías de refinería |
| 2¼ CR | ASTM A387/A387M Grado 22 | 2,25 % Cr - 1 % mes | Excelente resistencia a la fluencia, plantas de energía. |
| 3CR | ASTM A387/A387M Grado 21 | 3% Cr - 1% mes | Servicio de alta-temperatura |
| 5CR | ASTM A387/A387M Grado 5 | 5% Cr - 0.5% mes | Resistencia a la oxidación y la corrosión. |
| 9CR | ASTM A387/A387M Grado 9 | 9% Cr - 1% mes | Servicio de alta-temperatura y alta-corrosión |
| 91 | ASTM A387/A387M Grado 91 | 9% Cr - 1% Mes - V - Nb | Resistencia a la fluencia superior, plantas de energía avanzadas |
Designaciones de clase (tratamiento térmico e inspección)
El sistema de numeración de clases sigue un patrón lógico donde elEl primer dígito indica el tipo de tratamiento térmico.y elEl segundo dígito indica el nivel de inspección. :
| Clase | Tratamiento térmico | Radiografía (RT) | Prueba de presión | Factor conjunto (E) |
|---|---|---|---|---|
| 10, 12 | Ninguno | No / Sí | No / Sí | 0.85 |
| 20, 22 | estrés aliviado | No / Sí | No / Sí | 0.90 |
| 30, 32 | Normalizado | No / Sí | No / Sí | 1.00 |
| 40, 42 | Normalizado y templado | No / Sí | No / Sí | 1.00 |
| 50, 52 | Templado y revenido | No / Sí | No / Sí | 1.00 |
Selecciones comunes para el servicio de alta-temperatura :
Clase 22:Aliviado de tensiones, completamente inspeccionado: estándar para muchas aplicaciones
Clase 32:Normalizado, completamente inspeccionado – cuando se necesita refinamiento del grano
Clase 42:Normalizado y templado, completamente inspeccionado: para mejorar las propiedades de temperatura elevada-
Composición química (típica de los grados comunes de Cr-Mo)
| Calificación | % de carbono (C) | Manganeso (Mn) % | Cromo (Cr) % | Molibdeno (Mo) % |
|---|---|---|---|---|
| ½ CR | 0,17 máx. | 0.40-0.65 | 0.50-0.80 | 0.44-0.65 |
| 1CR | 0,17 máx. | 0.40-0.65 | 0.80-1.15 | 0.44-0.65 |
| 1¼ CR | 0,17 máx. | 0.40-0.65 | 1.00-1.50 | 0.44-0.65 |
| 2¼ CR | 0,17 máx. | 0.30-0.60 | 2.00-2.50 | 0.87-1.13 |
| 5CR | 0,17 máx. | 0.30-0.60 | 4.00-6.00 | 0.44-0.65 |
| 9CR | 0,15 máx. | 0.30-0.60 | 8.00-10.00 | 0.90-1.10 |
*Nota: Los valores reales varían según la especificación de la placa. Se aplican límites más estrictos para la calidad equivalente a PSL2.*
Propiedades mecánicas (típicas de grados Cr-Mo)
| Calificación | Límite elástico (mín.) | Resistencia a la tracción (mín.) | % de alargamiento (mín.) |
|---|---|---|---|
| ½ CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 1CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 1¼ CR | 205 MPa (30 ksi) | 380-515 MPa (55-75 ksi) | 18-20 |
| 2¼ CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
| 5CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
| 9CR | 205 MPa (30 ksi) | 415-585 MPa (60-85 ksi) | 18-20 |
Nota: Los grados de mayor resistencia (p. ej., 91) tienen requisitos de resistencia más altos. Las propiedades de temperatura elevada (resistencia a la fluencia) son la principal consideración de diseño.
Tolerancias dimensionales
| Parámetro | Tolerancia |
|---|---|
| Diámetro exterior (cuerpo de tubería) | ±0,5 % del diámetro exterior especificado |
| Diámetro exterior (extremos de tubería) | ±0,25 % del diámetro exterior especificado |
| Espesor de la pared | +10% / -5% del nominal |
| Ovalidad (Elipticidad) | ≤ 1,0% de la DO especificada |
| Rectitud | ≤ 3 mm por 3 m de longitud |
| Longitud | estándar de 8-12,5 m; costumbre por acuerdo |
Requisitos de prueba e inspección
| Tipo de prueba | Objetivo | Aplicabilidad |
|---|---|---|
| Análisis químico | Verificar la composición del material de la placa. | Por calor |
| Prueba de tensión | Verificar el rendimiento y la resistencia a la tracción (temperatura ambiente) | Por lote |
| Tensión de temperatura elevada | Verificar la resistencia a altas-temperaturas | Cuando se especifica |
| Prueba de flexión de soldadura guiada transversal | Verificar la ductilidad e integridad de la soldadura. | Todas las tuberías |
| Examen radiográfico (RT) | Detectar defectos de soldadura: longitud total de cada soldadura | Requerido para clases con "1" o "2" como segundo dígito |
| Prueba hidrostática | Prueba de estanqueidad- | Requerido para clases con "2" o "3" como segundo dígito |
| Prueba de impacto (muesca Charpy V-) | Verificar la resistencia a bajas-temperaturas | Requerido para muchas aplicaciones |
| PMI (Identificación positiva de materiales) | Verificar la composición de la aleación | 100% para grados de aleación |
| Prueba de dureza | Verificar propiedades consistentes | Cuando se especifica |
| Prueba HIC/SSC | Verificación de servicio amargo | Cuando se especifica |
Comparación: ASTM A691 frente a A671 frente a A672
Las tres especificaciones utilizan el mismo proceso de fabricación pero sirven para diferentes rangos de temperatura:
| Aspecto | ASTM A691 | ASTM A672 | ASTM A671 |
|---|---|---|---|
| Temperatura de servicio | Altas temperaturas(hasta 593°C) | Temperaturas moderadas(-29°C a 343°C) | Temperaturas atmosféricas y más bajas.(hasta -46°C) |
| Enfoque primario | Resistencia a altas-temperaturas y resistencia a la fluencia | Fuerza de temperatura elevada, presión alta- | Dureza a baja-temperatura y propiedades de impacto |
| Placa base | A387 (aleaciones de Cr-Mo) | A515, A516 (acero al carbono) | A516, A285 (acero al carbono) |
| Grados típicos | 1CR, 1,25CR, 2,25CR, 5CR, 9CR, 91 | B60, B65, B70, C55, C60, C65 | CB60, CB65, CB70 |
| Tipo de material | Acero de aleación de cromo-molibdeno | Acero al carbono (muerto) | Acero al carbono (muerto/grano fino) |
| Aplicaciones comunes | Líneas de vapor de alta-temperatura, calentadores de refinería, conexiones de sobrecalentador | Tuberías externas de calderas, líneas de proceso de temperatura moderada | Tuberías de proceso de baja-temperatura, GNL, servicio de frío |
| Factor de soldadura (E) | 0,85-1,0 (Clase 32/42=1.0) | 0,85-1,0 (Clase 32/42=1.0) | 0,85-1,0 (Clase 32/42=1.0) |
Aplicaciones comunes
| Industria | Aplicaciones | Grados típicos |
|---|---|---|
| Generación de energía | Líneas de vapor sobrecalentado, cabezales de calderas, tuberías principales de vapor, conexiones de sobrecalentador | 2¼CR, 91 |
| Refinación de petróleo | Tuberías de craqueador catalítico, reactores de hidrocraqueador, líneas de transferencia de calentadores, tuberías de proceso de alta-temperatura | 1CR, 1¼ CR, 2¼ CR, 5CR |
| Procesamiento químico | Líneas de proceso de alta-temperatura, tuberías de efluentes de reactores, circuitos de síntesis de alta-presión | 5CR, 9CR |
| Petróleo y gas | Tuberías de alta-presión y alta-temperatura (HPHT), instalaciones de procesamiento | 1¼ CR, 2¼ CR |
| Sistemas de transferencia de calor | Intercambiadores de calor, unidades de recuperación de calor residual, calentadores de fuego. | 1CR, 1¼CR |
Ventajas clave
| Ventaja | Descripción |
|---|---|
| Resistencia a altas-temperaturas | Diseñado para servicio sostenido a temperatura elevada de hasta 593 °C (1100 °F) |
| Resistencia a la fluencia | Las aleaciones de Cr-Mo proporcionan una excelente resistencia a la deformación por fluencia a altas temperaturas. |
| Capacidad de gran diámetro | Puede producir tuberías de 16" a 48"+ de diámetro, mucho más grandes que las capacidades sin costura |
| Paredes gruesas | Adecuado para aplicaciones de alta-presión que requieren un espesor de pared sustancial (hasta 75 mm) |
| Opciones de acero aleado | Amplia gama de grados de aleaciones de Cr-Mo disponibles para distintos requisitos de alta-temperatura |
| Opciones de control de calidad | El sistema de clases permite hacer coincidir el nivel de inspección con la criticidad del servicio |
| Alta eficiencia conjunta | La clase 32/42 logra el factor de junta E=1.00, lo que reduce el espesor de pared requerido |
Consideraciones importantes
1. Limitaciones de temperatura
ASTM A691 es específicamente paraservicio de alta-temperatura(hasta 593°C / 1100°F)
Los diferentes grados tienen diferentes límites máximos de temperatura; consulte los códigos aplicables
Para servicio por encima de 540 °C (1000 °F), normalmente se requieren grados de aleación más altos (9CR, 91).
2. Selección de grado
½ CR, 1 CR, 1¼ CR:Servicio de temperatura ligeramente alta-, buena soldabilidad
2¼ CR:Excelente resistencia a la fluencia, estándar para tuberías de centrales eléctricas
5CR, 9CR:Resistencia mejorada a la oxidación y la corrosión, adecuada para entornos con alto contenido de azufre-
91:Acero 9Cr-1Mo-V avanzado para aplicaciones de temperaturas ultraaltas que requieren una resistencia a la fluencia superior
3. Selección de clase
El sistema de numeración de clases facilita la selección:
Primer dígito= tratamiento térmico: 10 (como-soldado), 20 (alivio de tensión), 30 (normalizado), 40 (normalizado y revenido), 50 (templado y revenido)
Segundo dígito= inspección: 0 (ninguna), 1 (solo RT), 2 (RT + hidroprueba), 3 (solo hidroprueba)
Selecciones más comunes para el servicio de alta-temperatura :
Clase 22:Aliviado de tensiones, completamente inspeccionado: estándar para muchas aplicaciones
Clase 32:Normalizado, completamente inspeccionado – cuando se necesita refinamiento del grano
Clase 42:Normalizado y templado, completamente inspeccionado: para mejorar las propiedades de temperatura elevada-
4. Factor de eficiencia conjunta
Para tuberías de proceso diseñadas según ASME B31.3, el factor de eficiencia conjunta (E) depende de la clase:
Clase 10/12: E = 0.85
Clase 20/22: E = 0.90
Clase 30/32/40/42/50/52: E = 1.00
Especificar Clase 32 o 42 permite un factor de junta de 1,0, lo que reduce el espesor de pared requerido y el peso de la tubería.
5. Cumplimiento del código
Código ASME: A menudo adoptado para aplicaciones de códigos de calderas y recipientes a presión.
Consulte los códigos de construcción aplicables (ASME B31.1 Power Piping, B31.3 Process Piping) para conocer los factores de aceptación y diseño.
6. Garantía de calidad
Certificado de prueba de molino:EN 10204 Tipo 3.1 o 3.2normalmente requerido para aplicaciones críticas
Asegúrese de que todas las pruebas requeridas (RT, prueba hidráulica, impacto, PMI) por clase especificada estén documentadas
Curvas y registros PWHT (post-tratamiento térmico de soldadura) necesarios para la verificación
Resumen
Tubería ASTM A691 EFWes la especificación estándar para tubos de acero al carbono y de aleación de gran diámetro,-soldados eléctricamente-por fusión-, fabricados a partir de placas de calidad para recipientes a presión paraservicio de alta-presión a altas temperaturas. Se distingue por suCalificación(indicando el material de la placa, por ejemplo, 2¼ CR de A387 Grado 22 para servicio a temperatura elevada) yClase(que indica el tratamiento térmico y el nivel de inspección, por ejemplo, Clase 22 para estrés-aliviado con radiografía e hidroprueba).
Disponible en diámetros desde16 pulgadas (400 mm) a más de 48 pulgadascon espesores de pared de hasta75mm, Las tuberías A691 se fabrican mediante soldadura por arco sumergido (DSAW) de doble-cara con metal de aportación agregado. El sistema Class permite a los ingenieros seleccionar la combinación adecuada de tratamiento térmico e inspección en función de la criticidad del servicio, y las clases más altas logran un factor de eficiencia conjunto de 1.0 .
Cuándo especificar ASTM A691:
El sistema opera a alta presión ytemperatura alta(por encima de 343 °C/650 °F)
Se requiere acero de aleación de cromo-molibdeno para lograr resistencia a la fluencia y a la oxidación.
Las aplicaciones incluyen líneas de vapor sobrecalentado, líneas de transferencia de calentadores de refinería y tuberías de proceso de alta-temperatura.
Se requieren grandes diámetros y paredes gruesas donde no es posible utilizar tuberías sin costura.
Al realizar el pedido, especifique:ASTM A691, Grado [p. ej., 2¼ CR], Clase [p. ej., 22], Tamaño (OD x WT), Longitud, Acabado final, Tratamiento térmico y cualquier requisito complementario.
