Tubería soldada por fusión eléctrica (EFW) ASTM A691
Descripción básica
Una especificación estándar paratubería de acero al carbono y aleado soldada eléctricamente-por fusión-fabricado conmetal de aporte añadido, fabricado a partir deplacas de calidad-de recipientes a presión-. ASTM A691 está diseñado específicamente paraservicio de alta-presión a altas temperaturas, lo que lo hace esencial para aplicaciones de generación de energía, petroquímicas y de procesos industriales que requieren un rendimiento a temperatura elevada.
Explicación del nombre
| Parte | Significado |
|---|---|
| ASTM | ASTM Internacional |
| A691 | Número de especificación estándar para tuberías de acero soldadas-por fusión-eléctrica para servicios de alta-presión a altas temperaturas. |
| Soldado por fusión eléctrica (EFW) | Proceso de fabricación: tubo formado a partir de placa y soldado longitudinalmente mediante soldadura por arco eléctrico conmetal de aportación añadido(se distingue de los REG que no utilizan metal de aportación) |
Características clave de la tubería ASTM A691 EFW
| Característica | Descripción |
|---|---|
| Fuente de materiales | fabricado a partir deplacas de calidad para recipientes a presión(p. ej., ASTM A204, A387, A537, A299, A387/A387M) |
| Fabricación | Soldado por fusión eléctrica (EFW)– normalmente soldado por arco sumergido longitudinal con metal de aportación añadido; Soldaduras realizadas manualmente o automáticamente mediante proceso eléctrico. |
| Aplicación primaria | Servicio de alta-presión enaltas temperaturas |
| Rango de diámetro | 16 pulgadas (400 mm) y más grandesnominalmente |
| Espesor de la pared | Hasta 3 pulgadas (75 mm)inclusivo |
| Longitud | Normalmente de 5,8 a 12 m, con opciones de 6 m, 9 m, 18 m o personalizados |
| Enfoque de temperatura | Diseñado específicamente paraservicio de alta-temperatura |
Terminología clave: grado versus clase
Comprender la distinción entreCalificaciónyClasees fundamental para ASTM A691:
| Término | Definición | Ejemplos |
|---|---|---|
| Calificación | Designa eltipo de placa utilizada(análisis del acero y nivel de resistencia). Indica la composición química del material base y la especificación de la placa ASTM correspondiente. | CM-65, CM-70, CM-75, CMSH-70, CMS-75, CMSH-80, ½ CR, 1CR, 1¼ CR, 2¼ CR, 3CR, 5CR, 9CR, 91 |
| Clase | Designa tres atributos clave de fabricación:tratamiento térmico realizado, ya sea elLa soldadura se examina radiográficamente., y si elLa tubería ha sido probada a presión. . | 10, 11, 12, 13, 20, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33, 40, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53 (ver tabla completa a continuación) |
Designaciones de grados y fuentes de placas
El "Grado" en ASTM A691 corresponde a especificaciones específicas de la placa del recipiente a presión:
| Grado de tubería | Tipo de acero | Especificación de placa ASTM | Grado de placa |
|---|---|---|---|
| CM-65 | Acero al carbono-molibdeno | A204/A204M | A |
| CM-70 | Acero al carbono-molibdeno | A204/A204M | B |
| CM-75 | Acero al carbono-molibdeno | A204/A204M | C |
| CMSH-70 | Acero al carbono{0}}manganeso-silicio, normalizado | A537/A537M | 1 |
| CMS-75 | Acero al carbono{0}}manganeso-silicio | A299/A299M | - |
| CMSH-80 | Acero al carbono-manganeso-silicio, templado y revenido | A537/A537M | 2 |
| ½ CR | ½% cromo, ½% acero molibdeno | A387/A387M | 2 |
| 1CR | 1% cromo, ½% acero al molibdeno | A387/A387M | 12 |
| 1¼CR | 1 ¼% cromo, ½% acero molibdeno | A387/A387M | 11 |
| 2¼CR | 2 ¼% de cromo, 1% de acero al molibdeno | A387/A387M | 22 |
| 3CR | 3% cromo, 1% acero al molibdeno | A387/A387M | 21 |
| 5CR | 5% cromo, ½% acero molibdeno | A387/A387M | 5 |
| 9CR | 9% cromo, 1% acero al molibdeno | A387/A387M | 9 |
| 91 | 9% cromo, 1% molibdeno, vanadio, columbio | A387/A387M | 91 |
Designaciones de clases: tabla de referencia completa
La "Clase" determina los requisitos de tratamiento térmico, examen radiográfico y pruebas de presión. 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 en tubería | Radiografía (Sección 9) | Prueba de presión (Sección 8.3) | Aplicación típica |
|---|---|---|---|---|
| 10 | Ninguno | No | No | Presión no-crítica, baja- |
| 11 | Ninguno | Sí | No | Verificación de la integridad de la soldadura sin prueba de presión |
| 12 | Ninguno | Sí | Sí | Común para un-servicio de soldadura con inspección completa |
| 13 | Ninguno | No | Sí | Presión-solo probada |
| 20 | estrés aliviado | No | No | Alivio de tensiones para la estabilidad dimensional. |
| 21 | estrés aliviado | Sí | No | Alivio de tensiones con examen de soldadura |
| 22 | estrés aliviado | Sí | Sí | Más común para un servicio que alivia el estrés- |
| 23 | estrés aliviado | No | Sí | Alivio del estrés solo con prueba de presión |
| 30 | Normalizado | No | No | Refinamiento de granos |
| 31 | Normalizado | Sí | No | Normalizado con examen de soldadura. |
| 32 | Normalizado | Sí | Sí | Común para servicio normalizado |
| 33 | Normalizado | No | Sí | Normalizado solo con prueba de presión |
| 40 | Normalizado y templado | No | No | Propiedades mecánicas mejoradas |
| 41 | Normalizado y templado | Sí | No | Propiedades mejoradas con examen de soldadura |
| 42 | Normalizado y templado | Sí | Sí | Tratamiento térmico e inspección completos. |
| 43 | Normalizado y templado | No | Sí | Propiedades mejoradas con prueba de presión. |
| 50 | Templado y revenido | No | No | Fuerza máxima |
| 51 | Templado y revenido | Sí | No | Máxima resistencia con examen de soldadura |
| 52 | Templado y revenido | Sí | Sí | Máxima resistencia con inspección completa |
| 53 | Templado y revenido | No | Sí | Máxima resistencia con prueba de presión |
Nota 1:La selección de materiales debe hacerse teniendo en cuenta la temperatura de servicio. Como orientación, se puede consultar la Especificación A20/A20M.
Nota 2:La lógica de numeración de clases:Primer dígito(10-50)=tipo de tratamiento térmico;Segundo dígito(0,1,2,3)=nivel de inspección (0=ninguno, 1=solo RT, 2=RT + hidroprueba, 3=solo hidroprueba).
Parámetros del tratamiento térmico
| Grado de tubería | Especificación ASTM | Post-Calor de soldadura-Rango de temperatura de tratamiento (alivio de tensión) grados F [ grados ] | Normalización de temperatura máxima a menos que se indique grado F [grado] | Temperatura máxima de enfriamiento a menos que se indique grado F [grado] | Temperatura de templado min grado F [grado] |
|---|---|---|---|---|---|
| CM-65/70/75 | A204/A204M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMSH-70 | A537/A537M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMS-75 | A299/A299M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMSH-80 | A537/A537M | - | - | 1700 [925] | 1100-1250 [590-675] |
| ½CR, 1CR, 1¼CR | A387/A387M | 1100-1375 [590-745] | 1850 [1010] | 1700 [925] | 1150-1375 [620-745] |
| 2¼CR, 3CR | A387/A387M | 1200-1400 [650-760] | 1850 [1010] | 1700 [925] | 1250-1400 [675-760] |
| 5CR | A387/A387M | 1200-1400 [650-760] | 1850 [1010] | 1650 [900] | 1300-1400 [705-760] |
| 9CR | A387/A387M | 1325-1375 [715-745] | - | - | 1325-1375 [715-745] |
| 91 | A387/A387M | 1350-1420 [730-770] | 1900-2000 [1040-1095] | 1900 minutos [1040 minutos] | 1350-1440 [730-780] |
Nota:El acero 9CR es un acero endurecible al aire-, que en ocasiones retiene la austenita hasta una temperatura cercana a la atmosférica. Una buena práctica es permitir que el acero se enfríe a 150 grados F o menos antes de someterlo a un tratamiento de templado o tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Proceso de fabricación
Las tuberías ASTM A691 EFW se fabrican mediante el siguiente proceso:
Preparación del plato:Las placas de acero de calidad para recipientes a presión se seleccionan en función del grado requerido (A204, A387, A537, A299, etc.).
Formando:A las placas se les da forma cilíndrica utilizando rodillos formadores.
Soldadura:La costura longitudinal se suelda usandoproceso de soldadura por fusión eléctricaconmetal de aportación añadido– esto distingue a EFW de ERW (que no utiliza metal de aportación). Las soldaduras pueden realizarse de forma manual o automática mediante proceso eléctrico.
Refuerzo de soldadura:Las uniones soldadas deberán tener refuerzo positivo en el centro de cada lado de la soldadura. El contorno será liso y el metal depositado se fusionará suave y uniformemente en la superficie de la placa.
Tratamiento térmico:Se aplica según la clase especificada (alivio de tensiones, normalización, enfriamiento y revenido, etc.).
END y pruebas:Examen radiográfico (cuando lo especifique la Clase), prueba hidrostática (cuando lo especifique la Clase), pruebas de tensión y flexión.
Refinamiento:Preparación de extremos (lisos, biselados), eliminación de imperfecciones superficiales mediante esmerilado o mecanizado.
Tabla de comparación: ASTM A691 frente a ASTM A672 frente a ASTM A671
Estos estándares complementarios comparten el mismo enfoque de fabricación pero sirven para diferentes rangos de temperatura:
| Aspecto | ASTM A691 | ASTM A672 | ASTM A671 |
|---|---|---|---|
| Temperatura de servicio | Altas temperaturas | Temperaturas moderadas | Temperaturas atmosféricas y más bajas. |
| Enfoque primario | Resistencia a altas-temperaturas, resistencia a la fluencia, capacidad de alta-presión | Resistencia a temperaturas elevadas, servicio moderado. | Dureza a baja-temperatura y propiedades de impacto |
| Grados típicos | Aleaciones Cr-Mo (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR, 91), serie CM | B60, B65, B70 (basado en A515) | CC60, CC65, CC70 (basado en A516) |
| Aplicaciones comunes | Líneas de vapor de alta-temperatura, calentadores de refinería, calderas eléctricas | Tuberías externas de calderas, líneas de proceso de temperatura moderada | Tuberías de proceso de baja-temperatura, GNL, servicio de frío |
| Selección de materiales | Diseñado para servicio sostenido de temperatura elevada | Diseñado para servicio a temperatura moderada | Diseñado para resistencia a bajas-temperaturas |
Requisitos de prueba e inspección
Dependiendo de la Clase seleccionada, las tuberías ASTM A691 se someten a:
| Tipo de prueba | Objetivo | Aplicabilidad |
|---|---|---|
| Prueba de tensión | Verificar el rendimiento y la resistencia a la tracción. | Todas las tuberías |
| Prueba de flexión | 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 presión | Verificar la contención de presión | Requisitos por clase |
| Inspección de superficie | Detectar y eliminar imperfecciones inaceptables | 100% |
Aplicaciones comunes
Las tuberías ASTM A691 EFW se utilizan ampliamente en:
| Industria | Aplicaciones |
|---|---|
| Generación de energía | Tuberías de vapor de alta-temperatura, tuberías externas de la caldera y conexiones del sobrecalentador |
| Petroquímica y Refinación | Tuberías de proceso de alta-temperatura, calentadores de refinería, tuberías de craqueador catalítico |
| Petróleo y gas | Tuberías de alta-presión y alta-temperatura (HPHT), instalaciones de procesamiento |
| Procesamiento químico | Líneas de proceso para servicios químicos de alta-temperatura |
| Industrial | Sistemas de tuberías industriales de alta-presión que requieren capacidad de temperatura elevada |
Disponibilidad de tamaño típico
| Parámetro | Rango |
|---|---|
| Diámetro externo | 16" (400 mm) a 60" (1500 mm)+nominalmente |
| Espesor de la pared | Hasta 3" (75 mm)estándar |
| Longitud | Estándar de 5,8 a 12 m, hasta 18 m disponibles |
| Finalizar | Extremos lisos, extremos biselados para soldar. |
| Condiciones de entrega | Según lo especificado por Clase (alivio de tensión, normalizado, normalizado y revenido, templado y revenido) |
Pautas de selección de clases
La selección de la clase adecuada depende de los requisitos del servicio:
| Condición de servicio | Clase recomendada | Razón fundamental |
|---|---|---|
| Servicio general de alta-temperatura y alta-presión | 22 | Se alivia el estrés con una inspección completa:más común para muchas aplicaciones |
| Servicio crítico de alta-temperatura | 32 o 42 | Normalizado o normalizado y templado para refinar el grano y mejorar las propiedades. |
| Requisitos de resistencia máxima | 52 | Templado y revenido con inspección completa |
| Como-servicio de soldadura con inspección completa | 12 | Como-soldado con RT e hidrotest |
Ventajas de la tubería ASTM A691 EFW
| Ventaja | Descripción |
|---|---|
| Capacidad de gran diámetro | Puede producir tuberías mucho más grandes que las capacidades sin costura o ERW |
| Paredes gruesas | Adecuado para aplicaciones de alta-presión que requieren un espesor de pared sustancial (hasta 3" estándar) |
| Opciones de acero aleado | Amplia gama de grados de aleaciones de Cr-Mo disponibles para servicio de alta-temperatura (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR, 91) |
| Rendimiento a alta temperatura | Diseñado específicamente para aplicaciones de alta-temperatura |
| Capacidad de alta presión | Diseñado para servicio de alta-presión |
| Opciones de control de calidad | El sistema de clases permite hacer coincidir el nivel de inspección con la criticidad del servicio |
| Fabricación a partir de placa | Permite el uso de materiales de calidad para recipientes a presión con propiedades certificadas. |
Notas de selección importantes
1. Selección de grado por aplicación
Serie CM:Aceros al carbono-molibdeno para servicio general de alta-temperatura
Cr-Calificaciones mensuales (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR):Para aplicaciones cada vez más severas resistentes a altas-temperaturas y-corrosión
Grado 91:Acero 9Cr-1Mo-V avanzado para aplicaciones de temperaturas ultraaltas que requieren una resistencia a la fluencia superior
2. Lógica de selección de clases
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 del estrés, completamente inspeccionado –estándar para muchas aplicaciones de alta-temperatura
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-
3. Consideraciones de temperatura
ASTM A691 es específicamente paraservicio de alta-temperatura
Los diferentes grados tienen diferentes límites máximos de temperatura; consulte los códigos aplicables
Para temperaturas muy altas, se requieren aleaciones de Cr-Mo (5CR, 9CR, 91)
4. 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.
5. Seguro de calidad
Certificado de prueba de fábrica: normalmente requerido para aplicaciones críticas
Asegúrese de que todas las pruebas requeridas (RT, prueba hidráulica) por clase especificada estén documentadas
Verificar que el tratamiento térmico se haya realizado según los requisitos de las especificaciones.
Conclusión final: Tubería ASTM A691 EFWes elEspecificación estándar para tubos de acero al carbono y aleados soldados-de gran-diámetro, eléctricamente-por fusión-fabricado 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, 2¼CR 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). Esta tubería es esencial paraAplicaciones de generación de energía, petroquímica y de procesos industriales.que requieren grandes diámetros, paredes gruesas y un rendimiento fiable a altas-temperaturas. La especificación más común para servicios de alta-temperatura y alta-presión esASTM A691 2¼CR Clase 22 .
