¿Qué impulsa el costo total de propiedad de los tubos de calderas?
Los tubos para calderas son una de las piezas con mayor presión de rotación-en cualquier planta de energía o de proceso, por lo que su economía rara vez se determina por el precio por tonelada. El costo total de propiedad combina el costo inicial del material, la fabricación y la instalación, la vida útil realmente lograda en las condiciones locales de vapor y gases de combustión-, el gasto en inspección y mantenimiento durante esa vida útil y el valor de cada hora que la unidad no está disponible. Un tubo que cuesta un poco más pero que sobrevive a dos ciclos de inspección adicionales suele devolver mucho más de lo que cuesta.
Debido a que la pared del tubo se consume por la oxidación del fuego, la corrosión-del agua y la erosión, la vida útil se rige por la calidad del material, el espesor de la pared, el flujo de calor, la química del combustible y la calidad del tratamiento del agua. Cualquier cálculo del ciclo de vida-que ignore incluso uno de estos factores inducirá a error en la decisión de adquisición.
Cómo la calidad y el espesor de la pared determinan el coste del ciclo de vida-
Las especificaciones estándar de los tubos de caldera sin costura se seleccionan en función de la temperatura del metal esperada en servicio en lugar de solo en función de la presión nominal del vapor. La siguiente tabla muestra el papel habitual de los grados comunes producidos para los mercados de exportación.
| Especificación | tipo de material | Rol de servicio típico |
|---|---|---|
| ASTM A192/EN 10216-2 P235GH | Acero al carbono sin costura | Tubos de calderas de menor-temperatura, economizadores y líneas de agua de alimentación |
| ASTM A210 Grado A-1 y C | Acero al carbono medio-sin soldadura | Tubos de caldera y sobrecalentador de mayor-resistencia |
| ASTM A213 T11/T22 | Acero de aleación ferrítica sin costura | Tubos de sobrecalentador y recalentador de temperatura elevada- |
| ASTM A213 T91 | Acero de aleación ferrítica sin costura | Servicio de sobrecalentador de alta-temperatura y alta-presión |
| ASTM A335 P11/P22/P91 | Tubería de aleación ferrítica sin costura | Colectores de alta-temperatura y tuberías de vapor |
| GB 5310 20G/15CrMoG | Grados de calderas de alta-presión | Tuberías para calderas y sobrecalentadores domésticos de alta-presión |
El espesor de la pared es la otra mitad de la ecuación. El uso del espesor mínimo permitido por ASME BPVC Sección I PG-27 reduce el costo del material pero acorta el intervalo antes de que un tubo caiga por debajo del espesor de retiro; agregar un margen de corrosión aumenta el costo inicial y pospone el reemplazo. El espesor económicamente correcto es aquel que minimiza la suma del coste de material, instalación y parada descontada durante el periodo de funcionamiento previsto.
Reparar o reemplazar: leer el espesor de pared restante
Una vez que las lecturas de espesor ultrasónico son tendencia, la decisión de reemplazar tubos individuales, circuitos completos o un banco completo debe seguir una regla definida:
Compare la pared mínima medida con el espesor mínimo requerido calculado de ASME BPVC Sección I para la presión de diseño y la temperatura del metal.
Ponderar la tasa de corrosión actual frente al intervalo restante hasta la próxima interrupción planificada; Los tubos que cruzarán el límite antes de ese corte deben reemplazarse de manera proactiva.
La sustitución agrupada por accesibilidad y coste del andamio, porque sustituir un solo tubo en una ubicación difícil suele costar mucho más por metro que sustituir al mismo tiempo el banco circundante.
Verifique la soldabilidad del material envejecido, ya que el acero al carbono-de larga duración y el acero de baja-aleación pueden requerir un tratamiento térmico posterior-a la soldadura según ASME BPVC Sección I después de las soldaduras de reparación.
Modelado de costos y gastos de inspección
La inspección es una línea de costos, no un ahorro, por lo que el plan debe basarse en el riesgo-. Las densas rejillas de espesor, los estudios con boroscopio y las mediciones de escala de óxido-concentran el esfuerzo donde ya se han producido fallas o donde el flujo de calor es mayor. La tendencia de los mismos puntos de medición en cada interrupción produce una curva de tasa de corrosión-que se convierte directamente en una fecha de reemplazo y, por lo tanto, en una cifra presupuestaria defendible.
El coste del combustible también pertenece al modelo. Las incrustaciones internas y los depósitos junto al fuego aumentan-la temperatura de salida de los gases de combustión y reducen la transferencia de calor, por lo que un banco de tubos que se limpia y se mantiene libre de acumulación de óxido-puede reducir considerablemente el consumo de combustible durante un año operativo completo, compensando parte del costo de reemplazo.
Errores comunes en el costeo del ciclo de vida-
Tres errores aparecen repetidamente. La primera es comparar cotizaciones sin normalizar la especificación: un tubo ofrecido según ASTM A192 no es intercambiable con uno según ASTM A213 T22 para servicio de alta-temperatura, cualquiera que sea la coincidencia dimensional. El segundo es suponer que la velocidad de corrosión medida se mantiene constante, cuando se acelera a medida que aumenta la pérdida de la pared y aumenta el flujo de calor. El tercero es ignorar el costo de los cortes forzosos, que normalmente domina todos los demás términos del cálculo.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué el precio de compra es una mala base para la selección de tubos de caldera?
Porque el material es sólo una fracción del coste total. La inspección, el mantenimiento, la eficiencia del combustible y la generación perdida durante la vida útil superan con creces la diferencia entre un tubo de acero al carbono y uno de aleación.
P: ¿Cuándo se debe reemplazar el tubo de una caldera en lugar de repararlo?
Cuando el espesor de pared medido se acerca al mínimo requerido por ASME BPVC Sección I antes de la siguiente interrupción planificada, o cuando la tasa de corrosión o fluencia muestra que el tubo no lo alcanzará de manera segura.
P: ¿Una pared más gruesa siempre prolonga la vida útil del tubo?
Prolonga el tiempo para alcanzar el espesor de retirada con la misma velocidad de corrosión, pero también aumenta el peso del tubo, la carga de soporte y el gradiente térmico. El beneficio es real sólo cuando el desperdicio o la oxidación son el mecanismo de daño que gobierna.
P: ¿Cómo afecta la química del agua a la economía de los tubos?
Un control químico deficiente provoca incrustaciones, corrosión bajo-depósitos y daños por hidrógeno, todo lo cual acorta la vida útil y aumenta la frecuencia de las inspecciones. La química correcta suele ser la forma más económica de prolongar la vida útil del tubo.
P: ¿Qué normas rigen el material y la aceptación de los tubos de calderas?
ASTM A192, A210 y A213 para material de tubos, ASME BPVC Sección I para diseño y fabricación, ASME BPVC Sección II Parte D para tensiones permitidas, EN 10216-2 en proyectos europeos y GB 5310 en proyectos chinos.
