¿Qué es la tubería ASTM A335?
ASTM A335 es la especificación estándar para tuberías de acero-de aleación ferrítica sin costura para servicio a alta-temperatura. Los grados cubiertos por la especificación son aceros al cromo-molibdeno que mantienen su resistencia y resisten la oxidación y la fluencia a temperaturas elevadas, por lo que son la opción predeterminada para líneas de proceso principales de vapor, recalentamiento en caliente y alta-temperatura en centrales eléctricas, refinerías y plantas petroquímicas. Cada tramo suministrado según ASTM A335 es sin costura y la tubería se solicita por indicador de grado, como P5, P11, P22 o P91, junto con el diámetro nominal, el espesor de la pared y la longitud.
Rango de grados y contenido de cromo
Los grados se escriben con la letra P seguida de un número que refleja en términos generales el contenido de cromo y molibdeno:
P5, P5b y P5c: nominal de 4 a 6 % de Cr con aproximadamente 0,5 % de Mo, utilizado cuando se requiere resistencia a la oxidación
P9: 9% Cr nominal con aproximadamente 1% Mo
P11, P11b, P12, P12b y P15: tipos de 1,00 a 1,50 % de Cr o 1 % de Cr para trabajos de temperatura moderadamente elevada-
P21, P22 y P22b: 2,25 % nominal de Cr con aproximadamente 1 % de Mo, el grado de refinería y caldera más utilizado
P91, P911 y P92: grados martensíticos con 9 % de Cr y adiciones de vanadio y niobio para servicios avanzados de alta-temperatura
El cromo aumenta la resistencia a la oxidación, mientras que el molibdeno fortalece la solución sólida-y mejora el comportamiento de fluencia. Los grados con 9% de Cr también contienen vanadio, niobio y nitrógeno controlados y se suministran en estado normalizado y templado en lugar del estado completamente recocido utilizado para los grados inferiores.
Requisitos químicos y mecánicos
La especificación controla el análisis térmico y el análisis del producto para cada grado y requiere pruebas de tracción de la tubería terminada. A continuación se resumen las composiciones nominales y las propiedades de temperatura ambiente-mínima.
| Calificación | Cr nominal | Mo nominal | Resistencia mínima a la tracción | Límite elástico mínimo |
|---|---|---|---|---|
| P5 | 4.00-6.00% | 0.45-0.65% | 415 MPa (60 ksi) | 205 MPa (30 ksi) |
| P9 | 8.00-10.00% | 0.90-1.10% | 415 MPa (60 ksi) | 205 MPa (30 ksi) |
| P11 | 1.00-1.50% | 0.44-0.65% | 415 MPa (60 ksi) | 205 MPa (30 ksi) |
| P12 | 0.80-1.25% | 0.44-0.65% | 415 MPa (60 ksi) | 205 MPa (30 ksi) |
| P22 | 1.90-2.60% | 0.87-1.13% | 415 MPa (60 ksi) | 205 MPa (30 ksi) |
| P91 | 8.00-9.50% | 0.85-1.05% | 585 MPa (85 ksi) | 415 MPa (60 ksi) |
| P92 | 8.50-9.50% | 0.30-0.60% | 620 MPa (90 ksi) | 440 MPa (64 ksi) |
Los requisitos mínimos de alargamiento, dureza, tamaño de grano y aplanamiento se tabulan por grado y espesor de pared en la especificación. La tubería normalmente se suministra con una prueba hidrostática y se puede sustituir por una prueba eléctrica no destructiva cuando así lo acuerden el comprador y el fabricante.
Equivalentes-de estándares cruzados
Los compradores que trabajan según especificaciones de proyectos europeos o japoneses necesitan periódicamente una correlación entre ASTM A335 y la norma local. Las familias más cercanas son la EN 10216-2 para tubos de acero sin costura para fines de presión, en la que grados como 13CrMo4-5 y 10CrMo9-10 se encuentran junto a los tipos 1,25% Cr y 2,25% Cr A335; JIS G3462, que cubre STPA22, STPA23, STPA24 y grados similares de calderas y tubos de intercambiadores de calor; y GB/T 5310, el estándar chino para tubos de acero sin costura para calderas de alta presión, que incluye grados como 15CrMoG y 12Cr2MoG. La correspondencia es aproximada porque las tensiones, tolerancias y regímenes de prueba permitidos difieren entre las normas, por lo que siempre prevalece el código de diseño.
Aplicaciones y puntos de selección
Las tareas típicas incluyen tuberías de sobrecalentador y recalentador, tuberías principales de vapor y recalentamiento en caliente, cabezales de caldera, líneas de proceso de hidrógeno y hidrotratamiento, tubos de horno reformador y líneas de transferencia de alta-temperatura. Al seleccionar un grado, la primera pregunta es la temperatura del metal de diseño: las tablas de tensión permitidas de ASME B31.1 o ASME B31.3 caen abruptamente una vez que el material entra en el rango de fluencia, y eso es lo que decide si se requiere un grado de 1,25% Cr, 2,25% Cr o 9% Cr. El espesor de la pared, la fatiga térmica debido a los ciclos, la oxidación y las incrustaciones del lado del vapor son otros factores de control. Soldar una tubería de cromo-molibdeno requiere procedimientos calificados, consumibles que coincidan con la familia de grados y, para la mayoría de los grados y espesores de pared, un tratamiento térmico posterior-a la soldadura a una temperatura establecida por el código vigente. También se debe verificar la dureza de las tuberías para estos servicios y, en los grados de 9% Cr, una microestructura completamente martensítica después del tratamiento térmico.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la diferencia entre ASTM A335 P11 y P22?
La diferencia es principalmente el contenido de cromo: P11 contiene de 1,00 a 1,50 % de Cr, mientras que P22 contiene de 1,90 a 2,60 % de Cr, ambos con aproximadamente 1 % de Mo. Por lo tanto, P22 tiene una mayor resistencia a la fluencia a temperatura y se usa para secciones más calientes, mientras que P11 se adapta a trabajos de temperatura moderadamente elevada.
P: ¿La tubería ASTM A335 es siempre sin costuras?
Sí. La especificación cubre únicamente tuberías de acero-de aleación ferrítica sin costura, por lo que las tuberías soldadas no pueden certificarse como ASTM A335, aunque los productos soldados equivalentes están cubiertos por otras especificaciones ASTM para servicios de alta-temperatura.
P: ¿A qué temperatura se pueden utilizar los grados ASTM A335?
El límite superior lo establecen las tablas de tensiones permitidas del código de diseño aplicable y no solo la especificación del material. Los grados de cromo-molibdeno se utilizan en el rango de fluencia, y los grados de 9% Cr extienden su servicio a temperaturas de vapor más altas que los tipos de 1,25% y 2,25% Cr.
P: ¿Qué pruebas se realizan en la tubería A335?
Análisis térmico y químico del producto, pruebas de tracción, verificaciones de dureza, inspección dimensional, una prueba hidrostática o una prueba eléctrica no destructiva aprobada, además de inspección visual y, cuando se especifique, ultrasónica de la pared.
P: ¿La tubería A335 debe recibir un tratamiento térmico posterior-a la soldadura?
Para la mayoría de los grados y espesores de sección, el código aplicable requiere un tratamiento térmico posterior a la soldadura para templar la soldadura y la zona afectada por el calor y restaurar las propiedades de fluencia. El código también permite exenciones para secciones delgadas, por lo que el requisito siempre debe leerse en función del grado, espesor y servicio específicos.
