Tubos sin costura de acero al carbono JIS G3455 para servicio de alta-temperatura
Descripción general
JIS G3455es el estándar industrial japonés paraTuberías sin costura de acero al carbono destinadas a servicios de alta-temperaturaen calderas, intercambiadores de calor, sobrecalentadores y otras aplicaciones de presión donde la resistencia a temperaturas elevadas es crítica. Es el equivalente japonés aASTM A106yDIN 17175, diseñado específicamente para servicios por encima de 350 grados .
Grados de acero y clases de temperatura
JIS G3455 define grados basados en eltemperatura de servicio máxima permitida:
| Designación de grado | Temperatura máxima de servicio | Grado ASTM comparable | Característica clave |
|---|---|---|---|
| ESTPA 12 | Hasta 425 grados | A106 gr. C/A53 Gr. B | Acero al carbono general de alta-temperatura |
| ESTPA 20 | Hasta 450 grados | A335 gr. P1/T1 | Acero al 0,5 % de molibdeno para resistencia a la fluencia |
| ESTPA 22 | Hasta 475 grados | A335 gr. P2/T2 | 0,5Cr-0,5Mo acero de baja aleación |
| ESTPA 23 | Hasta 500 grados | A335 gr. P12/T12 | Acero de aleación 1Cr-0.5Mo |
| ESTPA 24 | Hasta 550 grados | A335 gr. P11/T11 | Acero de aleación 1,25Cr-0,5Mo-Si |
| ESTPA 25 | Hasta 550 grados | A335 gr. P22 / T22 | Acero de aleación 2,25Cr-1Mo |
| ESTPA 26 | Hasta 600 grados | A335 gr. P5/T5 | Acero de aleación 5Cr-0.5Mo |
Nomenclatura:
STP: Tubo sin costura para fines de presión
A: Indica acero aleado (grados de temperatura más alta)
Número: Designación de grado secuencial (no basada en la fuerza-)
Propiedades mecánicas a temperatura ambiente
| Calificación | Resistencia a la tracción (MPa) | Límite elástico (MPa) mín. | Elongación (%) mín. |
|---|---|---|---|
| ESTPA 12 | Mayor o igual a 410 | 245 | 25 |
| ESTPA 20 | Mayor o igual a 410 | 245 | 25 |
| ESTPA 22 | Mayor o igual a 410 | 245 | 25 |
| ESTPA 23 | Mayor o igual a 410 | 245 | 25 |
| ESTPA 24 | Mayor o igual a 410 | 245 | 25 |
| ESTPA 25 | Mayor o igual a 410 | 245 | 25 |
| ESTPA 26 | Mayor o igual a 410 | 245 | 25 |
Nota: Las propiedades de tracción a temperaturas más altas se definen en tablas separadas para los cálculos de diseño.
Composición química (% máximo)
| Calificación | C | Si | Minnesota | P | S | cr | Mes | Otro |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ESTPA 12 | 0.25 | 0.35 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | - | - | - |
| ESTPA 20 | 0.15 | 0.35 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | - | 0.45-0.65 | - |
| ESTPA 22 | 0.15 | 0.35 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | 0.50-0.80 | 0.45-0.65 | - |
| ESTPA 23 | 0.15 | 0.35 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | 0.80-1.25 | 0.45-0.65 | - |
| ESTPA 24 | 0.15 | 0.50-1.00 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | 1.00-1.50 | 0.45-0.65 | - |
| ESTPA 25 | 0.15 | 0.35 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | 2.00-2.50 | 0.90-1.20 | - |
| ESTPA 26 | 0.15 | 0.35 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | 4.00-6.00 | 0.45-0.65 | - |
Todos los grados son acero templado con contenido controlado de aluminio para el refinamiento del grano.
Proceso de fabricación
Método de producción:
Fabricación de acero:Horno de arco eléctrico u oxígeno básico con refinado secundario
Fundición de lingotes:Acero tratado con solidificación controlada
Trabajo en caliente:Perforación mediante proceso Mannesmann seguido de laminación en caliente o extrusión.
Tratamiento térmico: Obligatorio– Todas las tuberías están tratadas térmicamente:
ESTPA 12:Normalizado o normalizado y templado
ESTPA 20-26:Normalizado y templado
Refinamiento:Enderezar, cortar, probar, inspeccionar.
Rango de tallas:
Diámetro externo:10,5 mm a 900 mm (≈ 0,4" a 35")
Grosor de la pared:1,0 mm a 100 mm
Longitud:Normalmente de 4 a 8 m; longitudes más largas disponibles hasta 18 m
Requisitos de tratamiento térmico
| Calificación | Tratamiento térmico obligatorio | Rango de temperatura típico |
|---|---|---|
| ESTPA 12 | Normalizado o normalizado y templado | Normalizar: 880-950 grados Temperamento: 600-700 grados |
| ESTPA 20 | Normalizado y templado | Normalizar: 880-950 grados Temperamento: 630-730 grados |
| ESTPA 22 | Normalizado y templado | Normalizar: 900-980 grados Temperamento: 650-750 grados |
| ESTPA 23 | Normalizado y templado | Normalizar: 900-1000 grados Temperamento: 680-780 grados |
| ESTPA 24 | Normalizado y templado | Normalizar: 900-1000 grados Temperamento: 680-780 grados |
| ESTPA 25 | Normalizado y templado | Normalizar: 900-1000 grados Temperamento: 680-780 grados |
| ESTPA 26 | Normalizado y templado | Normalizar: 900-1050 grados Temperamento: 700-800 grados |
Nota: Las velocidades de enfriamiento y los tiempos de templado se controlan para lograr la microestructura requerida.
Requisitos de prueba e inspección
| Prueba | Referencia estándar (JIS) | Requisito |
|---|---|---|
| Prueba de tracción | JIS Z 2241 | Uno por serie. Probetas transversales para OD mayor o igual a 40 mm. |
| Prueba de aplanamiento | JIS Z 2248 | Para tuberías con diámetro exterior inferior o igual a 50 mm y pared < 10 % del diámetro exterior. |
| Prueba de dureza | JIS Z 2245 | A menudo se especifica para grados de aleación para verificar el templado. |
| Prueba hidrostática | JIS G 3455 Sección 8 | Obligatorio.Presión Mayor o igual a 7 MPa o fórmula calculada. |
| Prueba no destructiva | UT, RT o MT | Puede especificarse para aplicaciones críticas. |
| Prueba de tamaño de grano | JIS G 0551 | A menudo se requiere para grados resistentes a la fluencia-. |
| Alta-temperatura de tracción | JIS Z 2271 | Puede especificarse para la validación del diseño. |
Presión de prueba hidrostática:
Mínimo:7 MPa(1015 psi)
Calculado: P=2×S×tDP=D2×S×t
Donde S=70% del límite elástico mínimo a temperatura ambiente
Tolerancias dimensionales
| Dimensión | Tolerancia (según JIS G 3455) |
|---|---|
| Diámetro externo | OD menor o igual a 50 mm: ±0,5 mm 50 < OD Menor o igual a 200 mm: ±1,0% DE > 200 mm: ±0,75% |
| Espesor de la pared | +12.5%, -10% del muro nominal |
| Longitud | Longitud fija: +10 mm, 0 mm |
| Rectitud | Menor o igual al 0,2% de la longitud total |
| Peso | ±10% del peso teórico por tubo individual |
Aplicaciones
Industrias primarias:
Generación de energía:Líneas principales de vapor, líneas de recalentamiento en caliente, sobrecalentadores, tubos de calderas.
Petroquímico:Crackers catalíticos, reformadores, tubos calentadores.
Refinación:Tuberías de proceso de alta-temperatura y líneas de transferencia
Calderas Industriales:Sistemas de vapor de alta-presión
Plantas Químicas:Sistemas de reactores de alta-temperatura
Servicios Específicos:
Superheated steam (>400 grados)
Aceite caliente y fluidos térmicos.
Gases de proceso a temperaturas elevadas
Fluidos caloportadores en intercambiadores.
Servicio de hidrógeno a alta-temperatura (con limitaciones)
Comparación con estándares internacionales
| Calificación | JIS G3455 | Equivalente ASTM | Equivalente DIN | ES Equivalente |
|---|---|---|---|---|
| ESTPA 12 | C Menor o igual a 0,25%, 425 grados máx. | A106 gr. do | Calle 35,8 | P235GH |
| ESTPA 20 | 0,5 Mo, 450 grados máximo | A335 P1/T1 | 15Mo3 | 16Mo3 |
| ESTPA 22 | 0,5Cr-0,5Mo, 475 grados máximo | A335 P2/T2 | 13CrMo4-5 | 13CrMo4-5 |
| ESTPA 23 | 1Cr-0.5Mo, 500 grados máximo | A335 P12/T12 | 14MoV6-3 | 14MoV6-3 |
| ESTPA 24 | 1,25Cr-0,5Mo-Si, 550 grados máx. | A335 P11/T11 | 10CrMo9-10 | 10CrMo9-10 |
| ESTPA 25 | 2,25Cr-1Mo, 550 grados máximo | A335 P22/T22 | 10CrMo9-10 | 10CrMo9-10 |
| ESTPA 26 | 5Cr-0.5Mo, 600 grados máximo | A335 P5/T5 | 12CrMo19-5 | 12CrMo19-5 |
Ventajas y características especiales
Resistencia a la fluencia:Diseñado específicamente para servicio-de alta-temperatura a largo plazo
Estabilidad microestructural:El tratamiento térmico garantiza una microestructura estable a temperatura.
Resistencia a la oxidación:Los grados de aleación resisten la incrustación a altas temperaturas.
Consistencia de calidad:Las fábricas japonesas mantienen un estricto control sobre el tratamiento térmico
Documentación:Informes de pruebas completos que incluyen registros de tratamientos térmicos.
Consideraciones de diseño y fabricación
Soldadura:
Precalentamiento requerido:Para todos los grados de aleación (STPA 20-26)
Post-Tratamiento térmico de soldadura: Obligatoriopara grados de aleación para restaurar propiedades
Metales de aporte:Debe igualar o superar la composición del metal base.
Calificación del Procedimiento:Esencial debido al contenido de aleación.
Diseño de fluencia:
Las tensiones permitidas dependen-de la temperatura
Datos de ruptura por fluencia disponibles para el diseño.
Consideraciones importantes sobre la relajación del estrés
Se deben evaluar los efectos del ciclo térmico.
Fabricación:
Doblado:Se prefiere el doblado en caliente para grados de aleación.
Formando:Más difícil que el acero al carbono debido al contenido de aleación.
Mecanizado:Requiere herramientas y técnicas apropiadas.
Limpieza:Debe eliminar todos los contaminantes antes del servicio.
Certificación y trazabilidad de materiales
Documentación requerida:
Certificado de prueba de molino:Análisis químico completo para todos los elementos.
Registro de tratamiento térmico:Tiempos, temperaturas, velocidades de enfriamiento.
Informes de pruebas mecánicas:Temperatura ambiente y elevada si se especifica
Registros de pruebas hidrostáticas:Presión, duración, inspector.
Trazabilidad:Cadena completa desde la fundición hasta el tubo terminado
Requisitos de marcado:
Nombre/marca comercial del fabricante
Estándar (JIS G3455)
Grado (por ejemplo, STPA 24)
Tamaño (OD × espesor de pared)
número de calor
Símbolo de tratamiento térmico
marca del inspector
Información de pedido
Datos de especificaciones esenciales:
Estándar y grado:JIS G3455 STPA [Número]
Dimensiones:DE (mm) × PESO (mm) × Longitud (mm o m)
Tratamiento térmico:Especificar si es diferente al estándar
Pruebas:Pruebas estándar más cualquier requisito adicional
Preparación final:Liso, biselado o especial
Proceso de dar un título:Requisitos del MTC (idioma, formato)
Calificación:Instrucciones de marcado específicas
