La selección del material de las tuberías de varios componentes se profundiza en el tipo de materiales que transportan. A través de una tubería se transportan diversos líquidos que pueden ser inflamables, corrosivos, explosivos, volátiles, reactivos y, en ocasiones, peligrosos para la salud humana, por lo que es importante seleccionar el material de tubería adecuado.
Condiciones del proceso de selección del material de los tubos
La selección del material de las tuberías depende principalmente de las condiciones del proceso, tales como
Tipos de fluidos
Temperatura de servicio
La presión de servicio
Intentemos comprender esta condición en profundidad.
En primer lugar, la condición del proceso que influirá en la selección del material es el tipo de fluido que transporta. En el caso de los fluidos corrosivos, hay que optar por un material de mayor resistencia a la corrosión en comparación con el servicio no corrosivo
Los fluidos corrosivos, como el petróleo crudo, el agua de mar, el H2S, el amoníaco, los ácidos, etc., requieren un material de alta resistencia a la corrosión.
Por otro lado, el acero al carbono normal es suficiente para los fluidos no corrosivos como el aceite lubricante, el aire, el nitrógeno, etc.
La segunda condición del proceso que influirá en la selección del material es la temperatura de los fluidos
Criogénico
Baja temperatura
Temperatura media
Alta temperatura
El aumento o la disminución de la temperatura del fluido de servicio afectará en gran medida a las propiedades mecánicas del material de la tubería, como la resistencia al impacto, el alargamiento y la resistencia a la tracción; por lo tanto, se requiere un material especial para los servicios de alta temperatura y criogénicos.
La tercera condición del proceso que afectará a la selección del material es la presión de los fluidos de servicio. Se requiere un material de alta resistencia o de mayor grosor para los servicios de alta presión en comparación con los servicios de presión normal.
Otros factores no relacionados con el proceso que también se tienen en cuenta durante la selección del material son
Coste del material
Disponibilidad - si el material está disponible localmente o es necesario importarlo.
La soldabilidad y la capacidad de fabricación del material también desempeñan un papel fundamental en la selección. Siempre se da preferencia al material que no requiere ningún requisito especial durante la soldadura y la fabricación.
Propiedades del material de los tubos
Al igual que las propiedades de los fluidos de proceso, hay ciertas propiedades de los materiales que también se tienen en cuenta al seleccionar el material de las tuberías. Algunas de ellas son
Resistencia a la tracción final: es la capacidad de un material para resistir cuando se somete a tensión.
Resistencia a la fluencia: es la carga a la que comienza la deformación plástica, o se puede decir que la deformación permanente.
Elasticidad - es la capacidad de un material para retomar su forma normal después de que se retire la carga, como el caucho.
Alargamiento - El porcentaje de alargamiento es una medida de la ductilidad.
Dureza - es la capacidad de un material para resistir la deformación plástica.
Dureza - es la capacidad de un material de absorber energía antes de la fractura.
Resistencia a la fluencia: capacidad de resistir cualquier tipo de distorsión cuando se somete a una carga durante un período prolongado.
Resistencia a la fatiga: es la capacidad de un material para soportar una carga cíclica durante un número determinado de ciclos antes de fallar.
Ahora, teniendo en cuenta tanto el proceso como las propiedades del material, se puede elegir el material de las tuberías entre una gran variedad de materiales disponibles. En esta tabla, he enumerado diferentes tipos de materiales utilizados en las tuberías de proceso para cumplir con varias condiciones de diseño. El material de las tuberías se clasifica en tres categorías. Metal, no metal y compuesto, que es una combinación de metal con metal o de metal con no metal.
Metal férreo
Acero al carbono
Acero aleado
Acero inoxidable
Metal no férreo
Cobre y aleaciones de cobre
Níquel y aleaciones de níquel
Aluminio y aleaciones de aluminio
Titanio y aleaciones de titanio
Circonio y aleaciones de circonio
No metálico
PVC/CPVC
HDPE
GRE/GRP
Tubos de cemento
Tubos revestidos y clad
Los tubos Line y Clad son tubos compuestos. Esto significa que están hechos de dos materiales diferentes para mejorar su fiabilidad durante el funcionamiento. Estos tubos se utilizan como una alternativa económica a los materiales de alta aleación.
Grados de material ASTM para materiales de tuberías
A53/A53M-02. Especificación estándar para tuberías de acero, negras y de inmersión en caliente, recubiertas de zinc, soldadas y sin costura.
A105/A105M-02. Especificación estándar para piezas forjadas de acero al carbono para aplicaciones de tuberías.
A106-02a. Especificación estándar para tuberías de acero al carbono sin costura para servicios de alta temperatura.
A134-96(2001). Especificación estándar para tuberías de acero, soldadas por fusión eléctrica (arco) (tamaños NPS 16 y superiores).
A135-01. Especificación estándar para tuberías de acero soldadas por resistencia eléctrica.
A139-00. Especificación estándar para tuberías de acero soldadas por electrofusión (arco) (NPS 4 y superior).
A179/A179M-90a(2001). Especificación estándar para tubos de acero sin costura de bajo contenido en carbono para intercambiadores de calor y condensadores.
A181/A181M-01. Especificación estándar para piezas forjadas de acero al carbono, para tuberías de uso general.
A182/A182M-02. Especificación estándar para bridas de tuberías de acero aleado forjadas o laminadas, accesorios forjados y válvulas y piezas para servicio de alta temperatura.
A193/A193M-03. Especificación estándar para materiales de atornillado de acero aleado y acero inoxidable para servicios de alta temperatura.
A194/A194M-03b. Especificación estándar para tuercas de acero al carbono y aleado para pernos para servicio de alta presión, alta temperatura o ambos.
A210/A210M-02. Especificación normalizada para los tubos de acero al carbono de tamaño medio sin soldadura para calderas y sobrecalentadores.
A234/A234M-03. Especificación estándar para los accesorios de tubería de acero al carbono forjado y de acero aleado para el servicio a temperaturas moderadas y altas.
A268/A268M-03. Especificación estándar para tubos de acero inoxidable ferrítico y martensítico sin costura y soldados para servicio general.
A269-02a. Especificación estándar para tubos de acero inoxidable austenítico sin costura y soldados para servicio general.
A312/A312M-03. Especificación estándar para tubos de acero inoxidable austenítico sin costura y soldados.
A320/A320M-03. Especificación estándar para materiales de atornillado de acero aleado para servicios a baja temperatura.
A333/A333M-99. Especificación estándar para tubos de acero sin costura y soldados para servicios a baja temperatura.
A334/A334M-99. Especificación estándar para tubos sin soldadura y soldados de acero al carbono y aleado para servicio de baja temperatura.
A335/A335M-03. Especificación estándar para tubos de acero aleado ferrítico sin soldadura para servicio de alta temperatura.
A350/A350M-02b. Especificación estándar para piezas forjadas de acero al carbono y de baja aleación que requieren ensayos de tenacidad de entalladura para componentes de tuberías.
A358/A358M-01. Especificación estándar para tuberías de acero austenítico de aleación de cromo-níquel soldadas por fusión eléctrica para servicio de alta temperatura.
A369/A369M-02. Especificación estándar para tubos forjados y perforados de acero al carbono y de aleación ferrítica para servicio de alta temperatura.
A376/A376M-02a. Especificación estándar para tuberías de acero austenítico sin costura para servicio de estación central a alta temperatura.
A381-96(2001). Especificación estándar para tuberías de acero soldadas por arco metálico para su uso en sistemas de transmisión de alta presión.
A403/A403M-03a. Especificación estándar para accesorios de tubería de acero inoxidable austenítico forjado.
A409/A409M-01. Especificación estándar para tuberías soldadas de acero austenítico de gran diámetro para servicios corrosivos o de alta temperatura.
A420/A420M-02. Especificación estándar para accesorios de tubería de acero al carbono forjado y acero aleado para servicio a baja temperatura.
A437/A437M-01a. Especificación estándar para material de atornillado tipo turbina de acero aleado especialmente tratado térmicamente para servicio de alta temperatura.
A453/A453M-02. Especificación estándar para materiales de atornillado a alta temperatura, con coeficientes de dilatación comparables a los de los aceros inoxidables austeníticos.
A524-96(2001). Especificación estándar para tubos de acero al carbono sin soldadura para temperaturas atmosféricas y bajas.
A530/A530M-03. Especificación estándar para los requisitos generales de los tubos especializados de acero al carbono y aleado.
A587-96(2001). Especificación estándar para tubos de acero de bajo contenido en carbono soldados por resistencia eléctrica para la industria química.
A671-96(2001). Especificación estándar para tubos de acero soldados por fusión eléctrica para temperaturas atmosféricas y bajas.
A672-96(2001). Especificación estándar para tubos de acero soldados por fusión eléctrica para servicio de alta presión a temperaturas moderadas.
A691-98(2002). Especificación estándar para tuberías de acero al carbono y aleado, soldadas por fusión eléctrica para servicio de alta presión a altas temperaturas.
A789/A789M-02a. Especificación estándar para tubos de acero inoxidable ferrítico/austenítico sin costura y soldados para servicio general.
A790/A790M-03. Especificación estándar para tubos de acero inoxidable ferrítico/austenítico sin costura y soldados.
A815/A815M-01a. Especificación estándar para accesorios de tubería de acero inoxidable forjado ferrítico, ferrítico/austenítico y martensítico
