Las tuberías de acero son un material básico indispensable en proyectos de ingeniería como la construcción, la fabricación de maquinaria y los oleoductos. Sin embargo, ante la amplia variedad de productos de tuberías de acero disponibles en el mercado, muchos compradores e ingenieros suelen tener dudas: ¿cuál es exactamente la diferencia entre las tuberías de acero dulce y las tuberías de acero al carbono? Estas difieren significativamente en varios aspectos, como la composición química, las propiedades, las aplicaciones, el costo, la soldabilidad y la resistencia a la corrosión.

Significado de tubería de acero dulce

Las tuberías de acero dulce (o tubería MS), también conocidas como tuberías de acero al carbono, tienen un menor contenido de carbono, típicamente entre el 0,05 % y el 0,25 %. En comparación con el acero con alto contenido de carbono, las tuberías de acero dulce tienen mayor ductilidad y son más fáciles de procesar. Gracias a su excelente soldabilidad, maquinabilidad y economía, las tuberías de acero dulce se utilizan ampliamente en los sectores estructural e industrial.

Propiedades de las tuberías de acero dulce:

Bajo contenido de carbono (0,05 %–0,25 %);
Alta ductilidad y forjabilidad;
Excelente soldabilidad; Resistencia a la tracción media;
Susceptible a la corrosión sin recubrimiento ni galvanizado adicional;
Ideal para aplicaciones a gran escala, alta rentabilidad.

Significado de tubería de acero al carbono

Las tuberías de acero al carbono (o tubería CS) tienen un mayor contenido de carbono (0,25 % a 2,0 %), lo que las hace más resistentes y duraderas que las tuberías de acero dulce convencionales. Este mayor contenido de carbono aumenta la dureza y la resistencia al desgaste, pero reduce la ductilidad. Las tuberías de acero al carbono se utilizan comúnmente en aplicaciones de alta presión, oleoductos y gasoductos, y entornos industriales pesados.

Propiedades de las tuberías de acero al carbono:

Mayor contenido de carbono (0,25 %–2,0 %);
Mayor resistencia y dureza;
Menor flexibilidad y soldabilidad en comparación con el acero bajo en carbono convencional;
Mayor resistencia al desgaste y al impacto;
Más propensas a la oxidación y la corrosión sin recubrimiento protector;
Adecuadas para aplicaciones estructurales y de alta presión.

Acero al carbono vs. acero dulce

Propiedad	Acero al carbono	Acero dulce
Resistencia	Mayor resistencia	Menor resistencia
Resistencia a la corrosión	Baja (aunque ligeramente mejor que el acero dulce)	Baja (requiere recubrimiento)
Ductilidad	Menos dúctil	Muy dúctil
Soldabilidad	Más difícil de soldar	Fácil de soldar
Maquinabilidad	Más difícil de mecanizar	Más fácil de mecanizar
Precio	Más caro	Más económico

Tubería de acero dulce vs. tubería de acero al carbono

1. Diferencias en la composición química

Contenido de carbono: El acero con bajo contenido de carbono generalmente tiene un contenido de carbono inferior al 0,25 %; el acero con medio contenido de carbono generalmente tiene un contenido de carbono entre el 0,25 % y el 0,60 %; el acero con alto contenido de carbono generalmente tiene un contenido de carbono superior al 0,60 %.

Además del carbono (C) y ciertas cantidades de silicio (Si) (generalmente no superiores al 0,40 %) y manganeso (Mn) (generalmente no superiores al 0,80 %, con un máximo del 1,20 %), utilizadas para la desoxidación, el acero no contiene otros elementos de aleación (excepto elementos residuales).

Generalmente, el acero con un contenido de carbono inferior al 0,02 % se denomina hierro forjado, el acero con un contenido de carbono entre el 2,11 % y el 4,3 % se denomina arrabio, y el acero se define como acero intermedio.

El acero dulce tiene el menor contenido de carbono entre los aceros al carbono, lo que le confiere la mejor maquinabilidad y soldabilidad, por lo que se utiliza ampliamente en la construcción y sistemas de tuberías. 

2. Diferencias de aplicación

Principales usos de las tuberías de acero dulce:

Estructuras de edificación (acero angular, acero acanalado, tubos rectangulares, tubos redondos)
Oleoductos para agua, gas y transporte de petróleo a baja presión
Oleoductos para protección contra incendios, tuberías de climatización
Fabricación de automóviles (paneles de carrocería, piezas estampadas)
Carcasas de maquinaria y electrodomésticos
Piezas carburizables (p. ej., ruedas dentadas, bujes, ejes)

Principales usos de las tuberías de acero de medio/alto carbono:

Adecuadas para aplicaciones que requieren alta capacidad de carga y resistencia al desgaste:
Vías ferroviarias
Acero pretensado
Cables de acero
Cuchillas, hojas de sierra
Engranajes, cadenas
Tuberías de alta presión y alta temperatura (p. ej., ASTM A106)

3. Diferencias de costo

El acero al carbono contiene aproximadamente entre un 0,05 % y un 1,70 % de carbono (en peso). Aumentar el contenido de carbono en el acero puede mejorar su resistencia y se considera la forma más económica de mejorarla. Sin embargo, aumentar el contenido de carbono también aumenta la fragilidad y reduce la ductilidad.

Por lo tanto, es necesario equilibrar el contenido de carbono para obtener las propiedades adicionales deseadas del acero. El acero con alto contenido de carbono tiene un contenido de carbono de entre el 0,3 % y el 1,70 %, mientras que el acero con bajo contenido de carbono tiene un contenido de carbono de entre el 0,05 % y el 0,15 %.

Las tuberías de acero dulce se encuentran entre los aceros más económicos y demandados, lo que las hace ampliamente utilizadas en la industria de la construcción, los sistemas de protección contra incendios y el transporte en general.

4. Diferencias en resistencia y durabilidad

Las tuberías de acero al carbono, debido a su mayor contenido de carbono, presentan mayor resistencia y dureza, lo que las hace ideales para aplicaciones industriales pesadas.

Por otro lado, las tuberías de acero dulce ofrecen mayor flexibilidad y ductilidad, lo que facilita su procesamiento e instalación.

5. Diferencias en la resistencia a la corrosión

Ni las tuberías de acero al carbono ni las de bajo contenido de carbono son resistentes a la corrosión y deben protegerse con recubrimientos o galvanizado.

Los métodos comunes de resistencia a la corrosión incluyen:
Barniz negro
Galvanizado por inmersión en caliente (GDC)
Galvanizado en frío (GI)
Recubrimiento epóxico

6. Diferencias en soldabilidad y maquinabilidad

Debido a su menor contenido de carbono, las tuberías de acero dulce son más fáciles de soldar y procesar, lo que las hace adecuadas para proyectos que requieren modificaciones frecuentes.

Aunque las tuberías de acero al carbono tienen una alta resistencia, son difíciles de soldar y requieren procesos de soldadura especiales para evitar la fragilización.

Aspectos a considerar al elegir materias primas para tubos de acero al carbono

1. ¿Es el acero al carbono fácil de mecanizar?

Existen muchos tipos de acero al carbono. Algunos son fáciles de mecanizar, pero también hay otros que son difíciles. Los aceros dulces, como el C1010 y el C1018, tienen buena maquinabilidad. Los aceros al carbono con mayor contenido de carbono también se pueden procesar fácilmente, pero se añade azufre a su composición química, como el C1141 y el C1144. El C1045 tiene un mayor contenido de carbono, pero no contiene otros elementos que faciliten su procesamiento, lo que lo convierte en una mala opción si se requiere procesamiento.

2. ¿Es el acero al carbono soldable?

Ciertos tipos de acero al carbono son muy soldables. Sin embargo, hay varios factores a considerar al elegir acero al carbono para soldar. En primer lugar, los aceros al carbono aptos para el mecanizado, como el C1141 y el C1144, generalmente no son soldables. Añadir azufre a estos aceros al carbono puede causar grietas de solidificación en la soldadura. Los aceros dulces como el C1018 y el A36 son mejores opciones, ya que son fáciles de soldar. También se pueden utilizar aceros con alto contenido de carbono, como el C1045, pero pueden requerir precalentamiento o tratamiento térmico posterior a la soldadura.

3. ¿Cuáles son los requisitos de resistencia del acero al carbono?

Los aceros dulces tienden a tener menor resistencia a la tracción en comparación con otros aceros al carbono. Si se requiere alta resistencia, se deben evitar estos aceros dulces. El acero al carbono con mayor contenido de carbono proporciona mayor resistencia y dureza que el acero al carbono con menor contenido de carbono. Por ejemplo, la resistencia y dureza del C1045 son mayores que las del C1008. Sin embargo, existen alternativas al acero dulce: el acero de baja aleación y alta resistencia (HSLA). El HSLA es un acero base con bajo contenido de carbono, diseñado específicamente para mantener la conformabilidad y una mayor resistencia.

4. ¿El acero al carbono necesita buena conformabilidad?

La categoría de acero al carbono es tan amplia que existen muchas combinaciones diferentes de propiedades mecánicas. Si se requiere ductilidad, se deben considerar grados con menor contenido de carbono, como C1008 y C1010. Como regla general, el acero dulce es más fácil de conformar que el acero con alto contenido de carbono.

5. ¿Es fácil el tratamiento térmico del acero al carbono?

Los aceros al carbono con más del 0,30 % de contenido de carbono se pueden tratar térmicamente fácilmente, como el C1045 y el C1141. Otra opción es el acero con poco más del 0,20 % de carbono. A estos aceros al carbono se les pueden añadir trazas de otros elementos para mejorar su templabilidad, como el A36. El acero con bajo contenido de carbono, es decir, el acero con un contenido de carbono inferior al 0,20 %, no es fácil de tratar térmicamente.

6. ¿Tiene el acero al carbono buena resistencia a la corrosión?

La resistencia a la corrosión del acero al carbono no es muy buena. Está compuesto principalmente de hierro, que puede oxidarse y formar óxido. Si no se añaden suficientes elementos resistentes a la corrosión, como el cromo, a la composición química, la resistencia a la corrosión no será muy buena. Elegir acero al carbono galvanizado o electrochapado es una opción viable para prevenir la corrosión. Como alternativa, añadir aceite o pintura a la superficie del acero al carbono es una excelente manera de prevenir la oxidación del hierro.

7. Campos de aplicación

Comprender las aplicaciones comunes de los diferentes grados de acero al carbono puede ayudarle a elegir el acero al carbono adecuado para su aplicación. Estos son algunos usos típicos:
A36/44W: Piezas de automoción, levas, accesorios, depósitos de combustible, piezas forjadas, aplicaciones estructurales como edificios o puentes.
C1008, C1010, C1018: Piezas mecánicas, tirantes, aplicaciones estructurales de menor resistencia, placas de montaje y soportes.
C1045: Pernos, engranajes, cigüeñales, ejes de cilindros, piezas forjadas en matriz y aplicaciones que requieren mayor resistencia o dureza que la del C1008 o C1010.
C1141 y C1144: Espárragos, pernos, ejes, tirantes y aplicaciones similares a las del C1045.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es más resistente: el acero dulce o el acero al carbono?

El acero con alto contenido de carbono es más resistente, pero el acero dulce es más dúctil y más fácil de soldar.

2. ¿Son las tuberías de acero dulce aptas para sistemas de agua o HVAC?

Sí. El acero dulce (p. ej., ASTM A53 / EN 10219) se utiliza ampliamente en el suministro de agua, la lucha contra incendios, la HVAC y las obras estructurales.

3. ¿Se oxidan fácilmente las tuberías de acero al carbono?

Sí. Tanto el acero dulce como el acero con alto contenido de carbono requieren recubrimiento o galvanizado para prevenir la corrosión.

Resumen

En resumen, si bien tanto las tuberías de acero dulce como las de acero al carbono pertenecen a la familia de materiales del acero al carbono, sus funciones en proyectos de ingeniería difieren significativamente debido a las variaciones en el contenido de carbono, la resistencia, la procesabilidad y los escenarios de aplicación. El acero con bajo contenido de carbono es más adecuado para la construcción de edificios y los sistemas de tuberías en general, mientras que el acero con alto contenido de carbono se utiliza comúnmente en aplicaciones de alta resistencia y resistencia al desgaste. Comprender estas diferencias no solo ayuda a evitar pérdidas de proyectos causadas por una selección incorrecta de materiales, sino que también ayuda al personal de adquisiciones a encontrar el equilibrio óptimo entre presupuesto, rendimiento y tiempo de entrega.

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