Límites de alta temperatura de las tuberías de acero al carbono
El límite de alta temperatura de las tuberías de acero al carbono depende principalmente de la composición del material y de las especificaciones estándar.
Según las normas principales, como
ASTM A106/
A53 y GB/T 8163, la temperatura de operación segura a largo plazo del acero al carbono ordinario (como el acero Q235 y el acero 20#) es generalmente de 400 a 450 °C, con temperaturas máximas a corto plazo que alcanzan los 480 °C (consulte ASME B31.3, Especificación para tuberías de presión). Por encima de esta temperatura, el material sufre una fluencia significativa (deformación plástica lenta) y oxidación, lo que resulta en una disminución drástica de su resistencia.
Nota:
1. Efecto del contenido de carbono
El acero con bajo contenido de carbono (como el acero 20#) presenta una mejor resistencia a la temperatura que el acero con alto contenido de carbono, ya que este último es más susceptible a la grafitización y la fragilización a altas temperaturas.
2. Diferencias entre las normas
Los aceros aleados con cromo, como el ASTM A335 P11, pueden soportar temperaturas superiores a 550 °C; sin embargo, en sentido estricto, ya no se consideran acero al carbono común.
Factores que afectan el rendimiento a alta temperatura de las tuberías de acero al carbono
1. Composición del material
Elementos como el manganeso (Mn) y el silicio (Si) pueden mejorar la resistencia a alta temperatura, pero cantidades excesivas pueden reducir la plasticidad.
Impurezas como el azufre (S) y el fósforo (P) aceleran la fragilización a alta temperatura.
2. Condiciones ambientales
Los entornos oxidantes (como los gases de combustión que contienen oxígeno) pueden acelerar la corrosión superficial de las tuberías, lo que requiere una reducción de 20 a 30 °C en la resistencia térmica real.
En condiciones de alta presión, el límite superior de temperatura debe reducirse aún más (consulte la norma de inspección API 570).
3. Tratamiento térmico
Las tuberías normalizadas ofrecen un rendimiento más estable a altas temperaturas que las tuberías laminadas en caliente.
Comparación: Tuberías de otros materiales
En comparación con las tuberías de acero al carbono convencionales, las tuberías de otros materiales presentan diferentes características de resistencia a altas temperaturas.
Las tuberías de acero inoxidable ofrecen una excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas, con una resistencia a temperaturas de 600-900 °C. Son adecuadas para entornos que requieren tanto resistencia a la corrosión como al calor.
2. Tuberías de aleación de alta temperatura
Las tuberías de aleación de alta temperatura a base de níquel pueden soportar temperaturas incluso más altas, llegando a operar a temperaturas superiores a los 1000 °C, lo que las convierte en la opción ideal para entornos con temperaturas extremadamente altas.
Modelos de tubos de acero al carbono resistentes a altas temperaturas
1. Tubo de acero al carbono de alta temperatura 20G
El tubo de acero al carbono de alta temperatura 20G es un material común para tuberías de alta temperatura, que ofrece una excelente resistencia a altas temperaturas, presión térmica y corrosión. Se utiliza principalmente en tuberías de alta temperatura y alta presión en las industrias petrolera, química, energética y de calderas.
Modelo: 20G
Dimensiones: Diámetro exterior: 28 mm-216 mm, espesor de pared: 3,5 mm-40 mm
Especificaciones: Resistencia a la tracción ≥410 MPa, límite elástico ≥245 MPa, alargamiento ≥22 %
2. Tubo de acero al carbono de alta temperatura 12Cr1MoVG
El tubo de acero al carbono de alta temperatura 12Cr1MoVG es adecuado para entornos de alta temperatura y alta presión. Se utiliza ampliamente gracias a sus excelentes propiedades mecánicas a alta temperatura y resistencia a la corrosión. Modelo: 12Cr1MoVG
Dimensiones: Diámetro exterior: 14 mm-426 mm, Espesor de pared: 2,5 mm-50 mm
Especificaciones: Resistencia a la tracción ≥ 490 MPa, Límite elástico ≥ 245 MPa, Elongación ≥ 22 %
3. Tubería de acero al carbono de alta temperatura 15CrMoG
La tubería de acero al carbono de alta temperatura 15CrMoG es adecuada para entornos de alta temperatura y alta presión. Presenta una alta resistencia a la oxidación y la corrosión, lo que la convierte en un material indispensable para equipos de alta temperatura y alta presión en las industrias petroquímica, energética y de calderas. Modelo: 15CrMoG
Tamaño: Diámetro exterior: 14 mm-426 mm, Espesor de pared: 2,5 mm-50 mm
Especificaciones: Resistencia a la tracción ≥ 440 MPa, Límite elástico ≥ 235 MPa, Elongación ≥ 21 %
4. Tubería de acero al carbono de alta temperatura ASTM A106B/C
La tubería de acero al carbono de alta temperatura ASTM A106B/C es un material de uso común para tuberías de alta temperatura, que ofrece propiedades de resistencia a altas temperaturas, presión y corrosión. Se utiliza ampliamente en las industrias petrolera, química, energética, aeronáutica y aeroespacial.
Modelo: ASTM A106B/C
Tamaño: Diámetro exterior: 21,3 mm-610 mm, Espesor de pared: 2,77 mm-80 mm
Especificaciones: Resistencia a la tracción ≥ 415 MPa, Límite elástico ≥ 240 MPa, Alargamiento ≥ 22 %
Precauciones para aplicaciones prácticas
1. Monitoreo de temperatura
Se recomienda instalar termopares en la sección de alta temperatura para monitoreo en tiempo real y evitar sobrecalentamientos localizados.
2. Medidas de protección
Para tuberías expuestas a temperaturas superiores a 350 °C durante períodos prolongados, se pueden utilizar recubrimientos resistentes al calor o envoltura aislante.
3. Evaluación de la vida útil
Según la norma NACE SP0208, las tuberías de acero al carbono requieren una prueba de vida útil restante después de cinco años de operación continua a 400 °C.
Resumen
El límite de resistencia a altas temperaturas de las tuberías de acero al carbono se encuentra principalmente entre 400 °C y 450 °C. Si se requieren temperaturas superiores (500 °C a 600 °C), se recomiendan tuberías de acero de baja aleación resistentes al calor, como 15CrMoG y 12Cr1MoVG. Para entornos extremos superiores a 600 °C, se deben considerar tuberías de acero inoxidable o de aleación de alta temperatura.
Al seleccionar una tubería de acero al carbono de alta temperatura, se deben considerar exhaustivamente la temperatura, la presión, las propiedades del medio y el ciclo de operación, así como el estricto cumplimiento de las normas internacionales como ASME, API y GB/T para garantizar la seguridad y la rentabilidad de la tubería.
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