Rango de temperatura de las tuberías de acero al carbono

Las tuberías de acero al carbono (CS) son tuberías metálicas compuestas principalmente de hierro y carbono. Su rango de temperatura de funcionamiento depende de la composición del material, el proceso de fabricación y el entorno operativo. Según normas internacionales como ASTM A106/ASTM A53, el rango de temperatura de funcionamiento seguro para las tuberías de acero al carbono es de -29 °C a 425 °C.

Rango de temperatura de las tuberías de acero al carbono

1. Límite de baja temperatura (-29 °C)

Cuando la temperatura es inferior a -29 °C, la tenacidad del acero al carbono disminuye significativamente, lo que lo hace propenso a la fractura frágil.
Deben utilizarse tuberías de acero que hayan superado las pruebas de impacto a baja temperatura (como ASTM A333 Grado 6).

2. Límite de alta temperatura (425 °C)

Por encima de 425 °C, la resistencia a la oxidación y la resistencia mecánica del acero al carbono disminuyen drásticamente, y la exposición prolongada a altas temperaturas puede provocar deformación por fluencia.

Para entornos de alta temperatura se debe seleccionar acero de aleación de cromo-molibdeno (como ASTM A335 P11).

Influencia de la temperatura en el rendimiento de las tuberías de acero al carbono

1. Cambios en las propiedades mecánicas

Entornos de alta temperatura: El aumento de la temperatura reduce el límite elástico y la resistencia a la tracción. Por ejemplo, la resistencia a la tracción del acero al carbono 20# disminuye aproximadamente un 15 % a 300 °C.
Entornos de baja temperatura: Las bajas temperaturas pueden provocar fragilización del material, lo que requiere verificación mediante el ensayo de impacto Charpy con entalla en V (p. ej., ≥27 J a -46 °C).

2. Diferencias en la resistencia a la corrosión

Las altas temperaturas aceleran las reacciones de oxidación; por encima de 425 °C, se debe considerar el tratamiento de aluminizado o galvanizado superficial.
En entornos de baja temperatura, el condensado puede causar corrosión electroquímica, lo que requiere un mayor aislamiento o protección mediante recubrimiento.

Requisitos de temperatura para diferentes aplicaciones

1. Calderas y sistemas de vapor de alta presión

Según las normas ASME, en sistemas de vapor de alta presión, las tuberías de acero al carbono pueden superar brevemente los 450 °C, pero debe comprobarse periódicamente la tasa de reducción del espesor de la pared.

Aplicación	Temperatura (°C)	Recomendaciones de materiales
Tuberías de vapor convencionales	≤ 425℃	Acero al carbono (A106)
Vapor sobrecalentado	425–580℃	Acero aleado Cr-Mo (P11 / P22)
Calderas supercríticas	> 580℃	Acero aleado de alto cromo o acero inoxidable austenítico

2. Equipos criogénicos de almacenamiento y transporte

Los gasoductos de GNL y otros entornos criogénicos (-162 °C) requieren acero inoxidable austenítico o aleaciones de níquel. Las tuberías de acero al carbono solo son adecuadas para estructuras de soporte de la capa de aislamiento secundario.

Temperatura	Materiales disponibles
-29℃ ~ -46℃	Acero al carbono para bajas temperaturas (A333)
-46℃ ~ -196℃	Acero inoxidable 304/316L, aleaciones a base de níquel
-162 °C Tubería principal de GNL	Acero inoxidable austenítico como material principal

Requisitos de temperatura para diferentes tuberías de acero al carbono estándar

Estándar	Tipo	Temperatura mínima de operación	Temperatura máxima de operación	Características
ASTM A53	Tubería de acero al carbono común	-29℃	415–425℃	Tuberías generales, aplicaciones en la construcción
ASTM A106	Tubería de acero al carbono para altas temperaturas	-29℃	425℃	Vapor a alta temperatura, sistemas de presión
ASTM A333 Grado 6	Tubería de acero al carbono para bajas temperaturas	-46℃	260℃	Excelente resistencia al impacto a bajas temperaturas
ASME B31.3	Especificación para tuberías de fluidos	-29 °C (acero al carbono ordinario)	425 °C (acero al carbono ordinario)	Norma técnica autorizada
ASTM A335 P11/P22	Acero aleado Cr-Mo	-	540℃	Condiciones de alta temperatura y alta presión

Uso de tuberías de acero al carbono en temperaturas extremas

1. Temperatura ≥ 400 °C

Se recomienda encarecidamente el acero aleado P11 o P22. Es necesario aumentar el espesor de la pared o reducir el valor de tensión.

2. Temperatura ≤ -29 °C

Se prohíbe el uso de acero al carbono ordinario. Sustitúyalo por acero al carbono para bajas temperaturas A333.

3. Fluctuaciones frecuentes de temperatura

Propensa a fisuras por fatiga térmica; se deben seleccionar materiales de mayor tenacidad. Corrosión + alta temperatura coexistentes: Se puede utilizar un diseño combinado de recubrimiento y acero aleado.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es la temperatura máxima que pueden soportar las tuberías de acero al carbono?

Temperatura máxima de operación a largo plazo del acero al carbono común: 425 °C. A corto plazo, no debe exceder los 450 °C (cumple con los requisitos ASME).

2. ¿Se pueden usar tuberías de acero al carbono para GNL (-162 °C)?

No.

Para las tuberías principales de GNL se debe usar acero inoxidable austenítico; el acero al carbono solo se puede usar en estructuras auxiliares.

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