Las tuberías de acero al carbono son uno de los tipos de tubería de acero más utilizados en sistemas de tuberías industriales, especialmente en los sectores de petróleo y gas, química, energía, calderas, estructuras de edificios y fabricación de maquinaria, donde ocupan un lugar central.
En el comercio internacional y las aplicaciones de ingeniería, comprender correctamente los grados de los materiales, los sistemas de normas y las diferencias de rendimiento de las tuberías de acero al carbono es crucial para la selección, el precio y el control de calidad.
Código de material de tuberías de acero al carbono
Distintos países y sistemas de normas utilizan distintos métodos para representar el material de las tuberías de acero al carbono, pero todos giran esencialmente en torno a las propiedades mecánicas, la composición química y las condiciones de operación. El código de material de las tuberías de acero al carbono suele incluir información sobre el tipo de material, el grado de resistencia o la composición química:
1. Combinación de Letra y Número (p. ej., A106B)
Las letras representan normas o aplicaciones (A=ASTM, X=acero para tuberías) y los números representan códigos de resistencia o composición.
A106 no indica un "grado de resistencia a la corrosión", sino una norma para
tuberías de acero al carbono sin costura para alta temperatura.
En API 5L, X representa el límite elástico mínimo (ksi).
2. Combinaciones de números y símbolos (p. ej., Q345R)
Q representa el límite elástico, 345 es el valor de fluencia (MPa) y R indica que es para recipientes a presión (GB 713-2014).
Q345R es específico para recipientes a presión y calderas (GB 713), no para acero estructural convencional.
Tipos de materiales para tuberías de acero al carbono
Las tuberías de acero dulce se fabrican principalmente con acero con bajo contenido de carbono, lo que les confiere menor resistencia y dureza, pero mayor tenacidad y soldabilidad.
Estas tuberías de acero al carbono son adecuadas para aplicaciones donde no se requieren requisitos de alta resistencia, como el transporte de fluidos a baja presión o el uso como soporte estructural.
2. Tubería de acero de medio carbono
Las tuberías de acero de medio carbono tienen un contenido moderado de carbono, por lo que poseen una resistencia y dureza moderadas. Estas tuberías de acero al carbono mantienen una buena tenacidad y soldabilidad a la vez que soportan cierta presión.
Las tuberías de acero de medio carbono se utilizan ampliamente en diversos sectores industriales, como el petrolero, el químico y el energético.
3. Tubería de acero de alto carbono
Las tuberías de acero de alto carbono se fabrican con acero con mayor contenido de carbono, por lo que poseen mayor resistencia y dureza. Sin embargo, las tuberías de acero de alto carbono tienen una tenacidad y soldabilidad relativamente bajas.
Este tipo de tuberías de acero al carbono se utilizan normalmente en aplicaciones que requieren alta presión o alto desgaste, como la perforación petrolera y la minería.
Normas para tubos de acero al carbono
Los tubos de acero al carbono son un material metálico de uso común, ampliamente aplicado en los sectores petroquímico, energético, de la construcción y manufacturero. Por lo tanto, las normas para tubos de acero al carbono son de gran importancia. A continuación, se presentan las normas relevantes para los materiales de tubos de acero al carbono:
1. Normas internacionales
Las normas internacionales para tubos de acero incluyen ISO, ASTM, DIN, etc., siendo las normas ISO las más utilizadas. Las normas ISO especifican las dimensiones, la forma, la calidad y otros requisitos para tubos de acero al carbono con y sin costura, tubos de acero aleado sin costura y tubos de acero aleado con y sin costura. Estas normas desempeñan un papel importante en el comercio internacional y el intercambio técnico.
2. Normas Americanas
Las normas americanas para tubos de acero incluyen ASTM y API. Las normas ASTM se refieren a una serie de normas de acero que especifican diversos tipos y grados de materiales para tubos de acero. Las normas API se utilizan principalmente para tubos de acero en la industria del petróleo y el gas, incluyendo API 5L y API 5CT, para aplicaciones como tuberías de perforación y tuberías de revestimiento.
A106: Tubos de acero al carbono sin costura para aplicaciones de alta temperatura, divididos en tres grados: A, B y C. Por ejemplo, el A106B tiene un límite elástico ≥240 MPa (ASTM A106-19).
A53:
Tubos de acero sin costura/
soldados, divididos en tipos A (soldados) y B (sin costura). El A53B tiene una resistencia a la tracción ≥415 MPa.
3. Normas Chinas
Las normas nacionales chinas integran normas internacionales y chinas, formulando una serie de especificaciones estandarizadas específicas. Las normas chinas para tubos de acero incluyen principalmente GB/T, JB/T, SY/T, DL/T, etc. Entre ellas, las normas GB/T son las más utilizadas y abarcan normas de acero para diversas industrias.
Q235: Acero estructural al carbono ordinario, límite elástico ≥235 MPa (GB/T 700-2006). Acero n.° 20: Acero al carbono de alta calidad, resistencia a la tracción ≥410 MPa (GB/T 8163-2018).
Calidades de las tuberías de acero al carbono
El acero al carbono presenta diferentes propiedades a diferentes temperaturas y presiones; por lo tanto, las calidades de las tuberías de acero se determinan en función de las propiedades mecánicas y la composición química del material.
Existen tres normas principales de clasificación para las tuberías de acero al carbono: la estadounidense, la europea y la china. Estados Unidos utiliza la norma ASTM, Europa la EN y China la GB/T. A continuación, se presentan las clasificaciones de grado para cada norma:
1. Clasificación de materiales de acero al carbono según las normas ASTM
Las normas ASTM clasifican los materiales de acero al carbono en cuatro grados: A, B, C y D. Las calidades más altas indican mayor resistencia y resistencia a la corrosión. Ciertas tuberías de acero dulce de grado ASTM se utilizan ampliamente en el transporte de fluidos, estructuras de equipos y sistemas hidráulicos.
2. Clasificación estándar EN de materiales de acero al carbono
La norma EN clasifica los materiales de acero al carbono en seis grados: P195TR1, P195TR2, P235TR1, P235TR2, P265TR1 y P265TR2. Los grados más altos generalmente indican mayor resistencia y resistencia a la corrosión.
3. Clasificación estándar GB/T de materiales de acero al carbono
La norma GB/T clasifica los materiales de acero al carbono en diez grados: Q195, Q215A, Q215B, Q235A, Q235B, Q235C, Q235D, Q275, Q345 y L245. Los grados más altos generalmente indican mayor resistencia y resistencia a la corrosión.
4. Tabla comparativa de los principales grados de materiales para tuberías de acero al carbono
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GB
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ASTM
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EN
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Aplicaciones
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Q235
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A53 Gr.B
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S235
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Tubería estructural de baja presión
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20#
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A106 Gr.B
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P235
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Tubería para fluidos sin costura
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Q345
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A572 Gr.50
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S355
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Soporte de carga estructural
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L245
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API 5L X42
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L245
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Transporte por tuberías
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El papel del grado del material de las tuberías de acero al carbono
El grado del material de las tuberías de acero al carbono determina el entorno y el medio líquido (gas) en el que se pueden utilizar. Para entornos y medios líquidos (gas) específicos, se debe seleccionar el grado adecuado. Asimismo, el grado del material también determina la capacidad de carga y la vida útil de la tubería.
Tabla de especificación del material de las tuberías de acero al carbono
A continuación, se presenta una tabla de parámetros de especificación del material de las tuberías de acero al carbono, que resume los grados de material de las tuberías de acero al carbono más utilizados y sus parámetros de especificación correspondientes.
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Grado
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Espesor de pared de las tuberías de acero ordinario
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Espesor de pared de las tuberías de acero soldadas por alta frecuencia
|
Espesor de pared de las tuberías estiradas en frío
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A
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2.11mm
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2.11mm
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2.11mm
|
|
B
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2.77mm
|
2.77mm
|
2.77mm
|
|
C
|
3.40mm
|
3.40mm
|
3.40mm
|
|
D
|
3.96mm
|
3.96mm
|
3.96mm
|
|
P195TR1
|
1.80mm
|
2.60mm
|
2.60mm
|
|
P195TR2
|
1.80mm
|
2.60mm
|
2.60mm
|
|
P235TR1
|
2.00mm
|
2.90mm
|
2.90mm
|
|
P235TR2
|
2.00mm
|
2.90mm
|
2.90mm
|
|
P265TR1
|
2.20mm
|
3.20mm
|
3.20mm
|
|
P265TR2
|
2.20mm
|
3.20mm
|
3.20mm
|
|
Q195
|
1.0mm
|
1.5mm
|
1.25mm
|
|
Q215A
|
1.0mm
|
1.5mm
|
1.25mm
|
|
Q215B
|
1.0mm
|
1.5mm
|
1.25mm
|
|
Q235A
|
1.2mm
|
2.0mm
|
1.5mm
|
|
Q235B
|
1.2mm
|
2.0mm
|
1.5mm
|
|
Q235C
|
1.2mm
|
2.0mm
|
1.5mm
|
|
Q235D
|
1.2mm
|
2.0mm
|
1.5mm
|
|
Q275
|
1.5mm
|
2.5mm
|
1.75mm
|
|
Q345
|
2.0mm
|
3.0mm
|
2.5mm
|
|
L245
|
3.0mm
|
6.0mm
|
4.5mm
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Preguntas frecuentes
1. ¿Existe alguna diferencia en la calidad del material entre las tuberías de acero al carbono y las tuberías de acero al carbono sin costura?
No existe una diferencia fundamental.
La calidad del material de las tuberías de acero al carbono se determina por la norma del material, no por el proceso de fabricación (sin costura o soldadas).
Tuberías de acero al carbono sin costura: Los materiales comunes son ASTM A106 Gr.B, 20# y API 5L X52.
Tuberías de acero al carbono soldadas: Los materiales comunes son ASTM A53 Gr.B y Q235. La elección de tuberías sin costura depende principalmente de los requisitos de presión, temperatura y seguridad.
2. ¿Qué representan A, B y C en la calidad del material de las tuberías de acero al carbono?
En las normas ASTM: A, B y C representan diferentes grados de rendimiento bajo la misma norma. Los grados más altos indican mayor resistencia y resistencia a la temperatura.
Por ejemplo, en ASTM A106:
Gr.A: Baja resistencia;
Gr.B: El más utilizado;
Gr.C: Alta resistencia (menos común).
3. ¿Cómo elegir el grado adecuado para las tuberías de acero al carbono?
Se recomienda considerar los siguientes cinco aspectos: Presión y temperatura de diseño; Medio de transporte (petróleo, gas, agua, vapor); Si se requieren tuberías de acero al carbono sin costura; Normas de ejecución del proyecto (ASTM/EN/GB); Si se requiere inspección de exportación o de terceros (SGS/BV/TUV).
Resumen
El grado de las tuberías de acero al carbono no se define simplemente como "alta o baja resistencia", sino como un resultado integral de los sistemas estándar, la composición química, las propiedades mecánicas y el entorno de uso.
En aplicaciones prácticas de adquisición e ingeniería, se deben considerar los siguientes factores: temperatura y presión de operación, medio de transporte y normas internacionales o especificadas por el propietario. La selección científica del grado de calidad de las tuberías de acero al carbono o de las tuberías de acero al carbono sin costura es crucial para garantizar la seguridad, el cumplimiento normativo y un coste óptimo del proyecto.
Leer más: Tipos de tuberías de acero al carbono sin costura o Conductividad térmica de las tuberías de acero al carbono
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