Tubo sin costura de acero inoxidable 310S para aplicaciones de alta temperatura

Introducción a la tubería de acero inoxidable 310S

La tubería de acero inoxidable 310S es un acero inoxidable austenítico de alta aleación diseñado específicamente para una resistencia excepcional a la oxidación (incrustación) y la corrosión a altas temperaturas. Es la versión de bajo carbono de la aleación 310 básica, lo que mejora significativamente su idoneidad para aplicaciones de alta temperatura al minimizar la precipitación de carburos durante la soldadura o la exposición en el rango de temperatura crítico (800°F - 1500°F / 427°C - 816°C).

Parámetros clave y composición química:

• Grados comunes: UNS S31008, AISI 310S, EN 1.4845

• Composición química (porcentaje en peso típico):

  • Carbono (C): ≤ 0.08% (Bajo carbono para una mejor soldabilidad y estabilidad a alta temperatura)

  • Cromo (Cr): 24.0 - 26.0% (Proporciona resistencia primaria a la oxidación)

  • Níquel (Ni): 19.0 - 22.0% (Estabiliza la estructura austenítica, mejora la ductilidad y la resistencia a la corrosión)

  • Manganeso (Mn): ≤ 2.00%

  • Silicio (Si): ≤ 1.50%

  • Fósforo (P): ≤ 0.045%

  • Azufre (S): ≤ 0.030%

  • Hierro (Fe): Balance

• Densidad: 7.98 g/cm³ (0.288 lb/in³)

• Punto de fusión: ~1400°C - 1450°C (2550°F - 2640°F)

• Temperatura de servicio continuo: Hasta 1150°C (2100°F) en atmósferas oxidantes. Uso intermitente hasta 1035°C (1900°F).

• Expansión térmica: Relativamente alta (comparable a otros austeníticos como el 304), ~16-18 μm/m·°C (20-100°C).

• Conductividad térmica: ~14 W/m·K (a 100°C).

• Resistividad eléctrica: ~0.85 μΩ·m.

• Propiedades magnéticas: Esencialmente no magnético (estructura austenítica).

Normas y especificaciones comunes:

La tubería 310S se fabrica para cumplir con varias normas internacionales según las dimensiones, tolerancias, pruebas y el uso previsto. Las normas clave incluyen:

• ASTM (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales):

  • A213/A213M: Especificación para tubos de caldera, sobrecalentador e intercambiador de calor de aleación de acero ferrítico y austenítico sin costura.

  • A269/A269M: Especificación para tubería de acero inoxidable austenítico sin costura y soldada para servicio general.

  • A312/A312M: Especificación para tuberías de acero inoxidable austenítico sin costura, soldadas y muy trabajadas en frío. (A menudo cubre diámetros/tuberías más grandes).

  • A789/A789M: Especificación para tubería de acero inoxidable ferrítico/austenítico sin costura y soldada para servicio general.

• ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos): SA213, SA269, SA312, SA789 (A menudo idénticas a las especificaciones ASTM, pero adoptadas para el uso del Código de Calderas y Recipientes a Presión).

• EN (Norma Europea):

  • EN 10216-5: Tubos de acero sin costura para fines de presión - Condiciones técnicas de suministro - Parte 5: Tubos de acero inoxidable.

  • EN 10296-2: Tubos de acero circulares soldados para fines de ingeniería mecánica y general - Condiciones técnicas de suministro - Parte 2: Acero inoxidable.

• DIN (Deutsches Institut für Normung): DIN 17458 (Tubos circulares sin costura), DIN 17456 (Tubos circulares soldados).

• JIS (Normas Industriales Japonesas): JIS G 3463 (Tubos de caldera e intercambiador de calor de acero inoxidable), JIS G 3459 (Tuberías de acero inoxidable).

• GOST (Normas rusas): GOST 9941 (Tubos sin costura deformados en caliente), GOST 11068 (Tubos soldados).

Ventajas clave:

1. Resistencia a la oxidación a alta temperatura excepcional: El alto contenido de cromo (Cr) y níquel (Ni) forma una capa protectora estable de óxido de cromo (Cr₂O₃), lo que evita una mayor oxidación incluso en condiciones severas de calentamiento cíclico de hasta 1150°C (2100°F).

2. Excelente resistencia a la carburación: Funciona bien en atmósferas de carburación en comparación con los aceros inoxidables de aleación inferior.

3. Buena resistencia a la sulfidación: Ofrece una resistencia razonable a las atmósferas que contienen azufre a altas temperaturas.

4. Buena resistencia a la fluencia y a la rotura: Mantiene la resistencia mejor que los grados austeníticos estándar (como 304/316) a altas temperaturas sostenidas.

5. Resistencia a la corrosión: Excelente resistencia general a la corrosión en muchos entornos acuosos (similar a 304/304L), y resistencia superior a la corrosión por picaduras/grietas en comparación con 304 debido al mayor contenido de Cr y Ni. Resiste bien el ácido nítrico.

6. Bajo contenido de carbono (310S): Minimiza la sensibilización (precipitación de carburo de cromo en los límites de grano) durante la soldadura o la exposición a altas temperaturas, lo que evita la corrosión intergranular y mantiene la ductilidad. Esta es la diferencia clave frente al 310.

7. Formabilidad y soldabilidad: Buena formabilidad y soldabilidad (utilizando procedimientos austeníticos estándar como TIG, MIG, SAW), aunque su alta resistencia puede requerir más fuerza para la formación. Generalmente no se requiere recocido posterior a la soldadura debido al bajo contenido de carbono.

Embalaje típico:

El embalaje tiene como objetivo proteger la superficie de la tubería de daños, arañazos y corrosión durante la manipulación, el almacenamiento y el transporte. Los métodos comunes incluyen:

1. Agrupación: Los tubos se sujetan de forma segura (con bandas de plástico o acero) en paquetes.

2. Protección de los extremos: A menudo se colocan tapas de plástico o metal en los extremos para proteger los extremos y las roscas de los tubos (si las hay).

3. Envoltura: Los paquetes pueden envolverse en:

   • Papel impermeable / Papel VCI: Protege contra la humedad y proporciona protección física básica. El papel VCI (Inhibidor de corrosión por vapor) libera vapores inhibidores de la corrosión.

   • Envoltura retráctil de plástico / Película de polietileno: Proporciona una barrera contra la humedad y una buena protección física.

   • Arpillera / Lona: A veces se utiliza sobre la envoltura para una mayor resistencia a la abrasión (menos común ahora).

4. Cajas de madera / Palés: Los paquetes se colocan en palés de madera resistentes o se encierran en cajas de madera para cargas pesadas, almacenamiento a largo plazo o transporte exigente (especialmente transporte marítimo). La madera a menudo debe cumplir con la NIMF 15 para el envío internacional.

5. Identificación: Cada paquete o caja está claramente etiquetado con el grado del material (310S), el tamaño, la longitud, el número de lote, la cantidad, la norma, el fabricante y otra información relevante del pedido.

Aplicaciones principales:

La tubería 310S destaca en entornos que implican altas temperaturas y atmósferas corrosivas:

1. Componentes de hornos: Tubos radiantes, muflas, retortas, tubos de combustión, termopozos, boquillas de quemadores, transportadores de hornos, cubiertas de recocido.

2. Intercambiadores de calor y calderas: Tubería para sobrecalentadores, recalentadores, sistemas de recuperación de calor y otros componentes en servicio a alta temperatura y corrosivo (especialmente donde la resistencia a la oxidación es primordial).

3. Procesamiento químico y petroquímico: Tubería en reactores, reformadores, craqueadores y sistemas de tuberías que manejan gases calientes corrosivos, ácidos (como el nítrico) y catalizadores.

4. Generación de energía: Tubos de caldera, tubos de sobrecalentador y otros componentes de alta temperatura en plantas de combustibles fósiles y conversión de residuos en energía.

5. Equipos de tratamiento térmico: Accesorios, cestas, bandejas e interiores de hornos expuestos a altas temperaturas repetidas.

6. Aeroespacial: Ciertos componentes de escape y piezas de motor de alta temperatura.

7. Procesamiento de alimentos: Equipos que requieren esterilización a alta temperatura y buena resistencia a la corrosión.

8. Hornos e incineradores: Componentes estructurales y tuberías expuestas a altas temperaturas y gases de combustión.