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Las tuberías de acero dulce presentan baja resistencia, baja dureza y una textura suave. Incluyen la mayoría de los aceros al carbono comunes y los aceros estructurales al carbono de alta calidad. La mayoría de estos se utilizan para estructuras de ingeniería sin tratamiento térmico; algunos requieren tratamiento térmico de carburación y otras piezas mecánicas que requieren resistencia al desgaste. El recocido de ferrita y perlita en las tuberías de acero dulce reduce su resistencia, dureza, ductilidad y tenacidad. Por lo tanto, su conformabilidad en frío es buena y se puede engarzar, doblar, punzonar y otros métodos de conformado en frío. Asimismo, las tuberías de acero dulce tienen buena soldabilidad. Con un contenido de carbono del 0,10 al 0,30 %, el acero dulce admite fácilmente todo tipo de procesamiento, como forja, soldadura y corte, y se utiliza comúnmente en la fabricación de cadenas, remaches, pernos, ejes, etc.
Tipos comunes de tubería MS:
1. Clasificación por proceso de producción
Tubería de acero dulce (MS): La tubería de acero dulce sin costura es una tubería de acero sin soldadura fabricada a partir de lingotes de acero de bajo carbono o tochos sólidos mediante perforación, laminación en caliente, laminación en frío o estirado en frío. La tubería de acero al carbono sin costura tiene una gran capacidad de carga y un precio elevado. Se utiliza principalmente en maquinaria, hidráulica, tuberías de alta presión, petróleo y productos químicos.
Tubería de acero dulce (MS): Soldadura de alta frecuencia (tubería MS ERW) o soldadura por arco sumergido (tubería SAW), de bajo costo. Se utiliza principalmente en tuberías para estructuras de edificios, tuberías de agua y barandillas.
2. Clasificación por tratamiento superficial
Tubería de acero negro: Sin recubrimiento, se oxida fácilmente y requiere pintura antioxidante.
Tubería galvanizada (tubería GI): Superficie galvanizada por inmersión en caliente, larga vida útil antioxidante.
Características de la tubería MS sin costura:
1. La tubería de acero dulce sin costura es un acero al carbono con un contenido de carbono inferior al 0,25 %. También se le conoce como acero dulce debido a su baja resistencia, dureza y blandura.
2. La estructura recocida de los tubos de acero dulce sin costura está compuesta por ferrita y una pequeña cantidad de perlita, lo que les confiere baja resistencia y dureza, además de buena plasticidad y tenacidad.
3. Los tubos de acero dulce sin costura tienen buena conformabilidad en frío y pueden conformarse en frío mediante engarce, doblado, estampado, etc.
4. Los tubos de acero dulce sin costura tienen buena soldabilidad y son fáciles de procesar, como forjado, soldadura y corte.
Proceso de fabricación de tubos sin costura MS:
1. La materia prima del tubo de acero dulce sin costura es un tubo redondo en bruto. Este tubo se corta mediante una máquina cortadora en una pieza bruta de aproximadamente 1 metro de longitud y se envía al horno para su calentamiento mediante una cinta transportadora. La pieza bruta se introduce en el horno y se calienta a una temperatura aproximada de 1200 grados Celsius. El combustible es hidrógeno o acetileno. El control de la temperatura en el horno es fundamental.
2. Tras la salida del horno, la pieza bruta del tubo redondo se perfora mediante una máquina perforadora a presión. Generalmente, la máquina perforadora más común es la de rodillos cónicos. Este tipo de máquina perforadora ofrece una alta eficiencia de producción, buena calidad del producto, gran expansión del diámetro de perforación y es compatible con diversos tipos de acero.
3. Tras la perforación, la pieza bruta del tubo redondo se lamina transversalmente, se lamina continuamente o se extruye mediante tres rodillos. Tras el prensado, se extrae el tubo y se calibra. La máquina de dimensionamiento utiliza una broca cónica que gira a alta velocidad en la pieza de acero para perforar los agujeros y formar un tubo de acero. El diámetro interior del tubo de acero se determina por la longitud del diámetro exterior de la broca de la máquina de dimensionamiento.
4. Una vez dimensionado el tubo de acero, este entra en la torre de enfriamiento y se enfría mediante agua pulverizada. Tras el enderezamiento, el tubo de acero se envía al detector de defectos metálicos (o prueba hidráulica) mediante la cinta transportadora para la detección de defectos internos. Si existen grietas, burbujas, etc., en el interior del tubo de acero, se detectarán.
5. Tras la inspección de calidad de los tubos de acero, se requiere una estricta selección manual. Tras la inspección de calidad, se pinta el tubo de acero con el número de serie, la especificación, el número de lote de producción, etc., y se iza al almacén mediante una grúa.
Aplicaciones de los tubos sin costura MS:
Los tubos de acero dulce convencionales (MS) se utilizan para la producción de componentes de construcción, contenedores, tanques, hornos y maquinaria agrícola. Los tubos de acero dulce de calidad se utilizan para fabricar cabinas, capós y otros productos de color rojo intenso; también se laminan en barras, cumpliendo con los requisitos de resistencia para la producción de piezas mecánicas. Antes de su uso, los tubos de acero dulce generalmente no se someten a tratamiento térmico. Si el contenido de carbono supera el 0,15 %, se someten a carburación o cianuración, lo que requiere una alta temperatura superficial y un buen desgaste en ejes, bujes, ruedas dentadas y otras piezas.
Debido a la baja resistencia del acero bajo en carbono, su uso está restringido. Aumentar el contenido de carbono del manganeso y añadir trazas de vanadio, titanio, niobio y otros elementos de aleación puede mejorar considerablemente la resistencia del acero. Si se reduce el contenido de carbono del acero y se añade una pequeña cantidad de aluminio y una pequeña cantidad de carburo de boro, se puede obtener una resistencia de ULCB suficientemente alta, manteniendo una buena ductilidad y tenacidad.
Beneficios del uso de acero dulce:
1. Asequibilidad: El acero dulce es uno de los materiales más rentables y se puede utilizar en diversas aplicaciones. Su bajo costo se debe a la abundancia de materias primas y a la eficiencia de sus procesos de producción.
2. Versatilidad: El acero dulce es inigualable en versatilidad. Se puede cortar, moldear, soldar y procesar fácilmente para adaptarse a diversas aplicaciones, desde la construcción hasta artículos para el hogar.
3. Reciclabilidad: El acero dulce es altamente reciclable, lo que contribuye a su sostenibilidad. Se puede fundir y reutilizar sin perder sus propiedades, reduciendo así el impacto ambiental de la producción de acero.
4. Facilidad de fabricación: El acero dulce es fácil de fabricar, lo que lo convierte en uno de los materiales predilectos entre fabricantes y procesadores. Procesos como la soldadura, el doblado y el mecanizado son simples y sencillos, lo que permite una producción eficiente.
5. Resistencia y durabilidad: A pesar de su bajo contenido de carbono, el acero dulce ofrece suficiente resistencia y durabilidad para diversas aplicaciones. Su capacidad para soportar mucha presión sin romperse es su principal ventaja.
6. Resistencia a la corrosión: Si bien el acero dulce en sí no es muy resistente a la corrosión, se puede recubrir o galvanizar fácilmente para mejorar su durabilidad en ambientes corrosivos.
Sugerencias para la selección de tuberías MS:
1. Estructura convencional/tubería de baja presión → Elija tubería MS soldada, de bajo costo.
2. Ambientes exteriores/humedad corrosivos → Elija tubería MS galvanizada (tubería GI) o tubería sin costura de acero inoxidable, que ofrece mayor resistencia a la corrosión.
3. Maquinaria de alta presión/precisión → Utilice tubería sin costura de acero al carbono o tubería de acero aleado.
4. Escenario de alta presión/alta temperatura → Elija ASTM A106 Gr.B (oleoductos, vapor).
5. Estructura de bajo costo → La tubería de acero soldada (tubería MS ERW) es más económica.
Tratamiento térmico:
El bajo contenido de carbono de las tuberías de acero dulce se traduce en una dureza muy baja y una maquinabilidad deficiente; el proceso de normalización puede mejorarla. Las tuberías de acero dulce tienden a presentar una mayor durabilidad, tanto por temple como por deformación.
El enfriamiento rápido de un acero de alta temperatura, el carbono ferrítico raspado y la saturación de nitrógeno, también pueden ralentizar la formación de carbonitruro de hierro a temperatura ambiente y, por lo tanto, la resistencia y dureza del acero, lo que reduce la ductilidad y la tenacidad, un fenómeno conocido como envejecimiento por temple. Incluso sin temple ni enfriamiento por aire con bajo contenido de carbono, se producirá envejecimiento.
Grandes cantidades de acero con bajo contenido de carbono se producen mediante dislocaciones de deformación de ferrita a partir del carbono, interacciones de dislocación elástica de átomos de nitrógeno. Los átomos de carbono y nitrógeno se agrupan alrededor de una línea incorrecta. Esta combinación de átomos de carbono y nitrógeno y la línea de dislocación se denomina masa de aire de Coriolis (masa de aire Kelop). Aumenta la resistencia y la dureza del acero, al tiempo que reduce la ductilidad y la tenacidad, un fenómeno conocido como envejecimiento por deformación.
Las tuberías de acero con bajo contenido de carbono presentan mayores riesgos de plasticidad y tenacidad que la deformación por envejecimiento por temple, y presentan límites de fluencia superior e inferior evidentes en la curva de tracción. Dado que el alargamiento del punto de fluencia se produce hasta el final, la muestra se deforma debido a la formación de pliegues en la superficie irregular, conocidos como banda de Luders. Por ello, muchas piezas estampadas suelen desecharse. Existen dos métodos para prevenirlo. Un método de predeformación alta consiste en colocar el acero predeformado después de un tiempo para producir una banda de Luders, por lo que se coloca antes de que transcurra un tiempo. Se añade otro acero, aluminio o titanio, para formar un compuesto estable con el nitrógeno y así evitar la formación de masas de aire causadas por la deformación de Coriolis por envejecimiento.
Conclusión:
Las tuberías de acero dulce (tuberías MS) son las más utilizadas en la construcción y la industria en general debido a su bajo precio y fácil procesamiento. Sin embargo, cabe destacar su propensión a la oxidación. En entornos corrosivos o sometidos a altas cargas, se recomienda sustituirlas por tuberías galvanizadas, de acero inoxidable o de acero aleado de alta resistencia.
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