Tubería de acero soldada vs. Tubería de acero sin costura

Diferencias entre tubos soldados y sin costura:

La principal diferencia entre los tubos de acero sin costura (SMLS) y los tubos de acero soldados reside en sus procesos de fabricación, que determinan directamente su microestructura, propiedades mecánicas y áreas de aplicación.

Diferencias esenciales en los procesos de fabricación:

Tubos de acero sin costura: Fabricados a partir de palanquillas redondas de acero macizo, calentados y posteriormente deformados plásticamente mediante procesos como perforación, laminado (laminado en caliente/laminado en frío), trefilado o extrusión, formando finalmente una sección transversal hueca sin costuras de soldadura.

Tubos de acero soldados: Fabricados a partir de placas o flejes de acero (placas), doblados en frío o conformados en formas redondas, cuadradas u otras, y posteriormente soldados entre sí mediante métodos como la soldadura por resistencia de alta frecuencia o la soldadura por arco sumergido, lo que da como resultado una costura de soldadura continua en el cuerpo del tubo. Según la forma de la costura de soldadura, se pueden dividir en tubos soldados de costura recta y tubos soldados en espiral.

Diferencias en microestructura y propiedades:

Tubos de acero sin costura: Al fabricarse mediante deformación integral en caliente, sus líneas de flujo metálicas son completas y su microestructura es uniforme e isótropa en toda su sección transversal. Por lo tanto, presentan ventajas inherentes en cuanto a resistencia a la presión, resistencia a la fatiga y uniformidad frente a la corrosión, lo que los hace especialmente seguros y fiables en condiciones adversas como alta presión, alta temperatura, baja temperatura y corrosión.

Tubos de acero soldados: Su rendimiento depende en gran medida de la calidad del material base, el proceso de soldadura y el tratamiento posterior. La zona de soldadura contiene una zona afectada por el calor, cuya microestructura y propiedades difieren de las del material base, lo que representa un posible punto débil en el cuerpo del tubo. Por lo tanto, la clave del control de calidad de los tubos soldados reside en garantizar la integridad y las propiedades mecánicas de la soldadura. Las modernas tecnologías avanzadas de soldadura y tratamiento térmico permiten producir tubos soldados de alto rendimiento adecuados para aplicaciones de alta presión.

Economía y selección de aplicaciones:

Tubos de acero sin costura: El proceso de producción es complejo, el costo es mayor y las especificaciones de tamaño (especialmente de gran diámetro) están limitadas por la palanquilla y el equipo de procesamiento. Se utilizan principalmente en sectores con requisitos de seguridad y confiabilidad extremadamente altos, como: tubos para calderas de alta presión, tubos para cilindros de sistemas hidráulicos, tuberías para unidades de hidrogenación petroquímica, tuberías aeroespaciales y militares.

Tubos de acero soldados: Alta eficiencia de producción, bajo costo y capacidad para producir tubos de diámetro ultra grande. Se utilizan ampliamente en aplicaciones que requieren alta eficiencia económica y presión moderada, como tuberías de transmisión de agua y gas municipales, tuberías estructurales para edificios, transporte de fluidos a baja presión y tuberías para pilotes de puentes de gran tamaño. Entre ellas, los tubos soldados con costura recta/espiral que utilizan tecnología de soldadura por arco sumergido también se han utilizado ampliamente en oleoductos y gasoductos de larga distancia, tanto terrestres como marítimos.

Cómo distinguir entre tubos de acero sin costura y tubos de acero soldados? 

Cómo elegir entre ellos en aplicaciones de ingeniería?

En la práctica de la ingeniería, la selección de tubos de acero sin costura frente a tubos de acero soldados es una decisión crucial que involucra seguridad, rendimiento y economía. La diferencia fundamental entre ambos radica en sus procesos de fabricación, lo que genera una serie de diferencias en rendimiento y costo. Durante la construcción de ingeniería, se debe seleccionar el tubo de acero adecuado en función de las condiciones específicas de la construcción, siendo el costo la consideración principal.

Métodos de identificación principales:

1) Proceso de fabricación (diferencia esencial)

Los tubos de acero sin costura se fabrican principalmente a partir de palanquillas o lingotes de acero sólido como materia prima, se conforman mediante perforación y bobinado, y luego se fabrican mediante procesos de deformación plástica sólida como laminación en caliente, laminación en frío, estirado en frío o extrusión. El cuerpo del tubo no tiene costuras de soldadura. Dado que los tubos de acero sin costura tienen secciones transversales internas, esta sección transversal hueca puede utilizarse como tubería para el transporte de fluidos.

Los tubos de acero soldados se fabrican generalmente procesando tiras o placas de acero en círculos o cuadrados bajo fuerza externa, y luego soldando las juntas superficiales para formar un tubo de acero soldado. El cuerpo del tubo presenta una costura de soldadura continua. Los procesos de soldadura más comunes incluyen la soldadura por arco eléctrico, la soldadura de alta o baja frecuencia y el laminado en frío. Todos los tubos soldados mediante estos procesos se denominan tubos de acero soldados.

Actualmente, según la forma de la soldadura, los tubos de acero se dividen en tubos de acero con costura recta y tubos de acero con costura espiral, pero los procesos de soldadura utilizados difieren. Los tubos de acero con costura espiral se sueldan mediante soldadura por arco sumergido, que ofrece las ventajas de una alta eficiencia de soldadura y una baja generación de polvo. La soldadura de alta o baja frecuencia se basa principalmente en el principio de inducción electromagnética, utilizando la carga alterna de un conductor para generar un efecto de calentamiento de turbina en el área adyacente, fundiendo la soldadura de acero y completándola.

2) Aspecto e Identificación Física

En cuanto al aspecto, la diferencia entre los tubos de acero sin costura y los tubos de acero soldados radica en que los primeros suelen presentar un refuerzo de soldadura visible (cordón de soldadura interior) en la pared interior, que se percibe elevado al tacto; mientras que los segundos tienen una pared interior lisa y continua, sin marcas de soldadura.

Inspección de la Soldadura: En el caso de tubos soldados con superficies exteriores rectificadas, se pueden utilizar métodos de ensayo no destructivos, como la prueba de corrientes de Foucault o la prueba de partículas magnéticas, para revelar la soldadura.

Uniformidad del espesor de la pared: Los tubos de acero soldados de alta calidad (como los producidos mediante el proceso UOE) pueden alcanzar una alta precisión en el control del espesor de la pared; sin embargo, los tubos de acero sin costura, especialmente los laminados en caliente, presentan una uniformidad del espesor de la pared relativamente baja y pueden producirse desviaciones dentro de la misma sección transversal.

Consideraciones fundamentales para aplicaciones de ingeniería:

1) Tamaño y disponibilidad
Las tuberías de acero sin costura están limitadas por la disponibilidad de materias primas, lo que dificulta y encarece enormemente la producción de tuberías de diámetro ultragrande (p. ej., >Φ660 mm). Por otro lado, las tuberías de acero soldadas ofrecen ventajas como la producción eficiente de tuberías de diámetro ultragrande y paredes extragruesas, especificaciones flexibles y plazos de entrega cortos.

Además, las tuberías de acero sin costura presentan menor precisión dimensional, paredes relativamente más gruesas y, en general, menor calidad debido a la presencia de incrustaciones de óxido en la superficie. Sin embargo, las tuberías de acero soldadas ofrecen una precisión controlable muy alta, suelen tener paredes más delgadas y uniformes, y una mejor calidad superficial.

2) Presión de trabajo
Las tuberías de acero sin costura tienen mayor resistencia a la presión y se utilizan comúnmente en entornos con presión ultraalta, presión pulsante y cargas de fatiga (como sistemas hidráulicos y tuberías de compresores). Las tuberías de acero soldadas, debido a la presencia de soldaduras, presentan una menor resistencia a la presión, generalmente entre 15 MPa y 20 MPa, lo que las hace más adecuadas para sistemas estables de presión media y baja (como redes de agua municipales y conductos de ventilación).

3) Economía y Rentabilidad
Generalmente, las tuberías de acero sin costura son más caras que las tuberías de acero soldadas de las mismas especificaciones debido a que su proceso de producción es más complejo y costoso. Si bien el costo inicial del material de las tuberías de acero sin costura es mayor, su alta confiabilidad y bajos costos de mantenimiento a lo largo de toda su vida útil pueden hacerlas más económicas.

Por supuesto, para proyectos con requisitos y presupuestos reducidos, las tuberías de acero soldadas son la opción preferida para la mayoría de los proyectos estandarizados a gran escala debido a sus menores costos iniciales de material y fabricación.

4) Características de Rendimiento – Medios y Entorno
Tuberías de acero sin costura: Debido a la ausencia de uniones soldadas, las tuberías de acero sin costura suelen ofrecer un mejor rendimiento en condiciones extremas, como altas/bajas temperaturas, alta presión, medios extremadamente peligrosos (tóxicos, inflamables, explosivos) y entornos altamente corrosivos. Son adecuadas para aplicaciones que requieren alta resistencia y resistencia a la corrosión, como el transporte de petróleo y gas, la industria química y las calderas de alta presión.

Tuberías de acero soldadas: El rendimiento de las tuberías de acero soldadas generalmente depende de la calidad de la soldadura. Si bien las tuberías de acero soldadas se pueden utilizar en diversas aplicaciones, la soldadura puede ser una fuente potencial de corrosión y resistencia insuficiente. Sin embargo, estos riesgos se pueden mitigar mediante técnicas de soldadura adecuadas y medidas de protección contra la corrosión. Las tuberías de acero sin costura son superiores a las tuberías de acero soldadas en términos de resistencia a la corrosión, resistencia a la presión y resistencia a altas temperaturas. Las tuberías de acero soldadas son más adecuadas para fluidos comunes estables de presión media y baja (agua, aire, vapor a baja presión) y entornos ligeramente corrosivos.

5) Campos de aplicación: Requisitos de seguridad y reglamentarios
Tubos de acero sin costura: Debido a sus características de alto rendimiento, los tubos de acero sin costura se utilizan a menudo en equipos críticos con altos requisitos de fiabilidad y seguridad, requisitos reglamentarios obligatorios (como componentes de presión de calderas) y graves consecuencias en caso de fallo, como centrales nucleares, recipientes de alta temperatura y alta presión, y equipos químicos.

Tubos de acero soldados: Los tubos de acero soldados son adecuados para algunas aplicaciones generales de ingeniería y baja presión, como el soporte estructural de edificios convencionales y el transporte general de fluidos, donde la normativa permite el uso de tubos soldados. Generalmente son más asequibles.

Los tubos de acero sin costura y los tubos de acero soldados ofrecen ventajas en diferentes áreas de aplicación. Al seleccionar los materiales para las tuberías, es necesario considerar exhaustivamente los requisitos del proyecto, los requisitos de rendimiento y los factores de costo para determinar qué tipo de tubo de acero es el más adecuado para un proyecto específico.

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