Qué material se utiliza para los tubos de calderas?

Qué es el tubo de caldera?

Los tubos de calderas son un sistema de tuberías diseñado para su uso en entornos de alta temperatura y alta presión.

La función principal de los tubos de las calderas es transportar vapor u otros medios y resistir los efectos de entornos hostiles como altas temperaturas, altas presiones y corrosión por vapor de agua. Los tubos de calderas pueden ser tanto tubos sin costura como tubos soldados, siendo los tubos sin costura los más populares debido a su mayor resistencia a la presión y la temperatura. Sus especificaciones suelen expresarse en términos de diámetro exterior o longitud lateral y espesor de pared, y varían en tamaño desde tubos capilares muy pequeños hasta tubos de gran diámetro, de varios metros de diámetro.

Los tubos de caldera se utilizan ampliamente en calderas industriales, intercambiadores de calor, centrales eléctricas y otros equipos, y son un componente muy importante de estos equipos. Según su rendimiento a alta temperatura, los tubos de caldera se pueden dividir en tubos de caldera ordinarios y tubos de caldera de alta presión. Los tubos de calderas de alta presión a menudo están expuestos a condiciones de alta temperatura y alta presión, y se requiere que tengan una alta resistencia duradera, resistencia a la corrosión por oxidación y estabilidad estructural.

Requisitos de material del tubo de caldera:

Los materiales utilizados para los tubos de las calderas deben seleccionarse cuidadosamente para cumplir con los siguientes requisitos:

(1) Resistencia a altas temperaturas y alta resistencia.
Los tubos de calderas de alta presión a menudo están expuestos a condiciones de alta temperatura y alta presión durante su uso. Bajo la acción de los gases de combustión y el vapor de agua a alta temperatura, las tuberías se oxidarán y corroerán. Se requiere que las tuberías de acero tengan una alta resistencia duradera, alta resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión y buena estabilidad estructural. Las condiciones de trabajo de los tubos de calderas de alta presión son muy duras. Deben trabajar de forma segura bajo alta presión, alta temperatura y la erosión y corrosión del flujo de aire, agua y gas a alta velocidad durante 10 a 20 años, o incluso más.

(2) Conductividad térmica
Los tubos de calderas, especialmente los tubos de calderas de alta presión, son tuberías que se utilizan para transportar vapor o agua caliente a alta temperatura y alta presión y desempeñan un papel importante. En el diseño y uso de tubos de calderas de alta temperatura, la conductividad térmica es un indicador muy crítico.

La conducción térmica es el proceso mediante el cual se transfiere calor de un objeto de alta temperatura a un objeto de baja temperatura. En los tubos de calderas de alta temperatura, la conducción de calor se produce principalmente a través de la conducción en la pared del tubo. Las características de conducción de calor de la pared de la tubería están relacionadas con la conductividad térmica del material, el espesor de la pared, el diámetro de la tubería y el gradiente de temperatura.

(3) Cumplir con los estándares: Los materiales deben cumplir con los estándares de seguridad y calidad establecidos por agencias reguladoras como ASTM, ASME o EN.

Las normas ASTM comunes para tubos de calderas incluyen:
ASTM A192/A192M: Esta es la especificación estándar para tubos de calderas de acero al carbono sin costura para aplicaciones de alta presión.
ASTM A210/A210M: Cubre estándares para tubos de calderas y tubos de humo de calderas de acero al carbono medio sin costura, incluidos extremos de seguridad, tubos de bóveda y soporte, y tubos de sobrecalentador.
ASTM A213/A213M: Proporciona especificaciones para tubos de intercambiadores de calor, sobrecalentadores y calderas de acero de aleación austenítica y ferrítica sin costura.
ASTM A335/A335M: Especifica el espesor de pared mínimo y nominal para tubos de calderas de acero de aleación ferrítica sin costura adecuados para servicio a alta temperatura.
ASTM A450/A450M: Cubre estándares para espesor mínimo de pared, calderas de acero al carbono sin costura y tubos de sobrecalentador para aplicaciones de alta presión.

Tubo de caldera de acero al carbono soldado por resistencia ASTM A178 / ASME SA178
ASTM A178 Tubos de calderas y sobrecalentadores para soldadura eléctrica de tubos de calderas y sobrecalentadores de acero al carbono y acero al carbono y manganeso. ASTM A178 es lo mismo que ASME SA-178 y es una especificación estándar que cubre tuberías soldadas con resistencia de espesor de pared mínimo para tubos de calderas, conductos de humos de calderas, conductos de humos de sobrecalentadores y un espesor de pared mínimo de acero al carbono y acero al manganeso al carbono.

Ofrece tres niveles:
Grado A – Acero dulce
Grado C - acero al carbono medio
Grado D - acero al carbono manganeso

Ejemplo de norma ASME: tubo de caldera ASME SA192
SA192 es un material, concretamente, es un estándar utilizado para la fabricación de tubos para calderas de alta presión. Esta tubería funciona bien en entornos de alta presión debido a su excelente resistencia a la tracción y límite elástico, así como a su buen alargamiento, y es capaz de soportar grandes presiones y tensiones. La composición química de los tubos de acero SA192 está estrictamente controlada e incluye principalmente elementos como silicio, manganeso, cromo, molibdeno, cobre y níquel. El contenido de estos elementos tiene un impacto importante en el rendimiento y la calidad de la tubería. Además, SA192, junto con SA-193 y SA-194, está clasificado como estándar para acero inoxidable, hierro inoxidable o acero aleado.
 
Materiales de uso común para tubos de calderas:

Los tubos de calderas suelen estar hechos de acero al carbono, acero inoxidable y tubos de acero aleado. Sus diferencias se muestran en la siguiente tabla.

Componentes y materiales de los tubos de caldera utilizados:

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