Tubos de acero al carbono estirados en frío

El estirado en frío (o laminado en frío) se refiere al proceso de transformar lingotes o palanquillas de acero en diversos productos mediante estirado en frío, doblado en frío y laminado a temperatura ambiente.

Los tubos de acero al carbono se dividen en dos categorías principales: tubos laminados en caliente y tubos laminados en frío (estirados en frío). Los tubos de acero al carbono se fabrican a partir de lingotes o palanquillas de acero macizo mediante perforación para formar un tubo en bruto (comúnmente conocido como tubo en bruto), que posteriormente se lamina en caliente, en frío o estira en frío. Los tubos de acero al carbono desempeñan un papel importante en la industria de oleoductos de acero de nuestro país.

Los tubos de acero al carbono laminados en frío son un tipo de tubo sin costura de precisión estirado o laminado en frío, adecuado para estructuras mecánicas y equipos hidráulicos, caracterizado por su alta precisión dimensional y buen acabado superficial. Además, este proceso también permite producir tubos de acero aleado de pared delgada y tubos de acero con formas especiales. Los tubos de acero sin costura laminados en caliente generalmente tienen un diámetro exterior superior a 32 mm y un espesor de pared de 2,5 a 75 mm. Los tubos de acero sin costura laminados en frío pueden tener un diámetro de hasta 6 mm y un espesor de pared de hasta 0,25 mm. La precisión dimensional de los tubos laminados en frío es mayor que la de los tubos laminados en caliente.

Los tubos de acero laminados en caliente se pueden clasificar según su uso en tubos de acero ordinarios, tubos de acero para calderas de media y baja presión, tubos de acero para calderas de alta presión, tubos de acero aleado, tubos de acero para craqueo de petróleo, tubos de acero geológico y otros tubos de acero.

Tubos de acero al carbono ordinarios: 

Estos se fabrican con acero al carbono de alta calidad, como los de tipo #10, #20, #30, #35 y #45; y acero estructural de baja aleación, como el 16Mn y el Q345B. o acero aleado como 40Cr, 30CrMnSi, 45Mn2 y 40MnB, mediante laminación en caliente o en frío. Las tuberías sin costura de acero al carbono de bajo contenido de carbono #10 y #20 se utilizan principalmente para oleoductos. Las tuberías sin costura de acero al carbono medio #45 y 40Cr se utilizan para fabricar piezas mecánicas, como componentes de carga en automóviles y tractores. Generalmente, las tuberías de acero al carbono requieren ensayos de tracción (resistencia) y de aplanamiento. Las tuberías de acero laminadas en caliente se entregan en estado laminado en caliente o con tratamiento térmico; las tuberías de acero laminadas en frío se entregan con tratamiento térmico.

Norma estadounidense para tuberías de acero al carbono laminadas en frío: 

En el comercio internacional y la fabricación de alta gama, la norma más utilizada para tuberías de acero al carbono laminadas en frío es la ASTM A519 (tuberías sin costura de acero al carbono y aleado para maquinaria).

Grados de acero de uso común:
Grado 1018: Acero de bajo carbono, apto para piezas mecánicas generales.
Grado 1020: Acero de bajo carbono, buena soldabilidad, amplia gama de aplicaciones.
Grado 1026: Acero de carbono medio, alta resistencia, apto para cilindros hidráulicos.
Grado 1045: Acero de carbono medio, alta resistencia, utilizado para ejes y componentes de transmisión.

Propiedades mecánicas (tomando como ejemplo el grado 1026 según ASTM A519):

Límite elástico: ≥415 MPa
Resistencia a la tracción: ≥485 MPa
Alargamiento: ≥15 %
Dureza: ≤89 HRB

Tolerancias dimensionales de tubos estirados en frío (ASTM A519):

Diámetro exterior ≤25,4 mm, tolerancia de ±0,05 mm
Diámetro exterior 25,4-50,8 mm, tolerancia de ±0,08 mm
La tolerancia del espesor de pared suele ser de ±10 %.

Además, la norma ASTM A513 es para tubos de acero de precisión soldados por resistencia, aptos para aplicaciones estructurales generales; mientras que la ASTM A519... es un tubo sin costura, apto para aplicaciones de alta presión y maquinaria de precisión. Es importante distinguir entre ambos.

Diferencias entre el acero laminado en frío y el laminado en caliente:

1. Propiedades de pandeo diferentes: El acero laminado en frío permite el pandeo local de la sección transversal, aprovechando así al máximo la capacidad de carga del elemento tras el pandeo; mientras que el acero laminado en caliente normalmente no permite el pandeo local.

2. Distribución de tensiones residuales diferente: Las causas de las tensiones residuales en el acero laminado en caliente y en frío son diferentes, lo que da lugar a distribuciones significativamente distintas en la sección transversal. La distribución de tensiones residuales en la sección transversal del acero de pared delgada conformado en frío es curva, mientras que en la sección transversal del acero laminado en caliente o soldado presenta una distribución de tensión residual en forma de película delgada.

3. Propiedades torsionales diferentes: El acero laminado en caliente tiene mayor rigidez torsional libre que el acero laminado en frío; por lo tanto, el acero laminado en caliente posee mejores propiedades torsionales que el acero laminado en frío.

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