Tubería ASTM A106

ASTM A106—Especificación estándar para tubos de acero al carbono sin costura para servicio a alta temperatura

Los tubos ASTM A106 se fabrican siempre mediante el método sin costura y pueden doblarse, enrollarse y embridarse.

1” – 26” dependent on OD vs Wall Ratio

Los tubos sin costura ASTM A106 (también conocidos como tubos ASME SA106) se utilizan comúnmente en la construcción de refinerías de petróleo y gas, centrales eléctricas, plantas petroquímicas, calderas y barcos. Estas tuberías deben transportar fluidos que presentan niveles más elevados de temperatura y presión, así como gases. La tubería ASTM A106 incluye tres grados: A106 grado A, A106 grado B y A106 grado C. Entre ellos, el grado A tiene requisitos de resistencia relativamente más bajos; El grado B se utiliza ampliamente y tiene un mejor equilibrio de rendimiento general; El grado C tiene estándares más altos en resistencia y tenacidad y puede soportar escenarios de alta temperatura y alta presión más estrictos.

Acerca de ASTM A106 Grado B:
Las tuberías ASTM A106 Grado B (también conocidas como tuberías ASME SA106 GR.B) se utilizan en centrales eléctricas, calderas, plantas petroquímicas, refinerías de petróleo y gas y barcos donde las tuberías deben transportar líquidos y gases calientes o fríos bajo altas presiones y temperaturas. A106 GR. Los proveedores de tubos sin costura de acero al carbono B, tubos A106 Gr B Sch 40, tubos ASTM A106 Grado B están disponibles en varios pesos, tamaños y grados negros y galvanizados, tanto sin costura como soldados eléctricamente. Los tamaños de tubería ASTM A106 Grado B menores a 2" normalmente se entregan como un producto estirado en frío. Los de 2" y más generalmente tienen un acabado en caliente.

Acerca de ASTM A106 Grado C:
La tubería ASTM A106 Grado C (también conocida como tubería ASME SA106 GR.C) es una tubería de acero al carbono-manganeso para calderas y sobrecalentadores de gran diámetro y alta temperatura. Su composición química es simple y similar al acero al carbono 20G, pero su contenido de carbono y manganeso es mayor, por lo que su límite elástico es aproximadamente un 12% mayor que el del 20G, y su plasticidad y tenacidad no son malas. El acero en frío tiene un proceso de producción sencillo y una buena trabajabilidad en caliente. Su uso para reemplazar los cabezales 20G (economizador, pared de agua, sobrecalentador de baja temperatura y cabezal de recalentamiento) puede reducir el espesor de la pared en aproximadamente un 10%, lo que puede ahorrar costos de material, reducir la carga de trabajo de soldadura y mejorar la diferencia de tensión de los cabezales en el arranque.

Diferencias clave:
El grado C tiene la mayor resistencia (límite elástico ≥ 275 MPa) y es adecuado para entornos de presión extremadamente alta, como tuberías de calderas supercríticas.
La clase B es la más utilizada (límite elástico ≥ 240 MPa) y es adecuada para escenarios de media y alta tensión, como refinerías y centrales eléctricas.
El grado A tiene la resistencia más baja y es adecuado para usos industriales generales, como el transporte de agua y vapor a baja presión.

Características de la composición química:

Elemento carbono (C): El contenido de carbono del grado A no supera el 0,25%, el contenido de carbono del grado B es del 0,25-0,30% y el contenido de carbono del grado C es del 0,30-0,35%. El carbono es un factor clave que afecta la resistencia. Un aumento gradual del contenido de carbono corresponde a un aumento gradual de la resistencia. Sin embargo, un contenido de carbono demasiado alto también aumentará la tendencia al endurecimiento y afectará la tenacidad, por lo que el contenido de carbono de cada grado tiene un rango estricto.

Elemento manganeso (Mn): El contenido de manganeso está aproximadamente entre 0,29-1,06% en los tres grados. El manganeso puede refinar los granos, fortalecer la ferrita, proporcionar resistencia adicional a la tracción y a la compresión a la tubería de acero y ayudar a mejorar las propiedades mecánicas generales.

Elemento silicio (Si): El contenido de silicio se mantiene alrededor del 0,10%. Desempeña principalmente una función de desoxidación, purifica el acero fundido, asegura indirectamente la calidad del acero y hace que la estructura interna sea más uniforme.

Control de impurezas: El contenido de elementos de impurezas de fósforo y azufre está estrictamente limitado y no supera el 0,035 %. El propósito de limitar las impurezas es evitar la formación de inclusiones, que debilitarán el rendimiento de tensión de la tubería de acero y reducirán su confiabilidad.

Comparación de escenarios de aplicación típicos:

A106 GR.A: Se utiliza comúnmente en campos de transporte de fluidos a baja presión y estructuras de construcción, como tuberías industriales generales y sistemas de vapor de baja presión.
A106 GR.B: Se utiliza comúnmente en los campos petroquímico, de energía eléctrica y de calderas, como tuberías de refinerías, tuberías de vapor de centrales eléctricas y tubos de calderas de alta presión.
A106 GR.C: Se utiliza comúnmente en sistemas de ultra alta presión y alta temperatura y en campos de energía nuclear, como plantas de energía supercrítica, producción de petróleo y gas en aguas profundas y tuberías auxiliares de plantas de energía nuclear.

Diferencias clave:
La clase B es la más utilizada y cubre más del 90% de las necesidades de tuberías de alta temperatura y alta presión, como las unidades de craqueo de refinerías.
La clase C se utiliza en entornos más severos, como calderas de presión supercrítica (>22,1 MPa).
La clase A tiene un costo menor y es adecuada para sistemas de bajo voltaje no críticos.

Cómo elegir el nivel adecuado?

Temperatura ≤450 °C, presión ≤5 MPa → Clase A (económica)
Temperatura ≤650 °C, presión ≤15 MPa → Clase B (la más utilizada)
Temperatura ≤700 °C, condiciones de presión ultraalta → Clase C (requisitos especiales)

Comparación de la tubería A106 con otras normas:

ASTM A53: Tubería de uso general de baja presión, soldable, de baja resistencia, no adecuada para altas temperaturas.
API 5L: Oleoductos y gasoductos de larga distancia, centrándose en la resistencia a la presión y la corrosión, y sin enfatizar el rendimiento a alta temperatura.
ASTM A335: Tubería de acero aleado de alta temperatura, que contiene aleación Cr-Mo, resistencia a temperaturas >700°C.

Proceso de fabricación:

Los tubos de acero sin costura ASTM A106 se pueden fabricar mediante dos procesos: estirado en frío y laminado en caliente. Existen diferencias entre los dos procesos en términos de proceso de producción, precisión, calidad de la superficie, tamaño mínimo, propiedades mecánicas, estructura organizativa, etc. Por ejemplo, los tubos estirados en frío generalmente tienen mayor precisión y calidad de superficie que los tubos laminados en caliente, pero tienen dimensiones mínimas más grandes y propiedades mecánicas y microestructura ligeramente diferentes. El proceso de laminación en caliente es más adecuado para la producción a gran escala.

1. Proceso de producción principal de tubos de acero sin costura laminados en caliente:

Preparación e inspección de la palanquilla del tubo → calentamiento de la palanquilla del tubo → perforación → laminado del tubo → recalentamiento del tubo → dimensionamiento (reducción) del diámetro → tratamiento térmico → enderezamiento del tubo terminado → acabado → inspección (no destructiva, física y química, inspección de banco) → almacenamiento

2. Proceso principal de producción de tubos de acero sin costura laminados en frío (estirados):
Preparación de palanquillas → decapado y lubricación → laminado en frío (estampado) → tratamiento térmico → enderezado → acabado → inspección

Hay dos métodos de trabajo en frío: uno es el método de estirado en frío, que consiste en pasar el tubo de acero a través de una matriz de estirado de tubos para hacer que el tubo de acero sea gradualmente más delgado y alargado; El otro método es el método de laminación en frío, que es un método de aplicación del laminador en caliente inventado por los hermanos Munsmann al trabajo en frío. El procesamiento en frío de tubos de acero sin costura puede mejorar la precisión dimensional y el acabado del procesamiento de los tubos de acero, mejorar las propiedades mecánicas de los materiales, etc.

La tubería de acero sin costura ASTM A106 se usa ampliamente en diversas industrias, incluidas la del petróleo, la industria química, las calderas, las centrales eléctricas, la construcción naval, la fabricación de maquinaria, la automoción, la aviación, la industria aeroespacial, la energía, la geología, la construcción y la industria militar. Estas industrias tienen diferentes requisitos para los tubos de acero, pero los tubos de acero sin costura ASTM A106, como material universal, pueden satisfacer las necesidades básicas de la mayoría de las industrias.

Proceso:
El acero debe ser acero calmado, siendo el proceso de fusión principal en hogar abierto, oxígeno básico o horno eléctrico, posiblemente combinado con desgasificación o refinación por separado. Si posteriormente se emplea una fusión secundaria, usando refundición por electroescoria o refundición por arco al vacío, el calor se definirá como todos los lingotes refundidos a partir de un solo calor primario.

Se permite la colada de acero en lingotes o colada en hilo. Cuando los aceros de diferentes grados se moldean secuencialmente, se requiere la identificación del material de transición resultante. El productor deberá remover el material de transición por cualquier procedimiento establecido que separe positivamente los grados.

Tratamiento térmico:
La tubería terminada en caliente no necesita tratamiento térmico. Cuando la tubería terminada en caliente se trata térmicamente, debe tratarse térmicamente a una temperatura de 1200 °F (650 ℃) o superior.

La tubería estirada en frío se tratará térmicamente después del paso final de estirado en frío a una temperatura de 1200 °F (650 ℃) o superior.

Requisitos de doblado:
Para tuberías NPS2 (DN50) e inferiores, una longitud suficiente de tubería deberá resistir el doblado en frío a 90° alrededor de un mandril cilíndrico, cuyo diámetro sea doce veces el diámetro exterior (según la norma ASME B 36.10M) de la tubería, sin que se produzcan grietas. Si se solicita para bobinado cerrado, la tubería deberá resistir el doblado en frío a 180° alrededor de un mandril cilíndrico, cuyo diámetro sea ocho veces el diámetro exterior (según la norma ASME B 36.10M) de la tubería, sin que se produzcan fallas.

Prueba hidrostática:
Cada tramo de tubería se someterá a la prueba hidrostática sin fugas a través de la pared.

Como alternativa a la prueba hidrostática, a opción del fabricante o cuando se especifique en la orden de compra, se permitirá que el cuerpo completo de cada tubería se someta a una prueba eléctrica no destructiva.

Si se omiten la prueba hidrostática y la prueba eléctrica no destructiva y los tramos se marcan con las letras "NH", la certificación, cuando sea necesaria, deberá indicar claramente "No probado hidrostáticamente" y se añadirán las letras "NH" al número de especificación del producto y al grado del material que figure en la certificación.

Prueba eléctrica no destructiva:
Como alternativa a la prueba hidrostática a opción del fabricante o cuando se especifique en la orden de compra como alternativa o adicional a la prueba hidrostática, el cuerpo completo de cada tubería deberá someterse a una prueba eléctrica no destructiva. En esos casos. la marca de cada longitud de tubería así provista deberá incluir las letras "NDE". La intención de esta prueba eléctrica no destructiva es rechazar la tubería con imperfecciones que produzcan señales de prueba iguales o mayores que las producidas por el estándar de calibración aplicable.

Cuando se realice el ensayo eléctrico no destructivo, las longitudes se marcarán con las letras "NDE". La certificación, cuando se requiera, deberá indicar "Probado eléctrico no destructivo" y deberá indicar cuál de los ensayos se aplicó. Además, se agregarán las letras "NDE" al número de especificación del producto y al grado del material que se muestra en la certificación.

La prueba ultrasónica a la que se hace referencia en esta especificación es capaz de detectar la presencia y ubicación de imperfecciones significativas orientadas longitudinal o circunferencialmente: sin embargo, imperfecciones orientadas de manera diferente. La prueba ultrasónica no es necesariamente capaz de detectar imperfecciones cortas y profundas.

El examen de corrientes de Foucault al que se hace referencia en esta sepcificación tiene la capacidad de detectar imperfecciones significativas, especialmente del tipo corto y abrupto.

El examen de fuga de flujo al que se hace referencia en esta especificación es capaz de detectar la presencia y ubicación de imperfecciones significativas orientadas longitudinal o transversalmente, sin embargo, se deben emplear diferentes técnicas para la detección de tales imperfecciones orientadas de manera diferente.