Rango de temperatura de las tuberías de acero al carbono

Las tuberías de acero al carbono (tuberías CS) son tuberías de aleación de hierro y carbono cuya temperatura adecuada depende del grado del material, la calidad de fabricación y las condiciones de servicio. Según normas como ASTM A106 y ASTM A53, el rango de temperatura de funcionamiento seguro típico es de –29 °C a 425 °C.

Rango de temperatura de las tuberías de acero al carbono

1. Límite de baja temperatura (–29°C)

Por debajo de –29°C, la tenacidad del acero al carbono cae rápidamente, lo que aumenta el riesgo de fractura frágil.
Para servicio bajo cero, se requieren tuberías que pasen pruebas de impacto a baja temperatura, como ASTM A333 Grado 6.

2. Límite de alta temperatura (425°C)

Por encima de 425 °C, el acero al carbono sufre oxidación acelerada, pérdida de resistencia y posible deformación por fluencia.
Las aplicaciones de alta temperatura deben utilizar aceros de aleación de cromo-molibdeno (por ejemplo, ASTM A335 P11).

Influencia de la temperatura en el rendimiento de la tubería

1. Cambios de propiedades mecánicas

Altas temperaturas: Disminución del rendimiento y de la resistencia a la tracción. Por ejemplo, la resistencia a la tracción del acero al carbono 20# cae aproximadamente un 15% a 300°C.

Bajas temperaturas: el acero puede volverse quebradizo y debe verificarse mediante pruebas de impacto Charpy con muesca en V (p. ej., ≥27 J a –46 °C).

2. Diferencias en el comportamiento de corrosión

Altas temperaturas: La oxidación se acelera; por encima de 425°C se recomiendan tratamientos externos como aluminizado o galvanizado.

Bajas temperaturas: la condensación puede provocar corrosión electroquímica, lo que requiere un mejor aislamiento o revestimientos protectores.

Requisitos de temperatura en aplicaciones específicas

Calderas y sistemas de vapor de alta presión

Las pautas de ASME permiten que las tuberías de acero al carbono superen brevemente los 450 °C en servicios de vapor a alta presión, pero se debe monitorear la reducción del espesor de la pared y el comportamiento de fluencia a largo plazo.

2. Equipos de transporte y almacenamiento criogénico

Las tuberías de GNL y otros escenarios criogénicos (-162°C) requieren acero inoxidable austenítico o aleaciones a base de níquel. Los tubos de acero al carbono sólo son adecuados para estructuras de soporte de capas de aislamiento secundario.

Requisitos de temperatura para diferentes tubos de acero al carbono estándar

Uso de tuberías de acero al carbono en temperaturas extremas

1. Temperaturas ≥ 400°C

Para condiciones de servicio a 400°C o más, no se recomienda el acero al carbono estándar.
Utilice acero de aleación P11 o P22 y considere aumentar el espesor de la pared o reducir la tensión permitida para garantizar la estabilidad a largo plazo.

2. Temperaturas ≤ –29°C

El acero al carbono común no es adecuado debido a su comportamiento frágil.
Reemplácelo con acero al carbono de baja temperatura, como los grados ASTM A333, que están diseñados para una resistencia al impacto bajo cero.

3. Fluctuaciones frecuentes de temperatura

Las aplicaciones con ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento presentan un riesgo de agrietamiento por fatiga térmica.
Seleccione materiales con mayor dureza y, para entornos donde hay corrosión y altas temperaturas, utilice un diseño compuesto de revestimiento + acero aleado para una doble protección.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es la temperatura máxima que pueden soportar las tuberías de acero al carbono?

Servicio continuo a largo plazo: hasta 425°C

Excursiones de corta duración: hasta 450 °C, según lo permitido por ASME para sistemas de presión y vapor específicos

2. ¿Se pueden utilizar tuberías de acero al carbono para GNL (–162°C)?

No.
El acero al carbono no puede proporcionar la tenacidad requerida a –162°C. El acero inoxidable austenítico es obligatorio para las tuberías de proceso de GNL; El acero al carbono sólo podrá utilizarse en estructuras auxiliares no criogénicas.