Tubería en aleaciones especiales para altas y bajas temperaturas

Las condiciones de servicio extremas (altas o bajas temperaturas y/o presiones) representan retos especiales de diseño que requieren consideraciones específicas para cada tipo de material. En este tipo de aplicaciones entran en juego las aleaciones especiales para tubería. Hay una diversidad de grados diferentes en la especificación ASTM A335, cada uno con diferentes consideraciones particulares, (P1, P2, P5, P9, P11, P12, P15, P21, P22, P24, P36, P91, P92, P122, P911) y para A333 (Grados 1, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10 y 11), cada uno con propiedades químicas y mecánicas dependientes del grado. Por ende, la próxima pregunta es:

¿Qué caracteriza a estas dos aplicaciones y grados y cómo se usan en el mercado Oil & Gas?

Según el código ASME serie B31.3, la tubería para altas temperaturas comúnmente se usa en aquellas aplicaciones donde la temperatura de servicio llega hasta 1250°C (649°F), dependiendo de su grado. En estos rangos de temperatura el acero, aleado con Cromo y Molibdeno, provee una resistencia adecuada para los servicios exigentes que hemos mencionado.

Estas aplicaciones requieren que el material sea particularmente resistente a dos variables: Corrosión y esfuerzos internos elevados. El Cromo (Cr) incrementa la ductilidad, el endurecimiento y la resistencia a la corrosión bajo temperaturas elevadas. Por su parte, el Molibdeno, incrementa la resistencia a la tracción del acero y su dureza a altas temperaturas.

Debido a estas características, la tubería A335 es de uso común en refinación (Grados P5 y P9), en Generación y Plantas Petroquímicas (P11, P22, P91) así como en líneas de alta temperatura, líneas de recalentamiento, destilación, craqueo, unidades de coque, entre otras aplicaciones.

Por otra parte, la tubería para bajas temperaturas resuelve un problema diametralmente opuesto desde el punto de las condiciones de servicio: Las temperaturas de servicio de un acero para pipeline por debajo de los 0°C (32°F). El riesgo de fragilización, y de propagación de grietas a altas velocidades es una importante consideración de diseño.

Existen en las normas A333 y B31.3 grados para condiciones extremas, aptos para servicio criogénico alrededor de -196°C (-321°F MDMT según ASME B31.3) y además se encuentran los grados más comerciales, como el Grado 6, con temperaturas mínimas de servicio de -46°C (-51°F), los cuales posee buena ductilidad a bajas temperaturas producto de la adición controlada de Manganeso (Mn) y Columbio (Niobio-Nb), cuya aplicación es particularmente útil en plantas de compresión de gas, especialmente en los pasos previos a la licuefacción, como por ejemplo: La deshidratación del gas, luego de la eliminación de agua y CO2, así como en los circuitos de refrigeración por Propano y Etileno previos al subenfriamiento.

Los códigos de diseño ASME, particularmente B31.3, proveen información extensa que complementan a las normas ASTM citadas (A335 y A333) en el diseño, manufactura y especificación de sistemas de tubería para generación, circuitos de calderas y manejo de gases a altas y bajas temperaturas, con base en las propiedades mecánicas, tales como resistencia a la fluencia y a la tracción, ductilidad, a la fatiga, a fin de ofrecer herramientas a los diseñadores para seleccionar los grados/clases adecuados para cada aplicación.

En Teknacorp ponemos a su disposición la más completa cadena de valor para sus proyectos, con profesionales de Ingeniería de primera línea. Tenemos la capacidad de diseñar y validar parámetros de diseño con los valores de presión, temperatura y servicio. Igualmente podemos verificar los grados y espesores solicitados por el cliente, lo cual genera valor agregado a su proyecto. Nuestro Know How del negocio y capacidades se traducen en tiempos de entrega ajustados a sus necesidades, estricto control de especificaciones y la capacidad de entender sus requerimientos.