Materiales de tubería Schedule 20: acero al carbono, acero inoxidable y acero aleado.

La tubería Schedule 20 es una clasificación de tubería de pared relativamente delgada, utilizada en aplicaciones específicas de baja presión y servicio moderado. El término "Schedule 20" describe el espesor de la pared de la tubería, no la composición química ni el grado del acero. Dependiendo de la aplicación, la tubería Schedule 20 puede suministrarse en acero al carbono, acero inoxidable o acero aleado.

Las especificaciones de materiales comunes asociadas con la tubería Schedule 20 incluyen ASTM A53, ASTM A106, API 5L, aceros inoxidables 304/304L, 316/316L y 321, así como aceros aleados ASTM A335 P11, P22 y P91.

Sin embargo, la selección del material no debe basarse únicamente en el número de *schedule*. Es necesario considerar factores como la temperatura, la presión, la resistencia a la corrosión, las características del fluido, los requisitos de soldadura, las propiedades mecánicas y los códigos de tuberías aplicables.

Materiales comunes para tubería Schedule 20

Los principales grupos de materiales utilizados para la tubería Schedule 20 pueden dividirse en tres categorías:

Material	Common Grades / Specifications	Typical Advantage	Typical Applications
Carbon steel	ASTM A53 Gr. B, ASTM A106 Gr. B, API 5L Gr. B/X42/X52	Cost-effective and weldable	Water, air, oil, gas and general piping
Stainless steel	304, 304L, 316, 316L, 321	Corrosion resistance and cleanliness	Chemical, food, pharmaceutical and process piping
Alloy steel	ASTM A335 P11, P22, P91	High-temperature and high-strength performance	Power generation and high-temperature process systems

El material más adecuado depende de las condiciones operativas reales, más que simplemente del espesor de pared deseado para la cédula (Schedule) 20.

Tubería de acero al carbono cédula 20

El acero al carbono es uno de los grupos de materiales más utilizados en tuberías industriales de uso general.
Las especificaciones comunes incluyen ASTM A53, ASTM A106 y API 5L; sin embargo, estas normas tienen propósitos diferentes y no deben considerarse intercambiables.

Tubería ASTM A53 cédula 20
La norma ASTM A53 abarca tuberías de acero utilizadas habitualmente en aplicaciones mecánicas y de presión, así como en servicios generales de vapor, agua, gas y aire. El grado B se especifica ampliamente para tuberías industriales debido a su combinación de resistencia, soldabilidad, disponibilidad y costo.
La tubería A53 cédula 20 puede considerarse cuando las condiciones de diseño permiten una pared relativamente delgada. La idoneidad real debe verificarse frente a los requisitos aplicables de presión y temperatura.

Tubería ASTM A106 cédula 20
ASTM A106 es una especificación para tuberías de acero al carbono sin costura destinadas a servicios de alta temperatura.
El grado B es una especificación común. En comparación con la tubería de acero al carbono de uso general, la A106 es especialmente relevante para sistemas de tuberías donde el servicio a temperaturas elevadas es un factor de diseño importante.

Nota sobre las designaciones de cédula para acero inoxidable

Un error común es asumir que la designación "cédula 20" siempre tiene exactamente el mismo significado dimensional, independientemente del material.
La norma ASME B36.19M cubre las dimensiones de tuberías de acero inoxidable forjado (soldadas y sin costura) y utiliza designaciones de cédula con el sufijo "S" para diferenciar su sistema dimensional para acero inoxidable del de la norma ASME B36.10M. ASME también señala que algunos espesores de tubería de acero inoxidable se basan en las dimensiones de la norma B36.10M y están disponibles comercialmente.
Por lo tanto, al adquirir tubería de acero inoxidable cédula 20, el comprador debe especificar la norma dimensional aplicable en lugar de basarse únicamente en el número de cédula.


Tubería de acero aleado cédula 20
El acero aleado se utiliza cuando el acero al carbono no ofrece un rendimiento suficiente para las condiciones de servicio.
Para aplicaciones de alta temperatura, las especificaciones comunes de tuberías de acero aleado incluyen ASTM A335 P11, P22 y P91.
La norma ASTM A335 abarca tuberías de acero aleado ferrítico sin costura destinadas a servicios de alta temperatura. La especificación incluye requisitos relacionados con la composición química, las propiedades mecánicas, los ensayos y la inspección.

Tubería ASTM A335 P11 Schedule 20
El P11 es un grado de acero aleado al cromo-molibdeno utilizado para servicios a temperaturas elevadas.
Sus elementos de aleación mejoran la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la degradación en comparación con el acero al carbono convencional.
Las aplicaciones típicas incluyen:
Tuberías de vapor
Generación de energía
Tuberías de refinería
Sistemas de procesos a alta temperatura
Tubería ASTM A335 P22 Schedule 20
El P22 contiene niveles más altos de cromo y molibdeno que el P11.
Se asocia comúnmente con aplicaciones de alta temperatura y alta presión en:
Plantas de energía
Calderas
Sistemas de vapor
Plantas petroquímicas
Equipos de refinación
El P22 puede ofrecer un mejor rendimiento a altas temperaturas, pero los requisitos de soldadura, tratamiento térmico, inspección y fabricación deben controlarse cuidadosamente.

Tubería ASTM A335 P91 Schedule 20

El P91 es un acero ferrítico/martensítico de mayor aleación, desarrollado para aplicaciones exigentes a altas temperaturas.
Se utiliza en aplicaciones tales como:
Sistemas de sobrecalentadores y recalentadores
Tuberías de vapor a alta temperatura
Generación de energía
Sistemas de calderas
La norma ASTM A335 identifica al P91 como uno de sus grados de acero aleado ferrítico y especifica los requisitos químicos y mecánicos del material.
Dado que el P91 es un material de alto rendimiento, los procedimientos de fabricación y soldadura son particularmente importantes. El material no debe seleccionarse simplemente porque ofrece una mayor resistencia; se deben evaluar el diseño completo, el procedimiento de soldadura, el tratamiento térmico, la inspección y los requisitos de servicio.

Cómo seleccionar el material adecuado para tuberías Schedule 20

La elección del material debe basarse en las condiciones de servicio, más que en el *schedule* (espesor de pared) de la tubería.

1. Verifique la temperatura de operación
La temperatura puede afectar significativamente el esfuerzo admisible y el rendimiento del material.
Para servicios de instalaciones generales a temperatura normal, el acero al carbono puede ser suficiente. Para servicios prolongados a temperaturas elevadas, podría ser más apropiada una especificación de acero aleado, como la norma ASTM A335.

2. Verifique la presión de operación
La tubería Schedule 20 tiene una pared relativamente delgada y no debe considerarse automáticamente adecuada para servicios de alta presión.
La capacidad de soportar presión depende de:
Diámetro exterior
Espesor de pared
Esfuerzo admisible del material
Temperatura de operación
Código de diseño
Margen de corrosión
Eficiencia de la junta (cuando corresponda)
Un *schedule* de mayor espesor no es necesariamente la única solución, pero la pared de la tubería debe cumplir con los cálculos de diseño.

3. Evalúe la corrosión
El acero al carbono puede resultar económico cuando el fluido y el entorno no son altamente corrosivos.
El acero inoxidable puede ser una mejor opción cuando la resistencia a la corrosión es un requisito de diseño fundamental. Se debe seleccionar el grado específico adecuado para el entorno químico, en lugar de elegir acero inoxidable como una categoría genérica.

4. Considere la limpieza del fluido
Para aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y ciertos procesos químicos, suele preferirse el acero inoxidable debido a su resistencia a la corrosión, facilidad de limpieza y características superficiales.

5. Considere la soldadura y la fabricación
La selección del material influye en los procedimientos de soldadura, el precalentamiento, el tratamiento térmico posterior a la soldadura, la elección del metal de aporte y los requisitos de inspección. Esto es especialmente importante para aceros aleados como el P91.

6. Confirme la norma aplicable
Una especificación de compra completa debe indicar tanto la norma del material como la norma dimensional.
Por ejemplo:
Tubería sin costura NPS 4 Schedule 20 ASTM A106 Grado B
es mucho más específica que simplemente solicitar:
Tubería de acero al carbono de 4 pulgadas Schedule 20
El mismo principio se aplica a las tuberías de acero inoxidable y de acero aleado.