Qué es la tubería de acero de baja temperatura?

Introducción

Las tuberías de acero para bajas temperaturas son un componente crucial en las industrias que requieren sistemas de tuberías seguros, confiables y duraderos en entornos extremadamente fríos. Diseñadas para soportar temperaturas gélidas de hasta -150 °F, las tuberías de acero para bajas temperaturas son esenciales en varios sectores, como la criogenia, el transporte de gas natural licuado (GNL) y las aplicaciones petroquímicas. Este artículo profundiza en qué son las tuberías de acero para bajas temperaturas, sus especificaciones, grados, aplicaciones y cómo garantizan un rendimiento óptimo en condiciones de frío extremo.

¿Qué son las tuberías de acero para bajas temperaturas?

Las tuberías de acero para bajas temperaturas se refieren a tuberías de acero fabricadas con materiales diseñados específicamente para funcionar en temperaturas muy por debajo del punto de congelación. Estas tuberías están diseñadas para mantener su resistencia y durabilidad en condiciones de frío extremo, donde las tuberías de acero estándar se volverían quebradizas y fallarían.

La principal ventaja de las tuberías de acero para bajas temperaturas radica en su capacidad para funcionar de manera eficiente a temperaturas tan bajas como -150 °F, lo que es crucial para las industrias que manejan gases o fluidos criogénicos. El material utilizado en estas tuberías es acero estructural de medio carbono, que se trata térmicamente para mejorar sus propiedades mecánicas, en particular su tenacidad a bajas temperaturas.

Especificaciones y grados clave de las tuberías de acero para bajas temperaturas

Las tuberías de acero para bajas temperaturas se rigen por especificaciones estrictas para garantizar que puedan soportar las duras condiciones a las que estarán expuestas. Las normas más comunes para estas tuberías incluyen ASTM A333 y SA333, que están diseñadas para servicios criogénicos y de baja temperatura.

1. Grados SA333 y A333
Estos grados están específicamente formulados para aplicaciones de baja temperatura, y el material siempre se proporciona en una condición de tratamiento térmico para garantizar el rendimiento en condiciones extremas. Los grados más utilizados son:
Grado 1
Grado 3
Grado 6
Estos grados se prueban contra impactos a temperaturas específicas para garantizar que las tuberías funcionarán correctamente a bajas temperaturas, como -150 °F o menos.

2. A671 EFW – Alternativa soldada
Para tamaños de tuberías mayores a 24” de diámetro exterior, se utiliza A671 EFW como una alternativa soldada a A333. Esta especificación ofrece la misma resistencia a bajas temperaturas, pero a menudo se prefiere para diámetros mayores.

3. Bridas y accesorios para bajas temperaturas
Para complementar las tuberías, las bridas y accesorios de acero para bajas temperaturas son esenciales. Algunas de las normas comunes incluyen:

A/SA350 – Grados LF2, LF3 para bridas y accesorios forjados.
A/SA420 – Grados WPL6, WPL3 para accesorios de soldadura a tope.
Estos accesorios y bridas están diseñados para garantizar que todo el sistema de tuberías pueda funcionar en condiciones extremas sin fallas.

Puntos clave para soldar tuberías de acero al carbono para bajas temperaturas

Las tuberías de acero para bajas temperaturas se producen mediante procesos de estirado en frío y laminado en caliente. Estos métodos ayudan a lograr las dimensiones y propiedades mecánicas deseadas:
Estiramiento en frío: este proceso ayuda a mejorar el acabado de la superficie y la precisión dimensional, al mismo tiempo que mejora la resistencia y la tenacidad del material.
Laminado en caliente: el tubo se calienta y luego se lamina para darle forma. Este proceso se utiliza normalmente para tubos más grandes y ofrece más flexibilidad en cuanto a tamaño y espesor.

Luego, los tubos se someten a un tratamiento térmico, que incluye normalización o temple y revenido (Q&T), para mejorar las propiedades mecánicas generales y garantizar que sean adecuados para aplicaciones a baja temperatura.

Propósito principal de los tubos de acero sin costura de baja temperatura

Los tubos de acero de baja temperatura son esenciales en varias industrias críticas donde las temperaturas extremadamente frías son un factor común. Algunas de las aplicaciones clave incluyen:
Sistemas criogénicos
Los tubos de acero de baja temperatura se utilizan ampliamente en sistemas de recipientes a presión criogénicos, que están diseñados para manejar fluidos de temperatura extremadamente baja, como nitrógeno líquido, oxígeno o GNL. Los tubos siguen siendo duraderos y mantienen su integridad en condiciones tan bajas como -195 °C.
Transporte de gas natural licuado (GNL)
En aplicaciones de GNL, los tubos de acero de baja temperatura se utilizan para transportar gas natural en su estado licuado. Estos tubos deben soportar las temperaturas extremadamente frías necesarias para mantener el gas en su forma líquida.
Procesamiento químico
Ciertos procesos químicos requieren la transferencia de sustancias químicas a bajas temperaturas. Los tubos de acero de baja temperatura son esenciales para dichos procesos donde el ambiente puede descender muy por debajo del punto de congelación.
Offshore y petróleo y gas
Las plataformas de petróleo y gas offshore utilizan tubos de acero de baja temperatura para transportar fluidos en condiciones climáticas de frío extremo. Estas tuberías son vitales para garantizar una producción segura y continua.
Intercambiadores de calor
Las tuberías de acero de baja temperatura también se utilizan en intercambiadores de calor que manejan fluidos a bajas temperaturas, lo que permite una transferencia de calor eficiente en varios procesos industriales.
Las tuberías de acero sin costura de baja temperatura son esenciales en varias industrias que tratan con fluidos y gases criogénicos. Estas son las aplicaciones clave:
Transporte de GNL: se utilizan en tuberías para transportar de forma segura gas natural licuado (GNL) a temperaturas extremadamente bajas, lo que evita fugas o daños.
Suministro de líquidos criogénicos: estas tuberías son confiables para transportar nitrógeno líquido y argón líquido en aplicaciones como enfriamiento y experimentos de laboratorio.
Industria química: las tuberías de acero de baja temperatura son cruciales para transportar productos químicos en condiciones de frío, lo que garantiza procesos de producción estables.
Industria energética: en regiones frías, estas tuberías se utilizan para transportar y almacenar líquidos criogénicos, lo que garantiza un suministro de energía seguro y confiable.

Opciones de tamaño y espesor para tuberías de acero de baja temperatura

Las tuberías de acero de baja temperatura vienen en varios tamaños, que van desde 1/4" nominal hasta 24" de diámetro exterior, según la aplicación. El espesor de la pared suele variar entre Schedule 10 y XXH, con opciones de espesores personalizados según los requisitos específicos de presión y temperatura del proyecto.

La fórmula de cálculo del peso para las tuberías de acero de baja temperatura es la siguiente:

Esta fórmula ayuda a determinar el peso de las tuberías en función de sus dimensiones, lo que es crucial para el transporte y la estimación de costos.

Ventajas de las tuberías de acero de baja temperatura
Mayor dureza: las tuberías de acero de baja temperatura están diseñadas específicamente para permanecer resistentes y duraderas a temperaturas extremadamente bajas, lo que evita fracturas frágiles o fallas bajo tensión.

Alta resistencia: estas tuberías mantienen su resistencia mecánica incluso en condiciones bajo cero, lo que las hace ideales para entornos de alta presión como sistemas de GNL y recipientes criogénicos.

Rentables: aunque son especializadas, las tuberías de acero de baja temperatura son relativamente asequibles en comparación con otros materiales exóticos diseñados para aplicaciones de baja temperatura.

Resistencia a la corrosión: con el tratamiento térmico y los revestimientos adecuados, las tuberías de acero de baja temperatura exhiben una excelente resistencia a la corrosión, lo que extiende su vida útil en condiciones adversas.

Características de las tuberías de acero de baja temperatura

Las tuberías de acero de baja temperatura están diseñadas para mantener sus propiedades mecánicas en entornos extremadamente fríos. Estas tuberías están basadas en acero estructural al carbono y ofrecen una excelente resistencia a la corrosión y resistencia mecánica, lo que las hace ideales para industrias como el petróleo y el procesamiento químico.

Características principales:
Propiedades especiales: Los tubos de acero de baja temperatura tienen buena tenacidad y resistencia a la fragilidad a bajas temperaturas, lo que los hace confiables en condiciones de frío.
Resistencia a la corrosión: Son altamente resistentes a la corrosión, adecuados para entornos industriales hostiles.
Resistencia mecánica: Estos tubos conservan una buena resistencia y resistencia al impacto incluso en temperaturas de congelación.
Rentables: Son asequibles y ampliamente disponibles.
Limitaciones: Su baja templabilidad significa que no son adecuados para aplicaciones de alta dureza o piezas de trabajo de gran sección transversal.
Los tubos sin costura resistentes a bajas temperaturas de PMC, que utilizan acero de alta pureza y bajo contenido de azufre y fósforo y tratamiento de calcificación, pueden reducir eficazmente la fragilidad del acero a baja temperatura y mejorar la tenacidad al impacto del producto. La empresa tiene un tanque de enfriamiento de 0 a -100 °C, que puede realizar pruebas de impacto a baja temperatura en lotes para garantizar la estabilidad de la calidad de los productos fabricados.

Conclusión

Las tuberías de acero de baja temperatura desempeñan un papel fundamental en las industrias que trabajan en entornos extremadamente fríos, como la criogenia, el transporte de GNL y el procesamiento de productos químicos. Su capacidad para mantener la resistencia y la durabilidad a temperaturas tan bajas como -150 °F las hace indispensables para aplicaciones críticas. Al comprender sus especificaciones, grados, proceso de fabricación y aplicaciones, las industrias pueden asegurarse de seleccionar las tuberías de acero de baja temperatura adecuadas para sus necesidades, lo que garantiza un funcionamiento seguro y confiable en las condiciones más exigentes.