Tubería de acero ASTM A790 S31803se refiere a tubos de acero sin costura o soldados fabricados de acuerdo con la norma A790 de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) y designados UNS S31803 (acero inoxidable dúplex 2205).
La microestructura de la tubería de acero S31803 consta de dos fases: ferrita y austenita. En comparación con el acero inoxidable austenítico tradicional, ofrece mayor resistencia mecánica y resistencia superior al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Además, su alto contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno proporciona una excelente resistencia a la corrosión por picaduras y grietas en ambientes clorados y medios ácidos.
La tubería de acero dúplex 2205 se usa ampliamente en las industrias de petróleo y gas, ingeniería marina, química, petroquímica, desalinización y pulpa y papel. La norma A790 establece requisitos estrictos para la composición química, las propiedades mecánicas, el tratamiento térmico y las pruebas no-destructivas de las tuberías de acero S31803, lo que garantiza su confiabilidad y durabilidad-a largo plazo.
Tabla de especificaciones de tuberías de acero dúplex ASTM A790 UNS S31803
ASTM A790 UNS S31803Composición química
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Composición |
Valor (% en peso) |
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Carbono (C) |
0,030 máx. |
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Manganeso (Mn) |
2.00 máximo |
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Fósforo (P) |
0,030 máx. |
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Azufre (S) |
0,020 máx. |
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Silicio (Si) |
1,00 máximo |
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Níquel (Ni) |
4.50 – 6.50 |
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Cromo (Cr) |
21.0 – 23.0 |
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Molibdeno (Mo) |
2.50 – 3.50 |
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Nitrógeno (N) |
0.08 – 0.20 |
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Hierro (Fe) |
Balance |
ASTM A790 UNS S31803Propiedad mecánica
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Propiedad |
Unidades imperiales |
Unidades Métricas |
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Resistencia a la tracción (mínima) |
90 ksi |
620MPa |
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Límite elástico (0,2% de compensación, mínimo) |
65 ksi |
450MPa |
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Alargamiento (en 2 pulg. o 50 mm, mín.) |
25% |
25% |
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Dureza (máx.) |
290 HBW (Brinell) |
30 HRC (Rockwell C) |
ASTM A790 UNS S31803Tratamiento térmico y corrosión.
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Requisito |
Especificación |
Detalle / Propósito |
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Tratamiento térmico |
Recocido de solución |
La tubería debe calentarse a una temperatura mínima de 1020 grados. |
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Enfriamiento |
enfriamiento rápido |
Seguido de un enfriamiento rápido en aire o agua para lograr la microestructura bifásica (ferrita/austenita) deseada y evitar la formación de fases intermetálicas dañinas. |
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Prueba de corrosión intergranular |
ASTM A923 Práctica C |
Obligatorio para garantizar la calidad. Mide la resistencia del material a la corrosión por picaduras y grietas, asegurando el tratamiento térmico y la microestructura correctos. |
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Microestructura |
Contenido de ferrita |
Generalmente se requiere que esté dentro del rango del 30% al 70%. |
Estándares dimensionales y de fabricación
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Aspecto de especificación |
Detalle |
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Estándar rector |
ASTM A790/ASME SA-790 |
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Proceso de fabricación |
Sin costura o soldado (EFW, ERW o soldado por fusión) |
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Estándares dimensionales aplicables |
ASME B36.10M o ASME B36.19M |
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Pruebas no-destructivas (END) |
Requerido |
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Pruebas de soldadura (para tuberías soldadas) |
Requerido |
Ventajas de la tubería de acero dúplex ASTM A790 UNS S31803
Excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión
La tubería de acero S31803 ofrece una excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro, superando a los aceros inoxidables austeníticos tradicionales. La fase de ferrita de Duplex 2205 imparte una alta resistencia al SCC, lo que lo utiliza principalmente en ingeniería marina, plantas de desalinización, intercambiadores de calor y producción de petróleo y gas.
Excelente resistencia mecánica y durabilidad
El límite elástico del S31803 suele ser el doble que el de los aceros inoxidables austeníticos estándar, lo que significa que se pueden usar tuberías de paredes más delgadas-para la misma presión interna o carga externa. Esta alta resistencia no sólo mejora la durabilidad y seguridad de los sistemas de tuberías, sino que también reduce significativamente el peso total de la tubería, simplificando la instalación y reduciendo las estructuras de soporte.
Excelente resistencia a la corrosión localizada
Su alto contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno, la tubería de acero S31803 tiene un índice equivalente de picaduras extremadamente alto, lo que proporciona una excelente resistencia a la corrosión por picaduras y grietas. Esta característica es particularmente crítica en ambientes ácidos, agua de mar o salmueras de alta-salinidad, ya que garantiza la integridad operativa a largo plazo-de la tubería y minimiza los costos de mantenimiento.
Costo-Efectivo
Aunque el costo inicial de la tubería de acero S31803 es más alto que el del acero inoxidable, su desempeño general en términos de costos es muy significativo durante el ciclo de vida del proyecto. Su alta resistencia permite espesores de pared más delgados, reduciendo el peso, los costos de adquisición y los gastos de transporte.
Al mismo tiempo, su excelente resistencia a la corrosión y durabilidad extienden la vida útil y reducen la frecuencia de reemplazo, lo que convierte a Duplex 2205 en una solución económica-a largo plazo para aplicaciones en entornos hostiles.
Excelente soldabilidad y procesabilidad
En comparación con algunos materiales de alta-aleación, los tubos de acero dúplex S31803 exhiben una excelente soldabilidad. Cuando se suelda correctamente, mantiene la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas tanto en las zonas afectadas por la soldadura como por el calor-.
Además, la buena tenacidad de la tubería de acero S31803 hace que el trabajo en frío y el conformado sean relativamente fáciles, lo que facilita su adaptación a diversos diseños de tuberías complejos y a la instalación en el sitio.
Precio de tubería de acero dúplex ASTM A790 UNS S31803
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Tipo de tubería |
Rango de tamaño |
Precio (por Kg/lb) |
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Tubería sin costura |
1" NB a 8" NB (Cédula 40/80) |
$9.00 – $14.00 USD/Kg |
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Tubería sin costura |
Diámetro exterior grande o pared pesada |
$10.00 – $15.00+ USD/Kg |
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Tubería soldada |
4" NB a 24" NB (pared estándar) |
$7.00 – $11.00 USD/Kg |
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Placa/Hoja) y otras formas |
Materias primas utilizadas para fabricar tubos soldados. |
$6.00 – $10.00 USD/Kg |
Nota:NB significa diámetro nominal. Los precios anteriores son estimaciones de la materia prima y los costos de procesamiento de Bare Pipe y no incluyen flete, tarifas de inspección, impuestos u otros cargos por servicios adicionales.
El precio del acero dúplex S31803 está estrechamente relacionado con las fluctuaciones de los precios de mercado de tres aleaciones: níquel, cromo y molibdeno.
El níquel y el molibdeno son particularmente caros y fluctúan significativamente, mientras que el S31803 contiene altos niveles de cromo, cantidades moderadas de níquel y el elemento crítico molibdeno. Los aumentos de precio de estos elementos impactan directamente el costo de la materia prima del S31803. Por lo tanto, los proveedores a menudo basan sus cotizaciones en los precios promedio-en tiempo real o mensuales recientes de los índices del mercado de metales.
La norma ASTM A790 impone requisitos estrictos sobre el proceso de fabricación de la tubería S31803. El acero dúplex requiere un tratamiento de recocido en solución preciso a temperaturas superiores a 1020 grados, seguido de un enfriamiento rápido para lograr el equilibrio ideal de fases ferrita/austenita.
Este tratamiento térmico es más complejo y consume más energía-que el del acero inoxidable estándar, por lo que requiere equipos adicionales y tiempos de procesamiento más prolongados.
Además, la norma A790 exige pruebas rigurosas de corrosión y no destructivas, y estos costos de inspección se tienen en cuenta en la cotización final.
Las dimensiones de los tubos soldados o sin costura también influyen significativamente en el precio. Los tubos sin costura son generalmente más caros por unidad de peso que los tubos soldados debido a su mayor dificultad de producción y menor pérdida de materia prima. La fabricación de tubos soldados implica el laminado de láminas y la soldadura automatizada, y su costo está determinado principalmente por el precio de las láminas y los requisitos del tratamiento térmico posterior-a la soldadura.
Por último, las especificaciones de-diámetro pequeño y paredes gruesas- especiales suelen tener precios unitarios más altos que las tuberías estándar-medianas debido a lotes de producción más pequeños y una mayor complejidad de procesamiento. Las longitudes, tolerancias y acabados superficiales específicos del cliente-requeridos también pueden contribuir a las diferencias de precios.
