Guía: Tabla de compatibilidad de materiales de tuberías

Introducción

La selección de los materiales de tuberías adecuados es fundamental para la seguridad, la eficiencia y la longevidad de los sistemas utilizados en industrias como la del petróleo y el gas, el procesamiento químico y la minería. Cada una de estas industrias opera en entornos hostiles, donde las tuberías deben resistir altas presiones, temperaturas extremas y sustancias corrosivas. La elección de materiales incompatibles puede provocar fallas, lo que genera costosos tiempos de inactividad, peligros ambientales y riesgos de seguridad. Esta guía profundiza en la tabla de compatibilidad de materiales de tuberías, los materiales de tuberías más utilizados y su compatibilidad con accesorios, bridas, válvulas y sujetadores, lo que garantiza un funcionamiento perfecto en varios campos industriales.

1. Descripción general de los materiales clave en los sistemas de tuberías

Cada aplicación industrial presenta desafíos únicos y exige materiales con propiedades específicas para soportar estas condiciones. A continuación, se incluye un desglose de los materiales de tuberías clave y sus características:
Acero al carbono (ASTM A106):Se utiliza comúnmente en aplicaciones de petróleo y gas a temperaturas y presiones moderadas. El acero al carbono es resistente, duradero y rentable, lo que lo hace adecuado para sistemas de tuberías generales. Sin embargo, es propenso a la corrosión sin la protección o los revestimientos adecuados.
Aleación de acero al carbono (ASTM A335)Diseñadas para servicios de alta temperatura, las aleaciones de acero al carbono como P11, P22 y P5 contienen cromo y molibdeno, lo que mejora su resistencia y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas.
Acero al carbono de baja temperatura (ASTM A333):Adecuada para aplicaciones criogénicas, esta aleación puede mantener la ductilidad a temperaturas extremadamente bajas, lo que la hace ideal para sistemas de GNL, transporte de gas natural y almacenamiento de productos químicos refrigerados.
Acero inoxidable (ASTM A312):Los grados de acero inoxidable como 304, 316 y 347 ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia y buena conformabilidad. Se utilizan comúnmente en el procesamiento químico, donde la resistencia a diversos productos químicos es crucial.
API 5L (X42-X70):Los grados API 5L como X42, X52 y X70 se utilizan ampliamente en la industria del petróleo y el gas, en particular para tuberías que transportan petróleo, gas y agua a alta presión. Estos grados son conocidos por su resistencia, tenacidad y soldabilidad.
Acero inoxidable dúplex y súper dúplex (ASTM A790):Los aceros inoxidables dúplex (UNS S31803, S32205) y superdúplex (UNS S32750, S32760) son conocidos por su resistencia superior a la corrosión, en particular en entornos ricos en cloruros, como las plataformas marinas. Estos materiales proporcionan una gran resistencia y una excelente resistencia a las picaduras y al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

2. Compatibilidad con accesorios, bridas, válvulas y sujetadores

La compatibilidad entre las tuberías y otros componentes, como accesorios, bridas, válvulas y pernos, es esencial para garantizar una conexión segura, duradera y sin fugas. A continuación, analizamos cómo se combinan los diferentes materiales en estos componentes.

2.1 Sistemas de tuberías de acero al carbono

Tubería:ASTM A106 (Gr A/B/C) es el estándar para tuberías de acero al carbono de alta temperatura.
Guarniciones:Los accesorios de tubería de acero al carbono generalmente cumplen con la norma ASTM A234 Gr WPB para configuraciones soldadas.
Bridas:ASTM A105 es la norma ideal para bridas de acero al carbono forjado.
Válvulas:Las válvulas ASTM A216 Gr WCB son compatibles con tuberías de acero al carbono, ofreciendo durabilidad y rendimiento a alta presión.
Sujetadores:Los pernos y tuercas ASTM A193 Gr B7 y A194 Gr 2H se utilizan normalmente para asegurar las bridas y otras conexiones en sistemas de acero al carbono.

2.2 Sistemas de tuberías de acero aleado (servicio de alta temperatura)

Tubería:ASTM A335 (Gr P1, P11, P22) es un producto básico para tuberías de alta temperatura en refinerías y plantas de energía.
Guarniciones:Los accesorios de acero aleado fabricados según la serie ASTM A234 WP ofrecen buena soldabilidad y combinan con las tuberías de la serie P.
Bridas:ASTM A182 Gr F11 o F22 son comunes para el material de las bridas, dependiendo del grado de la tubería.
Válvulas:Para aleaciones de alta temperatura, las válvulas ASTM A217 Gr WC6 o WC9 proporcionan un rendimiento confiable.
Sujetadores:ASTM A193 Gr B7 con tuercas A194 Gr 2H es una combinación típica para aplicaciones de acero de aleación.

2.3 Acero de aleación de baja temperatura

Tubería:ASTM A333 (Gr 6 y 3) para aplicaciones de hasta -45 °C, a menudo utilizado en entornos criogénicos.
Guarniciones:ASTM A420 Gr WPL6 y WPL3 son accesorios de baja temperatura compatibles con tuberías A333.
Bridas:Las bridas ASTM A350 Gr LF2/LF3 se utilizan junto con tuberías de baja temperatura.
Válvulas:Las válvulas ASTM A352 Gr LCB o LC3 están diseñadas para servicio a baja temperatura.
Sujetadores:Los pernos ASTM A320 Gr L7 y las tuercas A194 Gr 7 garantizan conexiones duraderas a bajas temperaturas.

2.4 Sistemas de tuberías de acero inoxidable

Tubería:El acero inoxidable austenítico, como ASTM A312 Gr TP304 y TP316, es ideal para sistemas resistentes a la corrosión.
Guarniciones:Los accesorios ASTM A403 (WP304/WP316) se utilizan ampliamente con tuberías de acero inoxidable para aplicaciones químicas y marinas.
Bridas:Las bridas ASTM A182 Gr F304/F316 complementan los materiales de las tuberías.
Válvulas:Las válvulas A182 Gr F304/F316 son altamente resistentes a medios corrosivos, lo que las hace adecuadas para plantas químicas y entornos marinos.
Sujetadores:Los pernos ASTM A193 Gr B8/B8M con tuercas A194 Gr 8/8M son apropiados para conjuntos de acero inoxidable, lo que garantiza la resistencia a la corrosión.

2.5 Grados API 5L para oleoductos y gasoductos

Tubería:Los grados API 5L X42, X52, X65 y X70 proporcionan alta resistencia, flexibilidad y tenacidad para oleoductos y gasoductos, especialmente en aplicaciones terrestres y marinas.
Guarniciones:Los accesorios de alto rendimiento, como ASTM A860 Gr WPHY (42-70), igualan la resistencia de las tuberías API 5L.
Bridas:Las bridas ASTM A694 Gr F42 a F70 son adecuadas para tuberías de alta presión.
Válvulas:Las válvulas API 6D y ASTM A216 Gr WCB/WC6 son estándar en estos entornos de alta presión.
Sujetadores:Los pernos que cumplen con ASTM A193 Gr B7 y las tuercas que cumplen con ASTM A194 Gr 2H garantizan conexiones seguras y de alta presión.

2.6 Sistemas de acero inoxidable dúplex y súper dúplex

Tubería:Las tuberías de acero inoxidable dúplex (UNS S31803/S32205) y súper dúplex (UNS S32750/S32760) son altamente resistentes a la corrosión general y localizada en entornos de cloruro, lo que las hace ideales para la producción de petróleo en alta mar y plantas de desalinización.
Guarniciones:Los accesorios ASTM A815 Gr WP31803 y WP32750 ofrecen resistencia a la corrosión y resistencia mecánica coincidentes.
Bridas:Las bridas ASTM A182 Gr F51/F53 son estándar para sistemas dúplex.
Válvulas:Las válvulas dúplex, como la ASTM A182 Gr F51/F55, proporcionan una resistencia superior a las picaduras.
Sujetadores:Los pernos ASTM A193 Gr B7/B8M de alta resistencia y las tuercas ASTM A194 Gr 7/8M se utilizan comúnmente.

Tabla de compatibilidad de materiales de tuberías

Material	Tubería	Guarniciones	Bridas	Válvulas	Pernos y tuercas
Acero carbono	A106 Grado A A106 Grado B A106 Grado C	A234 WPA A234 WPB A234 PCM	A105	A216 WCB	A193 Grado B7 A194 Grado 2H
Aleación de acero al carbono de alta temperatura	A335 P1 A335 P11 A335 P12 A335 P22 A335 P5 A335 P9 A335 P91 A225 P92	A234 WP1 A234 WP11 A234 WP12 A234 WP22 A234 WP5 A234 WP9 A234 WP91 A234 WP92	A182 F1 A182 F11 A182 F12 A182 F22 A182 F5 A182 F9 A182 F91 A182 F92	A217 WC1 A217 WC11 A217 WC12 A217 WC22 A217 WC5 A217 WC9 A217 WC91 A217 WC92	A193 Grado B7 A194 Grado 2H
Acero al carbono de baja temperatura	A333 Grado 6 A333 Grado 3 A333 Gr.1	A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1	A350 LF6 A350 LF3 A350 LF1	A352 LC6 A352 LC3 A352 LC1	A320 Clase L7 A194 Grado 7
Acero inoxidable austenítico	A312 TP304 A312 TP316 A312 TP321 A312 TP347	A403 WP304 A403 WP316 A403 WP321 A403 WP347	A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347	A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347	A193 Grado B8 A194 Grado 8
Tubería de línea API 5L	API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 API 5L X56 API 5L X60 API 5L X65 API 5L X70	A860 WPHY42 A860 WPHY46 A860 WPHY52 A860 WPHY56 A860 WPHY60 A860 WPHY65 A860 WPHY70	A694 F42 A694 F46 A694 F52 A694 F56 A694 F60 A694 F65 A694 F70	API 6D A216 WCB	A193 Grado B7 A194 Grado 2H
Acero inoxidable dúplex	A790 UNS-S31803 A790 UNS-S32205	A815 WP31803 A815 WP32205	A182 F51 A182 F60	A182 F51 A182 F60	A193 Grado B7 A194 Grado 7
Acero inoxidable súper dúplex	A790 UNS-S32750 A790 UNS-S32760	A815 WPS32750 A815 WPS32760	A182 F53 A182 F55	A182 F53 A182 F55	A193 Grado B8M A194 Grado 8M

3. Consideraciones clave para la selección de materiales

Temperatura:Las aplicaciones de alta temperatura exigen materiales que puedan mantener las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas, como ASTM A335 para aleaciones de acero o aceros inoxidables dúplex A790.
Ambiente corrosivo:Las aplicaciones de procesamiento químico y en alta mar implican exposición a sustancias altamente corrosivas como cloruros, ácidos y álcalis. El acero inoxidable, las aleaciones dúplex y superdúplex brindan una excelente resistencia a estos entornos.
Presión:Los entornos de alta presión, como los oleoductos y gasoductos, requieren materiales como los grados API 5L combinados con accesorios, válvulas y sujetadores de alto rendimiento.
Resiliencia a bajas temperaturas:Los sistemas criogénicos o refrigerados, como los que manejan GNL, requieren materiales como ASTM A333 que conservan su tenacidad a bajas temperaturas.

4. Conclusión

En las industrias de petróleo y gas, procesamiento químico y minería, la selección adecuada de materiales para los sistemas de tuberías es un aspecto fundamental para la confiabilidad y seguridad del sistema. Comprender la compatibilidad entre tuberías, accesorios, bridas, válvulas y sujetadores garantiza la durabilidad y el rendimiento de todo el sistema. Al utilizar materiales como API 5L, ASTM A106, A335, A312 y aceros inoxidables dúplex, puede combinar los componentes adecuados con sus requisitos operativos específicos, lo que garantiza la longevidad y minimiza el tiempo de inactividad debido a la corrosión o fallas mecánicas.

Al seleccionar materiales, consulte siempre con expertos e ingenieros en materiales para evaluar las necesidades precisas de su aplicación, teniendo en cuenta la presión, la temperatura, la exposición a la corrosión y las tensiones mecánicas.