La diferencia entre tubos de acero inoxidable con costura y tubos de acero inoxidable sin costura

Los tubos de acero inoxidable son materiales de acero cilíndricos largos y huecos, utilizados principalmente en industrias como la petrolera, química, médica, alimentaria, industria ligera, maquinaria e instrumentación para el transporte de tuberías industriales y componentes estructurales mecánicos. Además, se utilizan ampliamente en la fabricación de piezas de maquinaria y estructuras de ingeniería debido a su menor peso al doblarse y soportar resistencia a la torsión. También se utilizan habitualmente en la producción de diversas armas convencionales, cañones de armas, proyectiles, etc.

Concentricidad:
El proceso de fabricación de tubos sin costura implica perforar un orificio en un tocho cuadrado de acero inoxidable a una temperatura de 2200 °F, donde el acero para herramientas se vuelve blando y se forma en espiral a partir del orificio mediante punzonado y trefilado. Esto da como resultado un espesor de pared desigual y una alta excentricidad de la tubería. Por lo tanto, ASTM permite una mayor diferencia en el espesor de la pared en los tubos sin costura en comparación con los tubos con costura. Los tubos de costura están hechos de placas laminadas en frío de precisión (el ancho de cada bobina es de 4 a 5 pies). Estas placas laminadas en frío suelen tener una diferencia máxima de espesor de pared de 0,002 pulgadas. La placa de acero se corta hasta un ancho de πd, donde d es el diámetro exterior de la tubería. La tolerancia del espesor de la pared de los tubos con costura es pequeña y el espesor de la pared alrededor de toda la circunferencia es muy uniforme.

Rendimiento de soldadura:
Generalmente, existe una cierta diferencia en la composición química entre los tubos con costura y los tubos sin costura. El acero utilizado para producir tubos sin costura solo cumple con los requisitos básicos de ASTM, mientras que el acero utilizado para producir tubos con costura contiene composiciones químicas adecuadas para soldar. Por ejemplo, una mezcla de elementos como silicio, azufre, manganeso, oxígeno y ferrita en ciertas proporciones puede producir un metal de soldadura que es fácil de transferir calor durante el proceso de soldadura, asegurando así la fusión completa de toda la costura de soldadura. Los tubos de acero que carecen de estas composiciones químicas, como los tubos sin costura, encontrarán varios factores inestables durante el proceso de soldadura, lo que dificultará su soldadura segura y completa.

Tamaño de grano:
El tamaño de grano del metal está relacionado con la temperatura del tratamiento térmico y el tiempo que se mantiene a esa temperatura. El tamaño de grano de los tubos de acero inoxidable con costura recocida y de los tubos de acero inoxidable sin costura es el mismo. Si el tubo de costura se somete a un tratamiento en frío mínimo, el tamaño de grano del metal de soldadura será menor que el del metal base; de lo contrario, el tamaño del grano será el mismo.

Resistencia de la tubería:
La resistencia de la tubería depende de la composición de la aleación. Por lo tanto, los tubos de acero inoxidable con costura y los tubos de acero inoxidable sin costura con la misma composición de aleación y el mismo tratamiento térmico tienen esencialmente la misma resistencia.

Después de las pruebas de tracción y de vibración tridimensional, el desgarro de las costuras de los tubos de acero inoxidable ocurre principalmente lejos de la soldadura o en la zona afectada por el calor. Esto se debe a que hay menos impurezas y un contenido de nitrógeno ligeramente mayor en la soldadura, lo que da como resultado una mejor resistencia en la soldadura que en otras áreas. Sin embargo, la ASME (Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos) estipula que las tuberías de acero inoxidable con costura solo pueden soportar el 85% de la presión permitida, principalmente porque la recopilación de datos se produjo antes del uso de los equipos de soldadura mejorados que se utilizan actualmente.

ASME especifica que las tuberías de acero inoxidable con costura que pasan pruebas 100% ultrasónicas pueden resistir completamente la presión permitida. De manera similar, Europa y Asia también especifican que las tuberías de acero inoxidable con costura sometidas a pruebas de corrientes parásitas pueden garantizar un rendimiento de soldadura de alta calidad, lo que requiere procedimientos y pruebas legítimos por parte de instituciones autorizadas.

Resistencia a la corrosión:
La resistencia a la corrosión depende de la composición de la aleación. Los tubos de acero inoxidable con costura con la misma composición química que los tubos de acero inoxidable sin costura y los sometidos a un tratamiento térmico completo tienen la misma resistencia a la corrosión. Las pruebas complementarias proporcionadas por ASTM demuestran que la resistencia a la corrosión en la soldadura es equivalente o mejor que la del metal base. En entornos de cloruro ácido, la corrosión en la soldadura de tuberías de acero con costura no tratada térmicamente por completo puede acelerarse, pero esto sólo es necesario para las pruebas de corrosión y el entorno real no es tan severo.

Flexibilidad y Ductilidad:
La ductilidad de la soldadura se puede verificar mediante las siguientes pruebas especificadas por ASTM: doblar a 45°, luego doblar a 90° y aplanar a lo largo de la soldadura; luego invierta la costura del tubo de acero inoxidable y repita los pasos anteriores para doblar la soldadura a un diámetro interior de 180°. El estándar para la calidad de la soldadura es que no se permite desgarro ni separación intergranular bajo un aumento de 40x. El radio de curvatura mínimo de la tubería está controlado por la composición de la aleación, generalmente con un radio de curvatura mínimo de 2d. La condición ideal de soldadura es que la soldadura esté en un estado neutro o compresivo. Además, la tubería debe recocerse para reducir su dureza y mejorar su capacidad de curvatura.

Precio:
El precio de los tubos de acero inoxidable con costura suele ser sólo la mitad que el de los tubos de acero inoxidable sin costura.

Grosor/diámetro de la pared:
Los tubos de acero inoxidable de paredes delgadas con una relación espesor/diámetro de pared pequeña se producen mejor mediante métodos de soldadura, mientras que los tubos de paredes gruesas con una relación espesor/diámetro de pared grande se fabrican mejor mediante métodos de punzonado.

Calidad general:
La calidad de los tubos de acero inoxidable con costura es superior a la de los tubos de acero inoxidable sin costura porque los tubos de acero inoxidable con costura están hechos de placas laminadas en frío inspeccionadas, lo que limita cualquier defecto en la soldadura. Los tubos sin costura, por otro lado, se forman a partir de palanquillas de acero inoxidable mediante punzonado en la cabeza, lo que produce muchos fenómenos de desgarro en la pared del tubo formada por extrusión. Las pruebas de corrientes de Foucault muestran que la tasa de defectos de las tuberías de acero inoxidable con costura suele ser menor que la de las tuberías de acero inoxidable sin costura. Con las pruebas ultrasónicas, el ruido de fondo de las tuberías de acero inoxidable sin costura es tan alto que es difícil detectar defectos, mientras que el ruido de fondo de las tuberías de acero inoxidable con costura es bajo, lo que facilita la búsqueda de defectos.