Especificaciones de los tubos de acero inoxidable ASTM A312

Ámbito de aplicación

Esta norma se aplica a las tuberías de acero austenítico sin costura y soldadas longitudinalmente, destinadas a un funcionamiento a altas temperaturas y en entornos corrosivos en general.

Nota 1: Cuando se requiere que el índice de la prueba de impacto a baja temperatura alcance una energía absorbida de 15 pies por libra (20 julios) o una expansión lateral de 15 milésimas de pulgada, algunas tuberías de acero inoxidable austenítico incluidas en esta norma han sido aceptadas por las especificaciones pertinentes para recipientes a presión o tuberías, por lo que no se requiere la prueba de impacto real. Por ejemplo, los grados 304, 304L y 347 han sido reconocidos por el Código de Recipientes a Presión de la ASME y el Código ANSI B31.3 de Tuberías para Equipo Químico y de Refinación de Petróleo. Cuando se utilizan a bajas temperaturas —425 °F (–250 °C)—, no es necesario pasar la prueba de impacto para su identificación. Otros grados de acero inoxidable AISI generalmente no requieren prueba de impacto cuando se utilizan a temperaturas tan bajas como –325 °F (-200 °C). En algunos casos, puede ser necesaria la prueba de impacto. Por ejemplo, en el caso de tuberías de acero con un contenido de cromo o níquel que exceda los límites del rango AISI y un contenido de carbono superior a 0. Cuando se utilicen tuberías de acero 10% a temperaturas inferiores a –50 °F (-46 °C), se deberán realizar pruebas de impacto de acuerdo con las disposiciones de la Sección I de las normas ASME.

Los grados TP304H, TP309H, TP309HCb, TP310H, TP310HCb, TP310H, TP310HCb, TP316H, TP321H, TP347H y TP348H son las calidades mejoradas de TP304, TP309Cb, TP309S, TP310Cb, TP310S, TP316, TP321, TP347 y TP348, diseñadas para su uso en la industria de altas temperaturas

Esta norma especifica requisitos complementarios selectivos para tubos de acero que requieren más pruebas. Estos requisitos complementarios proponen algunas pruebas adicionales. Si es necesario, se puede especificar una o más de ellas en el pedido.

En la tabla adjunta a esta norma se enumeran las dimensiones de los tubos de acero inoxidable sin costura, los tubos de acero soldados y los tubos de acero soldados, de acuerdo con la norma ANSI B36.19. Se pueden suministrar tubos de acero de otras dimensiones siempre y cuando cumplan con todos los requisitos de esta norma.

Los valores expresados en unidades del sistema pulgada-libra y en unidades del Sistema Internacional (métricas) se consideran valores estándar, respectivamente. Las unidades en el texto y en la tabla se indican entre paréntesis. Los valores indicados por cada sistema de unidades no son valores exactamente equivalentes. Por lo tanto, cada sistema de unidades debe utilizarse por separado. Si se mezclan los valores de los dos sistemas de unidades, no cumplirán con las normas ASTM. Si en el pedido no se especifica el número de norma con la letra M, se suministrará en unidades de pulgadas-libras.

Nota 2: En esta norma, el código NPS (tamaño nominal de tubería de acero), sin especificación de tamaño, ha sustituido a términos tradicionales como “diámetro nominal”, “tamaño” y “tamaño nominal”.”

Documentos aplicables

Normas ASTM:

• A262 Método de ensayo para determinar la susceptibilidad a la corrosión intergranular del acero inoxidable austenítico
• A370 Métodos y definiciones para el ensayo de las propiedades mecánicas del acero
• [A530/A530M: Tubos especiales de carbono y acero aleado. Requisitos generales]
• E112 Método para determinar el tamaño promedio de grano
• E381 Método para la prueba de macrograbado, la inspección y la clasificación del acero (incluidas barras, palanquillas y acero forjado)
• E527 Práctica recomendada para la numeración de metales y aleaciones (UNS)

Normas ANSI:

• B1.20.1 Roscas para tubos de acero de uso general
• B36.10 Tubos de acero maleable soldados y sin costura
• B36.19 Tubo de acero inoxidable

Estándares de AWS

• A5.9 Requisitos generales para alambres y varillas de soldadura de acero al cromo y al cromo-níquel resistentes a la corrosión.

Los tubos de acero suministrados de conformidad con esta norma deberán cumplir con los requisitos aplicables de la edición vigente de la norma ASTM A450/A450M, a menos que se especifique lo contrario.

Contenido de suministro

El pedido de tubos de acero realizado de acuerdo con esta norma deberá incluir los siguientes datos, según sea necesario, y los tubos de acero solicitados deberán describirse adecuadamente con las especificaciones correspondientes:

• Cantidad (pies, metros o piezas)
• Denominación de la tubería de acero (tubería de acero austenítico)
• Proceso (sin costura o soldado)
• Marca (Tabla 1)
• Tamaño (NPS o diámetro exterior y número de serie o promedio)
• Longitud (fija o variable) Sección 10
• Acabado (la sección final de la norma ASTM A530/A530M)
• Requisitos opcionales (Sección 7)
• Informe de ensayo requerido (sección de la norma ASTM A530/A530M relativa al certificado de conformidad)
• Número de norma ASTM
• Requisitos especiales o cualquier requisito complementario seleccionado, o ambos.

Proceso de fabricación de materiales

Proceso de fabricación

• Los tubos de acero deberán fabricarse mediante un proceso de producción sin costura o mediante un proceso de soldadura automática sin metal de aportación durante la soldadura
• Los tubos de acero soldados de tamaño igual o menor que NPS 14 deberán tener una sola soldadura longitudinal. Los tubos de acero de tamaño mayor que NPS 14 podrán fabricarse mediante el conformado y la soldadura de dos tiras de tubo soldadas longitudinalmente, con el consentimiento del solicitante. Cada soldadura deberá someterse a pruebas, inspecciones o procesamiento.
• Dependiendo de la decisión del fabricante, las tuberías de acero pueden suministrarse mediante procesamiento en caliente o en frío
• La tubería de acero deberá estar libre de incrustaciones y partículas de hierro extrañas. Todas las tuberías de acero que hayan sido sometidas a un recocido brillante no necesitan decapado, granallado ni acabado superficial. El solicitante puede exigir un tratamiento de pasivación.

Tratamiento térmico

• Todos los tubos de acero se entregarán en estado de tratamiento térmico. Excepto en el caso de los tubos de acero de grado H, S30815, S31272 y S31254, el método de tratamiento térmico consiste en calentar los tubos de acero a una temperatura no inferior a 1900F (1040 °C) y, a continuación, enfriarlos rápidamente en agua o mediante otros métodos
• Todos los tubos de acero retorcidos H se entregarán en estado de tratamiento térmico de solución. Si se realiza un procesamiento rápido durante el proceso de fabricación, la temperatura mínima de tratamiento de solución de los tubos de acero de los grados TP321H, TP347H y TP348H será de 2000 °F (1100 °C), mientras que la de los tubos de acero de los grados TP304H y TP316H será de 1900 °F (1040 °C) Si los tubos de acero de grado H se laminan en caliente, la temperatura mínima de tratamiento de solución de los tubos de acero de los grados TP321H, TP347H y TP348H deberá ser de 1925 °F (1050 °C) Para los tubos de acero de los grados TP304H y TP316H, la temperatura mínima de tratamiento de solución será de 1900 °F (1040 °C). La temperatura mínima de tratamiento de solución de los tubos de acero de los grados S30815 y S31272 será de 1900 °F (1040 °C).
• El método de tratamiento térmico de los tubos de acero S31254 consistirá en calentar los tubos a una temperatura no inferior a 2100 °F (1150 °C) y, a continuación, enfriarlos rápidamente en agua o mediante otros métodos.
• Si la temperatura de tratamiento en solución de las tuberías de acero de los grados TP309HCb, TP310HCb, TP321, TP321H, TP347, TP347H, TP348 y TP348H es superior a 1950C, su resistencia a la corrosión intergranular podría verse afectada si en el futuro se exponen a un estado de sensibilización. Si el solicitante así lo dispone, se deberá llevar a cabo un tratamiento de estabilización a baja temperatura o un recocido de solución después del recocido de solución inicial a alta temperatura (véase el Requisito Suplementario S6).

Tamaño del grano

El tamaño de grano de las tuberías de acero de los grados TP309, TP309HCb, TP310H y TP310HCb deberá ser de 6 o más grueso cuando se mida de acuerdo con el método de ensayo de la norma ASTM E112

Composición química

La composición química del acero deberá cumplir con los requisitos especificados en la Tabla 1

Análisis del producto terminado

Cuando así lo solicite el solicitante, el fabricante deberá tomar una pieza en bruto de tubería soldada o material laminado plano de cada horno de acero, o dos de un lote de tuberías de acero, para su análisis. Un lote de tuberías de acero deberá estar compuesto por las siguientes tuberías de acero del mismo tamaño y espesor de pared, producidas por el mismo horno de acero:

• NPS: número de tubos de acero en un lote
• Menos de 2400 piezas o el resto
• 2-5 200 piezas o el resto
• 5 y más de 5 100 piezas o el resto

Los resultados del análisis se comunicarán al solicitante o a su representante y deberán cumplir con lo dispuesto en la Sección 6.

Durante el análisis de los productos terminados especificado en el artículo 7.1, si alguno de los resultados del análisis no cumple con los requisitos especificados en la sección 6, se podrá analizar el horno o el lote de cada pieza en bruto de tubo o tubería de acero, y se aceptarán todas las piezas en bruto de tubo o tuberías de acero que cumplan con los requisitos.

Requisitos relativos a las propiedades de tracción

Las propiedades de tracción de las tuberías de acero deberán cumplir con los requisitos especificados en la Tabla 2

Se requiere la realización de pruebas de propiedades mecánicas y la determinación del tamaño de grano

• Ensayo de tracción transversal y longitudinal – Tomar una muestra de un lote de no más de 100 tubos de acero para un ensayo de tracción. Tomar dos tubos de acero de un lote de más de 100 tubos de acero para el ensayo de tracción.
• Nota 3: Para el ensayo de propiedades mecánicas, el término “lote” se refiere a todos los tubos de acero con el mismo tamaño nominal y espesor de pared (o número de serie) producidos a partir del acero del mismo horno y sometidos al mismo tratamiento térmico final en los dos hornos siguientes: (1) tratamiento térmico en un horno continuo o (2) tratamiento térmico en un horno discontinuo (el horno discontinuo está equipado con un pirómetro de registro automático, y la temperatura se controla automáticamente dentro del rango de 50 °F (30 °C)) Un lote se refiere a (a) cada 200 pies (60 metros) o lo que quede de ellos, o (b) el mismo lote de tubos de acero para el tratamiento térmico en horno
• Prueba de aplanamiento – En el caso de los tubos de acero sometidos a tratamiento térmico en lotes o en hornos, se tomarán 5% de tubos de acero de cada lote de tratamiento térmico para la prueba de aplanamiento. En el caso de los tubos de acero sometidos a tratamiento térmico en hornos continuos, se tomarán 5% de tubos de acero de un lote suficiente para la prueba, pero en ningún caso menos de dos.
• En el caso de las tuberías de acero soldadas, la prueba de flexión de la superficie de guía transversal de la soldadura puede realizarse de acuerdo con el método descrito en el apéndice de la norma ASTM A370 sobre la producción de tubos de acero, en sustitución del ensayo de aplanamiento. Si la ductilidad de la soldadura después de la flexión se considera satisfactoria. La muestra de ensayo se tomará del 5% del lote de tubos de acero, o de la placa de acero de ensayo del mismo material que el tubo de acero. La placa de acero de ensayo se coloca en el extremo del cilindro y se suelda a él, como prolongación de la soldadura longitudinal del tubo de acero
• Prueba hidrostática: salvo que exista una exención especial en el artículo 9.4, cada tubería de acero terminada deberá someterse a una prueba hidráulica de conformidad con la norma ASTM A530/A530M
• Cuando el tamaño de la tubería de acero sea igual o inferior a NPS10, el solicitante podrá eximir los requisitos de la prueba hidráulica tras negociarlo con el fabricante, y deberá realizar una prueba del sistema en lugar de la prueba hidráulica. Cada tubería de acero que no haya sido sometida a la prueba hidráulica del fabricante deberá estar marcada con las letras “NH”.
• Tamaño de grano: tubos de acero de los grados TP309H, TP309HCb, TP310H, TP310HCb y UNS S32615. El tamaño de grano se medirá en el mismo número de tubos de acero que en la prueba de aplanamiento.

Longitud

La longitud del tubo de acero deberá ajustarse a las siguientes normas:

• A menos que se acuerde lo contrario, todos los tamaños de tubos de acero, desde NPS 1/8 hasta NPS 8, pueden suministrarse en longitudes de hasta 24 pies (Nota 4). También se pueden entregar tubos de acero de menor longitud, pero su cantidad y longitud mínima deberán ser determinadas por el fabricante y el solicitante.
• Nota 4: Este valor se utiliza cuando el pedido se basa en el símbolo de unidad inglés de esta norma. Cuando se utilice el símbolo de unidad “M” (métrico) de esta norma como base para el pedido, el valor métrico correspondiente deberá acordarse entre el fabricante y el solicitante.
• Si se requiere un corte a medida, se deberá indicar la medida requerida en el pedido. La longitud del tubo de acero no deberá ser menor que la longitud especificada, ni superar en más de 1/4 de pulgada (6 mm). A menos que se especifique lo contrario, no se permite que los tubos de acero tengan tubos de conexión.

Precisión de mecanizado, calidad de la superficie y aspecto

Los tubos de acero terminados deberán presentar una rectitud razonable y una buena calidad de fabricación. Los defectos pueden eliminarse mediante métodos de investigación, pero el espesor de la pared del tubo de acero no deberá reducirse a un valor inferior al especificado en la Sección 7 de la norma ASTM A530/A530M.

Reparación de soldaduras

• En el caso de tubos de acero con un diámetro igual o mayor que NPS 6 y un espesor nominal de pared igual o mayor que 0.200 pulgadas, la soldadura puede repararse con metal de aportación utilizando el mismo método de soldadura especificado en la sección de la norma ASTM A530/A530M sobre la reparación mediante soldadura de defectos en el acero.
• La longitud de reparación de la soldadura no deberá exceder el 20% de la longitud total de la soldadura
• Para las reparaciones de soldadura, solo se utilizará la soldadura por arco de tungsteno con gas de protección, y se aplicará al mismo tiempo la norma AWS A5. 9 Electrodo desnudo del mismo grado que el tubo de acero inoxidable reparado, según se especifica en la última versión. (Véase la Tabla 3)
• Las tuberías de acero reparadas con metal de aporte deberán llevar marcas uniformes, y dichas marcas e instrucciones también deberán figurar en el certificado de prueba

Marca del producto terminado

Además de las marcas especificadas en la norma ASTM A530/A530M, también se deberán marcar las marcas propias del fabricante (como la marca NH del artículo 9.4. En el caso de las tuberías de acero de los grados TP304H, TP316H, TP321H, TP347H, TP348H y S30815, también se deben incluir en las marcas el número de horneada y el número de lote del tratamiento térmico. Si así se especifica en el pedido, también se deberá indicar el peso de los tubos de acero de diámetro mayor que NP54.

Requisitos adicionales para tuberías de acero que requieren una atención especial

Uno o más de los siguientes requisitos complementarios se aplicarán únicamente cuando se indiquen explícitamente en el pedido. El solicitante puede especificar tiempos de prueba y análisis distintos a los indicados en los requisitos complementarios. Las disposiciones relativas a la reinspección y al reprocesamiento que figuran en los requisitos complementarios también pueden modificarse cuando así lo acuerden el solicitante y el fabricante.

Análisis del producto terminado

• Para las tuberías de acero de NPS 5 o más, se tomará una muestra representativa y se realizará un análisis del producto terminado por cada 10 tuberías de acero, o bien una tubería de acero del resto de cada horno.
• Para las tuberías de acero de menos de NPS 5, se tomarán 10 tuberías de acero de cada lote de acero o 10% de tuberías de acero de cada lote de acero (lo que sea menor) para el análisis del producto terminado.
• Cualquier tubería de acero cuya composición química no cumpla con lo dispuesto en la Sección 6 será rechazada de antemano

Ensayo de tracción transversal

• Toma 10% de tubos de acero de cada horno y realiza una prueba de tracción transversal en un extremo. Esto solo se aplica a los tubos de acero de NPS 8 o más.
• Si la muestra de cualquier tubería de acero no cumple con los requisitos especificados de resistencia a la tracción, dicha tubería de acero deberá ser rechazada

Prueba de aplanamiento

Las muestras se cortarán de un extremo o de ambos extremos de cada tubería de acero para el ensayo de aplanamiento especificado en la norma ASTM A530/A530M. El ensayo también puede realizarse con un cabezal de corte para tuberías de acero. Si se especifica este requisito complementario, también se deberá especificar de antemano el número de ensayos para cada tubería de acero. Antes de que se complete con éxito el primer paso del ensayo de aplanamiento de cualquier tubo de acero, si el tubo no cumple con los requisitos debido a falta de tenacidad, deberá descartarse de acuerdo con la norma ASTM.

TABLA 1 Requisitos químicos

• a. Nueva designación establecida de conformidad con la Práctica E 527 y la norma SAE J1086.

• b. Máximo, a menos que se indique lo contrario.

• c. El método de análisis del nitrógeno se acordará entre el comprador y el fabricante.

• d. Para las tuberías soldadas de los tipos TP316, TP316N, TP316LN y TP316H, el rango de níquel deberá estar entre 10,0 y 14,0

• e. En el caso de diámetros pequeños o paredes delgadas, o ambos, en los que se requieran muchas pasadas de embutición, es necesario utilizar un acero al carbono con un máximo de 0.040%.
•   en los grados TP304L y TP316L. Los tubos de diámetro exterior pequeño se definen como aquellos que miden menos de 0.500 pulgadas [12.7 mm] en
•   tubos de diámetro exterior y pared delgada, es decir, aquellos con un espesor promedio de pared inferior a 0,049 pulgadas [1,20 mm] (0,041 [1,10 mm] en     
•   (espesor mínimo de la pared)
• f. El contenido de titanio no deberá ser inferior a cinco veces el contenido de carbono ni superior a 0,7%.
• g. El contenido de titanio no deberá ser inferior a cuatro veces el contenido de carbono ni superior a 0,60%
• h. El contenido de columbio más tantalio no deberá ser inferior a diez veces el contenido de carbono ni superior a 1,00%
• I. El contenido de columbio más tantalio no deberá ser inferior a ocho veces el contenido de carbono ni superior a 1,0%
• j. En el caso de las tuberías soldadas, el contenido máximo de fósforo será de 0,045%
• k. El grado S34751 deberá tener un contenido de columbio (niobio) más tantalio no inferior a 15 veces el contenido de carbono.

TABLA 2 Requisitos de recocido

• A. Nueva designación establecida de conformidad con la Práctica E 527 y la norma SAEJ 1086
• B. Mínimo, a menos que se indique lo contrario.
• C Rápido: La tubería deberá enfriarse con agua o enfriarse rápidamente por otros medios.

TABLA 3 Requisitos de resistencia a la tracción

TABLA X1.1 (continuación)