Importancia del material de los tubos y demanda del sector
Los materiales de las tuberías son una parte importante de los sistemas industriales, de construcción y energéticos, y el rendimiento de los materiales puede afectar directamente a la seguridad y los beneficios de todo el sistema. Por ejemplo, la industria petroquímica utiliza tuberías de acero al carbono resistentes a altas temperaturas para transportar medios a alta temperatura, y en la ingeniería municipal se utilizan tuberías de HDPE para evitar fugas. Sin embargo, los escenarios son muy complejos y cambiantes, por lo que cómo seleccionar científicamente el material adecuado para las tuberías se ha convertido en el mayor reto al que se enfrentan los responsables de la toma de decisiones.
Comparación de tipos de núcleo de material para tuberías y características
Materiales para tubos metálicos
Acero al carbono (ASTM A106): El acero al carbono es muy adecuado para su uso en entornos de alta presión (>10MPa) y alta temperatura (≤450℃), por lo que este material se utiliza mucho en las tuberías de proceso de las refinerías. La resistencia y durabilidad de las tuberías de acero al carbono son excelentes en condiciones extremas, pero deben combinarse con una capa anticorrosión de revestimiento interior para evitar la erosión del medio.
Acero inoxidable (316L): Se utiliza mucho por su excelente composición de aleación de cromo-níquel y su resistencia a la corrosión por iones cloruro. Se utiliza en la elaboración de alimentos, plataformas marinas y otros campos.
Materiales plásticos para tuberías
PVC/CPVC: Este material tiene un coste muy bajo y es muy resistente a los ácidos y álcalis, adecuado para sistemas de vertido de aguas residuales de laboratorio, pero en caso de uso a largo plazo, la temperatura debe controlarse por debajo de 60°C.
HDPE: Este material se utiliza mucho por su gran flexibilidad, por lo que es muy adecuado para su uso en zonas sísmicas, reduciendo el riesgo de daños en las tuberías por catástrofes naturales.
Tuberías de material compuesto
FRP (plástico reforzado con fibra de vidrio): La densidad de este material es muy baja, sólo una cuarta parte de la del acero, lo que reduce la carga estructural y tiene una excelente resistencia a la fatiga.
Factores clave para la selección del material de las tuberías
Análisis del entorno de trabajo
Temperatura y presión : Los tubos de acero al carbono son propensos a la fragilización en entornos de baja temperatura (como a menos de -20 °C), por lo que se recomienda elegir acero inoxidable austenítico o aleaciones con base de níquel en entornos de baja temperatura.
Corrosividad media: Los distintos medios químicos tienen propiedades corrosivas muy diferentes para los materiales. Se recomienda elegir materiales plásticos reforzados con fibra de vidrio (FRP) o polipropileno (PP) para el transporte de sal.
Evaluación de costes y del ciclo de vida
Coste inicial: El coste inicial de PVC es aproximadamente una quinta parte del de las tuberías de acero inoxidable, por lo que pueden elegirse materiales de PVC si el presupuesto es limitado en la fase inicial, pero puede ser necesario sustituir el PVC al cabo de diez años, por lo que los costes de mantenimiento y sustitución subsiguientes también deben considerarse exhaustivamente.
Coste de mantenimiento: Aunque el coste inicial de las tuberías de acero galvanizado es bajo, el coste de mantenimiento es muy elevado para evitar la corrosión, y el coste anual de mantenimiento puede suponer el 15% del coste total.
Requisitos de conformidad
ASME B31.3: El grosor de la pared de la tubería de proceso debe coincidir con la presión de diseño de acuerdo con Sch. No. (como Sch 40/80)
Norma ANSI NPS: El diámetro nominal (por ejemplo, NPS 8 corresponde a un diámetro exterior de 219,1 mm) debe coincidir con las especificaciones de la brida y la válvula.
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