Por qué la tubería laminada en frío API 5L X52 plantea una pregunta sobre el tratamiento térmico
API 5L X52, escrito como L360 en ISO 3183, es un grado de tubería de carbono-manganeso con un límite elástico mínimo especificado de 359 MPa o 52 ksi. Los tubos de este grado normalmente se producen mediante perforación sin costura, soldadura por resistencia eléctrica, soldadura por arco sumergido o soldadura en espiral y se entregan -laminados, normalizados, normalizados más templados o templados y revenidos. El laminado en frío, el estirado en frío y el peregrinaje en frío se utilizan principalmente para tubos de precisión, barriles de cilindros hidráulicos y componentes mecánicos mecanizados, donde la estrecha tolerancia de la pared y una superficie lisa importan más que el rango dimensional de una tubería de transmisión.
Debido a que el trabajo en frío aumenta la resistencia al tiempo que reduce la ductilidad, los ingenieros de procesos a menudo preguntan si un tubo X52 laminado en frío aún puede tratarse térmicamente y si el tratamiento destruye la identidad de calidad del material. El tratamiento térmico es técnicamente posible en todos los casos, pero debe seleccionarse según las condiciones de entrega indicadas en las especificaciones de compra y no únicamente según las condiciones de laminado en frío.
Métodos de tratamiento térmico aplicados a tuberías de acero al carbono
Predominan cuatro tratamientos clásicos y cada uno actúa de forma diferente sobre un producto trabajado en frío.
Recocido:la tubería se calienta por encima del rango crítico, se mantiene hasta que la estructura sea uniforme y se enfría lentamente en el horno. La dureza disminuye, la plasticidad aumenta y la estructura trabajada en frío recristaliza por completo.
Normalizando:la tubería se calienta por encima del rango crítico y se enfría en aire en calma. El resultado es una estructura de grano de ferrita-perlita más fina y uniforme, con una inversión completa del endurecimiento por trabajo en frío.
Temple:El calentamiento rápido por encima del rango crítico seguido de enfriamiento con agua o polímero produce una estructura martensítica dura. Rara vez se aplica solo a tuberías, porque una estructura martensítica sin templar tiene poca tenacidad.
Templado:recalentar una tubería templada a una temperatura controlada por debajo del rango crítico para aliviar la tensión de enfriamiento y restaurar la tenacidad. El enfriamiento seguido de revenido es la ruta estándar para los niveles más altos de resistencia API 5L.
Ventanas de proceso típicas y efectos resultantes
| Tratamiento | Temperatura típica | Enfriamiento | Efecto sobre tubería laminada en frío |
|---|---|---|---|
| recocido completo | 800-900 grados C | Horno | Recristalización completa, menor dureza, mejor conformabilidad |
| Normalizando | 870-920 grados C | aire quieto | Estructura uniforme de grano fino, resistencia moderada. |
| aliviar el estrés | 550-650 grados C | Aire | Alivia la tensión residual con una pérdida limitada de resistencia al trabajo en frío. |
| Temple | 850-900 grados C | Agua o polímero | Estructura martensítica, máxima dureza. |
| Apagar y templar | 850-900 y luego 550-680 grados C | Agua, luego aire | Fuerza y dureza equilibradas |
Las cifras anteriores son los rangos habituales de taller para tuberías de acero al carbono-manganeso. El requisito de control nunca es sólo la temperatura sino el procedimiento cualificado, el tiempo de mantenimiento, la velocidad de enfriamiento y las pruebas de propiedades realizadas en la tubería tratada.
Requisitos de condiciones de entrega en API 5L e ISO 3183
API 5L separa los niveles de especificación del producto. La tubería PSL1 se pide únicamente por grado. La tubería PSL2 debe pedirse con un grado y una condición de entrega, expresada como X52N para normalizada, X52Q para templada y revenida, o X52M para laminada termomecánica. Cuando se aplica un tratamiento térmico después del conformado, el fabricante debe demostrar que la tubería terminada aún cumple con los requisitos de propiedades mecánicas del grado solicitado y las condiciones de entrega, incluido el rango de límite elástico, el rango de resistencia a la tracción, el alargamiento y, cuando se especifique, la tenacidad al impacto.
Ese es el límite práctico para el X52 laminado en frío. Un tubo laminado en frío recocido o normalizado pierde la resistencia aportada por el trabajo en frío y vuelve a las propiedades del acero base. Para alcanzar un límite elástico mínimo de 359 MPa después del recocido, la química y el tratamiento deben seleccionarse juntos, y el resultado debe probarse mediante pruebas de tracción e impacto en lugar de asumirse a partir de la condición laminada en frío.
Guía práctica para compradores e ingenieros de procesos
Solicite las condiciones de entrega explícitamente. Si se supone que la resistencia proviene del tratamiento térmico, especifique X52Q o X52N en lugar de un producto laminado en frío.
Utilice alivio de tensión en lugar de recocido completo cuando el objetivo sea solo reducir la tensión residual después del trabajo en frío y al mismo tiempo preservar la mayor parte de la resistencia del trabajo en frío.
Evite tratar acero al carbono-manganeso trabajado en frío en una ventana de 200 a 350 grados C, donde el envejecimiento por deformación y la fragilidad azul pueden reducir la tenacidad sin ningún cambio visible en la apariencia.
Confirme las propiedades finales mediante pruebas de tracción e impacto en la tubería tratada térmicamente, no transponiendo valores del certificado de fabricación del metal base.
Registre el procedimiento calificado con el número de serie para que se puedan reproducir las órdenes repetidas.
Preguntas frecuentes
P: ¿Se puede tratar térmicamente la tubería laminada en frío X52 y seguir vendiéndose como X52?
Sí, pero no automáticamente. El recocido y la normalización recristalizan la estructura trabajada en frío, por lo que se pierde la resistencia obtenida mediante la laminación en frío. La tubería debe probarse según el grado solicitado y las condiciones de entrega antes de poder marcarla como X52.
P: ¿Qué tratamiento térmico es mejor para un tubo X52 laminado en frío?
Depende del propósito. El alivio de tensión a 550-650 grados C se utiliza cuando el problema es la tensión residual y se debe conservar la resistencia. La normalización a 870-920 grados C se utiliza cuando una estructura uniforme y propiedades predecibles son más importantes que una alta resistencia.
P: ¿El tratamiento térmico cambia la composición química del acero?
No. El tratamiento térmico cambia la microestructura y por tanto las propiedades mecánicas, pero la composición química del acero permanece como se especifica en el análisis térmico. Sólo es necesario controlar la oxidación superficial y la descarburación.
P: ¿Qué propiedades se deben verificar después del tratamiento térmico?
Resistencia a la tracción, límite elástico y alargamiento de una pieza de prueba tomada de la tubería tratada, además de tenacidad al impacto cuando la especificación lo requiera. La prueba de dureza es una comprobación complementaria útil de la uniformidad a lo largo de la longitud.
P: ¿El enfriamiento y revenido son adecuados para la tubería X52?
Sí. La entrega templada y revenida, denominada X52Q, es una opción API 5L reconocida. Normalmente lo lleva a cabo la fábrica de tubos según un procedimiento calificado y no como una operación secundaria en el tubo laminado en frío terminado.
P: ¿Se pueden doblar o soldar tuberías tratadas térmicamente después?
Sí, con cuidado. La soldadura introduce una nueva zona afectada por el calor cuyas propiedades difieren del cuerpo de la tubería tratada, por lo que normalmente se requiere una calificación del procedimiento de soldadura y, para líneas críticas, un tratamiento térmico local posterior a la soldadura.
