Los tubos de caldera son componentes críticos en los sistemas de calderas, encargados de transportar vapor o agua de alta temperatura y alta presión. Por lo general, están hechos de tuberías sin costuras, valoradas por su fuerza y uniformidad, o tuberías ERW, preferidas por la rentabilidad y la precisión. Una falla del tubo, ya sea sin costuras o ERW, puede comprometer seriamente la seguridad de la caldera e incluso puede dar lugar a accidentes graves. Las razones detrás de las fallas en el tubo de la caldera son complejas y multifactoriales, que implican selección de materiales, diseño, fabricación, operación y mantenimiento. A continuación se muestra un análisis sistemático:
1. Factores relacionados con el material
Defectos en materiales: inclusiones, poros o grietas en el acero aceleran la propagación de grietas en condiciones extremas.
Selección de material inadecuado: si el acero elegido carece de resistencia al calor adecuada, resistencia a la corrosión o resistencia, no puede resistir el entorno de la caldera exigente.
Envejecimiento material: exposición prolongada a alta temperatura y presión degrada la tenacidad, la ductilidad y la resistencia, lo que aumenta el riesgo de fractura.
2. Problemas de diseño
Espesor de la pared inadecuado: si el grosor no coincide con la presión de funcionamiento y la temperatura, los tubos pueden fallar bajo estrés.
Concentración de estrés: transiciones agudas o radios de flexión pequeños crean puntos de estrés localizados donde se inician las grietas.
Negligencia de expansión térmica: la mala asignación para la expansión durante el calentamiento puede generar un estrés interno excesivo.
3. Defectos de fabricación
Fallos de soldadura: la penetración incompleta, la porosidad o las inclusiones de escoria debilitan las articulaciones de soldadura y las grietas desencadenantes.
Daño de trabajo en frío: las tensiones residuales o las microgrietas por flexión o dibujo en frío pueden empeorar bajo calor y presión.
Tratamiento de superficie inadecuado: el acabado inadecuado o los recubrimientos protectores exponen las superficies a la corrosión o debilitan la durabilidad.
4. Problemas operativos
Sobrepresión o sobre-temperatura: exceder los parámetros de diseño acelera la fluencia, la oxidación y el deterioro estructural.
Fatiga térmica: los ciclos de inicio frecuentes o las fluctuaciones de carga causan expansión y contracción repetidas, lo que lleva a grietas de fatiga.
Mal tratamiento de agua: las impurezas, el desequilibrio del pH o el oxígeno en el agua de la caldera causan corrosión, escala o fragilidad de hidrógeno.
5. Deficiencias de mantenimiento
Corrosión: la falta de tratamiento oportuno da como resultado el adelgazamiento de la pared debido a la corrosión de oxígeno, ácido o álcali.
Escala: los depósitos del agua no tratada reducen la eficiencia de la transferencia de calor, causando sobrecalentamiento localizado y ruptura del tubo.
Crecimiento de grietas no detectadas: las pequeñas grietas que quedan sin reparar se expandirán hasta que ocurra la fractura.
Mantenimiento inadecuado: la limpieza infrecuente o el reemplazo retrasado de los componentes envejecidos aceleran el daño.
6. Influencias externas
Daño mecánico: las colisiones, los rasguños o el mal manejo durante la instalación/transporte pueden convertirse en sitios de inicio de grietas.
Corrosión ambiental: la exposición a la humedad, la lluvia ácida o los gases corrosivos aceleran el adelgazamiento de la pared.
Vibración y choque: las tensiones mecánicas externas inducen fatiga localizada y ruptura eventual.
Conclusión
Las fallas en el tubo de la caldera rara vez son causadas por un solo factor; Más bien, resultan de la interacción de la calidad del material, el diseño, la precisión de fabricación, la disciplina operativa y las prácticas de mantenimiento. Un enfoque sistemático, que es esencial para garantizar la seguridad y eficiencia de los sistemas de calderas.
