Los tubos de caldera son un tipo especializado de tuberías diseñadas para operar en entornos de alta temperatura y alta presión. Su función principal es transportar vapor u otros fluidos mientras resisten condiciones extremas, como temperaturas elevadas, presiones internas y vapor de agua corrosiva. Los tubos de caldera se pueden fabricar como sin costuras o soldados, con tubos sin costuras favorecidos para su presión superior y resistencia a la temperatura.
Las especificaciones del tubo generalmente se definen por el diámetro exterior (o longitud lateral) y el grosor de la pared, y van desde tamaños capilares finos hasta tubos de gran diámetro que miden varios metros de ancho. Estos tubos se usan ampliamente en calderas industriales, intercambiadores de calor, centrales eléctricas y equipos térmicos relacionados, donde sirven como componentes críticos. Según el rendimiento de la temperatura, los tubos de caldera se clasifican en tubos generales de caldera y tubos de calderas de alta presión.
Requisitos de rendimiento para materiales de tubo de caldera
Para garantizar un rendimiento seguro y duradero, los tubos de caldera deben cumplir con varios criterios de materiales:
Resistencia a alta temperatura y durabilidad
Los tubos de caldera de alta presión se expusen rutinariamente al estrés térmico y mecánico extremo. Estos tubos deben ofrecer:
Excelente resistencia a la fluencia
Alta oxidación y resistencia a la corrosión
Estabilidad estructural a largo plazo
Se espera que estas tuberías mantengan el rendimiento durante 10 a 20 años, o incluso más, bajo exposición continua a gas caliente, erosión de vapor y presión fluctuante.
Conductividad térmica
La transferencia de calor eficiente es vital en aplicaciones de calderas. La conductividad térmica del material del tubo, así como el grosor de la pared, el diámetro y el gradiente de temperatura, influyen directamente en el rendimiento del intercambio de calor. Esto es especialmente crítico en los sistemas de sobrecalentador y recalentadores.
Cumplimiento de los estándares internacionales
Los materiales del tubo de la caldera deben adherirse a los estándares establecidos de seguridad y calidad, como las regulaciones ASTM, ASME o EN.
Estándares comunes de ASTM/ASME para tubos de caldera
ASTM A192 / A192M
Tubos de caldera de acero de carbono sin costuras para servicios de alta presión.
ASTM A210 / A210M
Tubos de acero de carbono medio sin costuras para calderas y sobrecalentadores.
ASTM A213 / A213M
Tubos de acero de aleación ferrítica y austenítica sin costura para un servicio de alta temperatura en calderas e intercambiadores de calor.
ASTM A335 / A335M
Tubos de acero de aleación ferrítica sin costura para aplicaciones de alta temperatura, particularmente en tuberías de vapor.
ASTM A450 / A450M
Especificaciones generales para caldera de acero de carbono sin costuras y tubos de sobrecalentador.
ASTM A178 / ASME SA178
Los tubos de acero de carbono y de carbono-manganeso solucionados por resistencia para calderas, sobrecalentadores y fugas.
Grado A: acero bajo en carbono
Grado C: Acero de carbono medio
Grado D: acero de carbono-manganeso
Asme sa192
Un estándar de tubo de acero de carbono de alta resistencia para el servicio de calderas de alta presión.
Conocido por su alta tracción y resistencia al rendimiento, un buen alargamiento y una excelente resistencia a la presión, los tubos SA192 contienen cantidades controladas de silicio, manganeso, cromo, molibdeno, cobre y níquel para un rendimiento mejorado.
Materiales de tubo de caldera común
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Atributo
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Tubos de caldera de acero al carbono
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Tubos de caldera de acero inoxidable
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Tubos de caldera de acero de aleación
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Composición química
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Hierro y carbono, bajo contenido de carbono (<0.35%)
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Al menos 10.5% de cromo, a menudo con níquel, molibdeno
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Hierro, carbono y varios elementos de aleación (por ejemplo, manganeso, silicio, cromo, níquel)
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Propiedades mecánicas
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Menor fuerza y dureza
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Buena formabilidad; fuerza moderada
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Mayor resistencia, resistencia y resistencia al desgaste
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Resistencia a la corrosión
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Bajo; puede necesitar recubrimientos o forros
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Alto debido a la capa de óxido de cromo
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Bueno a excelente, dependiendo de elementos de aleación
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Aplicaciones
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Temperatura y presión de propósito general, bajo a moderado
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Entornos corrosivos, procesamiento de alimentos, industria química
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Aplicaciones de alta temperatura y alta presión, como en las centrales eléctricas
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Costo y economía
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Costo inicial más bajo; puede requerir más mantenimiento
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Mayor costo inicial; Costo de ciclo de vida potencialmente más bajo
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Varía; puede ser más caro debido al contenido de aleación
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Impacto ambiental y sostenibilidad
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Es posible que se necesite un mantenimiento regular
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Reciclable; bajo mantenimiento
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Varía; Algunas aleaciones son altamente reciclables
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Esperanza de vida
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Vida más corta si no está protegida correctamente contra la corrosión
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Vida útil más larga debido a las propiedades de autocuración y la resistencia a la corrosión
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Larga vida útil, especialmente en entornos hostiles; depende de la composición de aleación
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Componentes y materiales de tubo de caldera utilizados:
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Componente de la caldera
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Descripción de la función
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Material típico utilizado
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Tubos de pared de agua
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Principal superficie de recepción de calor alrededor del horno.
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Acero carbono
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Tubos de convección
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Mejoramiento adicional de líquido en el área de convección de la caldera.
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Acero al carbono o acero de aleación
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Tubos downcomer
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Transporta agua desde el tambor de vapor hasta el Downcomer.
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Acero carbono
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Encabezado (coleccionista)
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Recoge y distribuye agua de la caldera; No típicamente expuesto al calor radiante.
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Acero al carbono o acero inoxidable
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Tubos sobrantes
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Caliente el vapor saturado en vapor sobrecalentado, mejorando la calidad del vapor.
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Acero aleado
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Tubos economizadores
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Use el calor residual de los gases de escape para aumentar la temperatura del agua de alimentación.
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Acero al carbono o acero de aleación
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