La tubería de acero al carbono sin costura, abreviada como tubería SMLS en las órdenes de compra y los certificados de fábrica, es la especificación de referencia para tuberías de servicios corrosivos, de alta temperatura y de presión crítica. Sin una costura de soldadura que actúe como un posible punto de concentración de tensiones o de inicio de corrosión, las tuberías sin costura ofrecen propiedades mecánicas uniformes en toda su circunferencia. Para los ingenieros que especifican tuberías en refinerías, plantas petroquímicas, centrales eléctricas y sistemas submarinos, las tuberías sin costura suelen ser el punto de partida, no una mejora premium.
ZC Steel Pipe fabrica tubos de acero al carbono sin costura en grados ASTM A106, ASTM A53 Tipo S y API 5L desde nuestra fábrica de la ciudad de Hai'an. Nuestra gama sin costuras cubre NPS ½ a NPS 24 en espesores de pared desde SCH 20 hasta XXH, con trazabilidad completa del material e inspección de terceros disponibles para cada pedido.
CONTENIDO
¿Qué es la tubería sin costura?
Cómo se fabrica la tubería sin costura
Estándares clave para tuberías de acero al carbono sin costura
Comparación de grados: A106, A53, API 5L
Dimensiones, horarios y espesor de pared
Tolerancias: qué esperar
Sin costuras versus soldados (ERW): cuando se aplica cada uno
Opciones de tratamiento térmico
Aplicaciones por industria
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué es la tubería sin costura?
DEFINICIÓN La tubería de acero al carbono sin costura es un tubo de acero fabricado sin costura de soldadura. Se produce perforando en caliente un tocho de acero cilíndrico sólido con un mandril para crear un tubo hueco, que luego se alarga y se reduce al diámetro exterior y al espesor de pared requeridos mediante operaciones de laminado o estirado. No hay juntas, soldaduras ni zonas afectadas por el calor: toda la tubería es una única pieza continua de acero.
El término 'SMLS' (de 'sin costura') aparece como un descriptor de material en dibujos de ingeniería, órdenes de compra e informes de pruebas de fábrica junto con la designación estándar. Cuando vea 'ASTM A106 Gr.B SMLS' o 'API 5L X65 SMLS PSL2', el SMLS le indica que se trata de una tubería sin costura, no ERW o LSAW.
2. Cómo se fabrican los tubos sin costura
Hay dos rutas principales para fabricar tubos de acero al carbono sin costura: el proceso de perforación rotativa de Mannesmann (más común para diámetros más pequeños) y el proceso de prensa/empuje en banco (para diámetros más grandes y paredes pesadas):
Perforación rotatoria (proceso Mannesmann)
Preparación de palanquillas : las palanquillas sólidas y redondas de acero se calientan a aproximadamente 1200 °C (2200 °F) en un horno de solera rotatoria.
Perforación por laminado transversal : el tocho pasa entre rodillos en ángulo y un mandril (tapón de perforación). La acción de laminado transversal crea una tensión helicoidal en el tocho y el tapón abre el centro para formar una cáscara hueca.
Laminado y dimensionado : la cubierta hueca se alarga mediante un molino de pistón o un molino de mandril continuo para reducir el diámetro exterior y el peso. Los molinos de dimensionamiento posteriores lo llevan a las dimensiones finales.
Enderezamiento y corte : la tubería se endereza, se corta a medida y se bisela en los extremos.
Tratamiento térmico (si es necesario) : normalización o enfriamiento y revenido según la norma aplicable.
Pruebas hidrostáticas y de END : inspección ultrasónica, de corrientes parásitas o de fugas de flujo del cuerpo completo de la tubería más prueba hidrostática.
Nota de campo: Tolerancia WT en sin costura
El proceso de perforación rotativa produce inherentemente una variación del espesor de la pared. La tolerancia estándar para tuberías sin costura ASTM A106 y A53 es −12,5% en el espesor de la pared (es decir, la pared puede ser hasta un 12,5% más delgada que el valor nominal en cualquier punto). Esto significa que un tubo de pared de 10 mm puede tener una medida local legítima de 8,75 mm y seguir cumpliendo. Cuando su diseño utiliza un espesor de pared nominal como límite de presión, el margen de ingeniería para esta tolerancia es parte del margen de diseño. Si su cálculo es ajustado, especifique un programa más estricto o agregue un margen de corrosión MT.
3. Normas clave para tuberías de acero al carbono sin costura
| Estándar |
ASME |
Tipo equivalente |
Temperatura máxima de servicio |
Uso primario |
| ASTM A106 Gr.B |
SA-106 Gr.B |
Sólo sin costuras |
1000°F (538°C) |
Refinerías, centrales eléctricas, tuberías de proceso. |
| ASTM A53 Tipo S |
SA-53 Tipo S |
Sólo sin costuras |
450°F (232°C) |
Mecanica general y presion |
| ASTM A333 Gr.6 |
SA-333 Gr.6 |
Sin costura + soldado |
−50 °F (−46 °C) mín. |
Servicio de baja temperatura |
| ASTM A335 P11/P22 |
SA-335 P11/P22 |
Sólo sin costuras |
1100 a 1200 °F (593 a 649 °C) |
Acero aleado de muy alta temperatura |
| API 5L SMLS |
— |
Sólo sin costuras |
~300°F (149°C) |
Oleoductos y gasoductos |
4. Comparación de grados: A106, A53, API 5L
| Grado |
Resistencia a la tracción (min) |
Rendimiento (min) |
Carbono (max) |
Silicio (min) |
Característica clave |
| A106 Grado A |
330MPa |
205MPa |
0,25% |
0,10% |
Alta ductilidad para formar. |
| A106 Grado B |
415MPa |
240MPa |
0,30% |
0,10% |
Grado estándar para alta temperatura |
| A106 Grado C |
485 MPa |
275MPa |
0,35% |
0,10% |
CS de mayor resistencia sin costuras |
| A53 Grado B (Tipo S) |
415MPa |
240MPa |
0,30% |
0,10% |
Presión general, límite inferior de temperatura |
| API 5L Grado B |
415MPa |
245 MPa |
0,28% |
— |
Servicio de tubería, PSL1/PSL2 |
| API 5L X52 SMLS |
460MPa |
360 MPa |
0,28% |
— |
Tubería de media presión |
| API 5L X65 SMLS |
535MPa |
450MPa |
0,28% |
— |
Transmisión de gas a alta presión |
5. Dimensiones, horarios y espesor de pared
Las dimensiones de los tubos de acero al carbono sin costura se ajustan a ASME B36.10M. El rango de programación completo desde SCH 10 hasta Schedule 160 y XXH (Double Extra Heavy) está disponible sin costuras. No todas las cédulas están disponibles comercialmente en todos los tamaños: las cédulas pesadas (SCH 120, 160, XXH) están más disponibles en diámetros más pequeños (NPS 1 a NPS 8).
| NPS |
DE (mm) |
SCH 40 PESO (mm) |
SCH 80 PESO (mm) |
SCH 160 PESO (mm) |
XXH PESO (mm) |
| 1' |
33.4 |
3.38 |
4.55 |
6.35 |
9.09 |
| 1½' |
48.3 |
3.68 |
5.08 |
7.14 |
10.16 |
| 2' |
60.3 |
3.91 |
5.54 |
8.74 |
11.07 |
| 3' |
88.9 |
5.49 |
7.62 |
11.13 |
15.24 |
| 4' |
114.3 |
6.02 |
8.56 |
13.49 |
17.12 |
| 6' |
168.3 |
7.11 |
10.97 |
18.26 |
21.95 |
| 8' |
219.1 |
8.18 |
12.70 |
23.01 |
22.23 |
| 10' |
273.1 |
9.27 |
12.70 |
28.58 |
25.40 |
| 12' |
323.9 |
9.53 |
12.70 |
33.32 |
25.40 |
6. Tolerancias: qué esperar
Los tubos sin costura tienen tolerancias más amplias que los ERW debido a la naturaleza del proceso de perforación en caliente. Comprender estas tolerancias es esencial para el diseño de presión y la planificación de la inspección:
| Parámetro |
ASTM A106/A53 Seamless |
ERW (Referencia) |
| Tolerancia OD (NPS ≥ 1½) |
±0,75 % del diámetro exterior especificado |
±0,75 % del diámetro exterior especificado |
| Espesor de pared (mín.) |
−12,5% del peso nominal |
−10% del peso nominal |
| Rectitud |
Máximo 1/8 pulg. por 10 pies (3,2 mm por 3 m) |
Mismo |
| Excentricidad (variación WT) |
Significativo: inherente al proceso |
Mínimo: controlado por molino |
Punto crítico de ingeniería: tolerancia del −12,5% WT
La tolerancia inferior al −12,5% en el espesor de la pared en tuberías sin costura no es un defecto, es una característica de fabricación esperada escrita en la norma. Los cálculos de diseño de presión que utilizan espesores de pared nominales deben tener en cuenta esto. ASME B31.3 aborda esto a través del margen de tolerancia del molino en la ecuación de diseño de presión. Si su diseño utiliza un espesor de pared mínimo, especifíquelo explícitamente en la orden de compra como una dimensión mínima garantizada, lo que requerirá que el proveedor solicite una pared nominal más pesada para entregar el mínimo.
7. Sin costuras versus soldados (ERW): cuando se aplica cada uno
| El factor |
que especifica que los REG continuos |
son aceptables |
| Temperatura de servicio |
Por encima de 400 °F (204 °C) |
Por debajo de 400°F (204°C) |
| Presión de funcionamiento |
Servicio crítico y de muy alta presión |
Presión moderada, servicio de distribución. |
| H₂S / servicio amargo |
Preferido para servicio amargo crítico |
REG normalizados PSL2: aceptable |
| Carga cíclica |
Cargas severas de vibración o fatiga. |
Carga moderada/estática |
| Requisito de especificaciones del proyecto |
Mandatos de código o especificaciones sin interrupciones |
El código o especificación acepta soldadura |
| Diámetro pequeño (NPS ≤ 2') |
A menudo más económico que los REG |
REG disponibles pero competitivos sin fisuras |
| Diámetro grande (NPS ≥ 16') |
LSAW (no SMLS) para OD grandes |
LSAW o SSAW para OD grandes |
| Costo |
Más alto (prima del 15% al 35% sobre los REG) |
Más bajo |
Información de ingeniería: la opción perfecta sin costuras en diámetros pequeños
Para NPS 2 e inferiores, las tuberías sin costura suelen ser la opción predeterminada no por los requisitos de presión sino por el costo. En diámetros pequeños, la prima de precio de los productos sin costura sobre los ERW se reduce significativamente, y la simplicidad de adquisición de pedir todo sin costuras (especificación de material única, proveedor único) a menudo supera el ahorro de costos marginales que supone cambiar a ERW para líneas de baja presión. Muchos contratistas de EPC utilizan de forma predeterminada la conexión perfecta para todos los NPS ≤ 2 en las plantas de proceso, independientemente de la clase de presión.
8. Opciones de tratamiento térmico
| de tratamiento |
del proceso |
Efecto |
Cuándo especificar |
| Acabado en caliente (HF) |
Laminado procedente del laminador de acabado por encima de la temperatura de transformación |
Condición estándar según A106 |
Predeterminado a menos que se especifique lo contrario |
| Normalizado (N) |
Recalentar por encima de Ac3, enfriar al aire |
Grano uniforme, tensión residual reducida |
Servicio amargo, paredes gruesas, baja temperatura. |
| Templado y Templado (QT) |
Enfriamiento rápido + revenido a temperatura especificada |
Mayor resistencia y tenacidad |
API 5L grados superiores (X52+) |
| Alivio del estrés (SR) |
Recocido subcrítico: calentar y luego enfriar lentamente |
Reduce el estrés residual sin cambiar el grano. |
Tubo de precisión, tubo estirado en frío |
9. Aplicaciones por industria
Tuberías de procesos de refinería y petroquímica
Las tuberías sin costura ASTM A106 Grado B son la columna vertebral de las tuberías de proceso en destilación de crudo, hidrotratadores, unidades FCC y reformadores. Temperaturas de 300 °F a 900 °F y presiones de 150 psi a más de 3000 psi exigen las propiedades uniformes y la tensión permitida a alta temperatura de los tubos de acero al carbono sin costura.
Generación de energía
SA-106 Grado B sin costura (designación ASME) es el material de batalla para cabezales de vapor, líneas de drenaje y tuberías auxiliares en plantas de energía de carbón y gas según ASME B31.1. Hasta aproximadamente 900 °F, sigue siendo la opción económica de acero al carbono antes de que sea necesario el cromo-molibdeno.
Petróleo y gas: pozo y procesamiento
La tubería de línea sin costura API 5L (Grado B a X65) se especifica para líneas de recolección, tuberías de pozo e interconexiones de instalaciones de procesamiento donde la presión operativa, el contenido de H₂S o CO₂ hacen que los REG sean indeseables. ASTM A106 o API 5L sin costuras también se utiliza para colectores de producción y conexiones de instrumentos de alta presión.
Conexiones de calderas y recipientes a presión
La tubería sin costura SA-106 está listada en ASME Sección II y Sección VIII para boquillas de recipientes a presión y conexiones de carcasa. La construcción sin costuras garantiza que no haya costuras de soldadura que evaluar, inspeccionar o calificar en el límite de presión, lo que simplifica el diseño y la inspección del recipiente.
OCTG — Carcasa y tubería
Las carcasas y tuberías OCTG de mayor calidad (N80, L80, P110, C110, Q125) según API 5CT son casi exclusivamente sin costuras. La exigente combinación de requisitos de resistencia al colapso, tensión y corrosión en el servicio del pozo no puede cumplirse de manera confiable con tuberías ERW de estos grados.
10. Preguntas frecuentes
¿Qué es la tubería de acero al carbono sin costura?
La tubería de acero al carbono sin costura es una tubería fabricada sin costura de soldadura, producida perforando en caliente una palanquilla de acero sólida para formar un tubo hueco. La ausencia de soldadura significa propiedades mecánicas uniformes en toda la circunferencia, lo que la convierte en la opción preferida para servicios corrosivos, de alta presión y temperatura, donde una costura de soldadura podría ser un punto débil.
¿Qué normas ASTM cubren las tuberías de acero al carbono sin costura?
Los estándares primarios incluyen ASTM A106 (servicio de presión a alta temperatura hasta 1000 °F), ASTM A53 Tipo S (servicio mecánico y de presión general), ASTM A333 (servicio a baja temperatura) y ASTM A335 (acero de aleación para servicio a muy alta temperatura). Para el servicio de tuberías, API 5L sin costuras cubre los grados B hasta X80.
¿Qué es la tubería SMLS?
SMLS es la abreviatura industrial de tubería sin costura. Lo verá en los certificados de las fábricas, las órdenes de compra y las especificaciones del proyecto. Los tubos SMLS, los tubos sin costura y los tubos de acero al carbono sin costura se refieren al mismo producto: tubos fabricados sin costura de soldadura a partir de un tocho perforado en caliente.
¿Cuándo debo especificar tuberías sin costura en lugar de REG?
Especifique sin costura cuando: la temperatura de servicio excede los 400 °F, el fluido contiene H₂S o es altamente corrosivo, el sistema sufre cargas o vibraciones cíclicas severas, las especificaciones de su proyecto requieren sin costura o la tubería se encuentra en un servicio con límite de presión crítica. Para distribución de presión moderada, servicios públicos y servicios industriales en general, los REG son técnicamente equivalentes y significativamente menos costosos.
¿Cuál es la tolerancia del espesor de pared para tuberías sin costura?
Las tuberías sin costura ASTM A106 y A53 tienen una tolerancia inferior al -12,5% en el espesor de la pared. Esto significa que una pared nominal de 10 mm puede ser tan delgada como 8,75 mm localmente y aun así estar dentro de las especificaciones. Los cálculos de diseño de presión deben tener en cuenta esta tolerancia. Si su diseño requiere una pared mínima garantizada, especifíquelo explícitamente en la orden de compra.
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