La elección entre tuberías soldadas y sin costura es una de las decisiones de adquisición más comunes en la ingeniería de tuberías, y una de las que se toman con mayor frecuencia basándose en criterios incompletos. 'Sin costura es más fuerte' y 'soldado es más barato' son ambas parcialmente ciertas, pero ninguna es una base suficiente para la especificación. La respuesta correcta depende del diámetro de la tubería, el espesor de la pared, la presión de operación, el entorno de servicio, el método de instalación y el código de diseño aplicable; y en muchos casos, la decisión se toma en realidad por el rango de tamaño o el código de la tubería en lugar del costo.
ZC Steel Pipe fabrica los cuatro tipos de tuberías (sin costura, ERW, LSAW y SSAW) según API 5L en grados desde Grado B hasta X80, PSL1 y PSL2. Esta guía recorre el marco de selección completo para que pueda especificar el tipo correcto para su proyecto desde el principio.
CONTENIDO
Los cuatro tipos de fabricación de tuberías lineales
Comparación cabeza a cabeza
El marco de decisión de selección
Comparación de costos
Requisitos costa afuera y submarinos
Consideraciones de servicio amargo
Matriz de selección de aplicaciones
Preguntas frecuentes
1. Los cuatro tipos de fabricación de tuberías lineales
Sin fisuras (SMLS)
Proceso:
perforación rotativa en caliente + laminado, sin soldadura
Rango de diámetro exterior:
21,3 mm – 508 mm (¾' – 20')
Grosor de la pared:
hasta 50+ mm
Grados:
Grado B a X80
Tolerancia de la pared:
−12,5 % sobre el nominal
Índice de costos:
Más alto
Ideal para: HPHT, diámetro exterior pequeño, carrete, amargo
ERW (Resistencia Eléctrica Soldada)
Proceso:
bobina formada por rollo, soldadura eléctrica HF, sin relleno
Rango de diámetro exterior:
168 mm – 610 mm (6' – 24')
Grosor de la pared:
4,8 mm – 25,4 mm
Grados:
Grado B a X70
Tolerancia de la pared:
−0 % (sin tolerancia insuficiente)
Índice de costos:
el más bajo (entre un 20 % y un 40 % por debajo del nivel sin costura)
Ideal para: distribución y recolección de gas en tierra
LSAW (SIERRA longitudinal)
Proceso:
Conformación de placas UOE/JCOE + SIERRA interior y exterior
Rango de diámetro exterior:
406 mm – 1626 mm (16' – 64')
Grosor de la pared:
6,4 mm – 50+ mm
Grados:
Grado B a X80
Tolerancia de la pared:
−0 % (controlada por placa)
Índice de costos:
Medio (10–25% por debajo de sin costura)
Ideal para: Líneas troncales costa afuera, paredes pesadas de diámetro exterior grande
SSAW (SIERRA Espiral)
Proceso:
Bobina/placa en espiral + SIERRA ambos lados
Rango de diámetro exterior:
508 mm – 2236 mm (20' – 88')
Grosor de la pared:
6,4 mm – 25,4 mm
Grados:
Grado B a X70
Tolerancia de pared:
−0 % (controlada por bobina)
Índice de costos:
el más bajo para diámetros grandes.
El mejor para: tuberías de agua de gran diámetro en tierra.
2. Comparación directa
| Criterio |
sin fisuras (SMLS) |
ERW |
LSAW |
SSAW |
| costura de soldadura |
Ninguno |
1 costura recta (sin relleno) |
1 costura recta (relleno SAW) |
1 costura en espiral (relleno SAW) |
| DO máx. |
~508 milímetros (20') |
~610 milímetros (24') |
~1.626 milímetros (64') |
~2236 mm (88') |
| Espesor máximo de pared |
50+ milímetros |
~25mm |
50+ milímetros |
~25mm |
| Uniformidad del espesor de la pared |
±12,5% de tolerancia |
Más apretado (controlado por bobina) |
Apretado (controlado por placa) |
Apretado (controlado por bobina) |
| Redondez / ovalidad del diámetro exterior |
Moderado (laminado en caliente) |
Excelente |
Excelente (ampliado) |
Moderado |
| Resistencia a la fatiga (flexión cíclica) |
Más alto: sin costura |
Bueno: la costura es un sitio de fatiga |
Bueno: la costura es un sitio de fatiga |
Inferior: costura en espiral bajo flexión |
| Servicio ácido (H₂S) |
Lo mejor: sin riesgo de HIC de costura |
Posible: la costura de soldadura necesita una prueba HIC adicional |
Posible: se necesita la calificación HIC de la costura de soldadura |
Rara vez se especifica para ácido |
| Costa afuera / DNV-ST-F101 |
Totalmente aceptado |
Aceptado con calificación de soldadura adicional. |
Estándar para líneas troncales marinas |
Generalmente no se acepta en el extranjero |
| Instalación de carrete |
Privilegiado |
No recomendado |
Posible: calificación específica del proyecto |
No apto |
| Disponibilidad de grado B-X52 |
Bien |
Excelente |
Bien |
Bien |
| Disponibilidad de X65 a X80 |
Bien |
X65 sí, X80 limitado |
Excelente |
X65 sí, X80 limitado |
| Costo relativo (mismo diámetro exterior/grado/pared) |
más alto |
Más bajo (-20 a -40%) |
Medio (-10 a -25%) |
Mínimo para OD grande |
| plazo de entrega |
Moderado-largo |
más corto |
Moderado |
Moderado |
3. El marco de decisión de selección
En la práctica, la selección entre sin soldadura y soldada suele estar limitada por el diámetro y el espesor de la pared antes de que se aplique cualquier otra consideración. Analice estos puntos de decisión en orden:
Paso 1: ¿Cuál es la OD requerida?
Por debajo de 168 mm (6'):
Solo sin costura : los tubos soldados no se producen de manera económica con un diámetro exterior pequeño.
168–406 mm (6'–16'): ERW o sin costura: el diámetro está dentro de ambos rangos; pase al siguiente criterio.
406–610 mm (16'–24'): ERW, LSAW o sin costura: todos disponibles; pase al siguiente criterio.
Por encima de 610 mm (24'):
LSAW o solo SSAW : sin costura y ERW no disponibles en estos diámetros.
Paso 2: ¿Cuál es el espesor de pared requerido?
Por encima de 25 mm:
sin costura o solo LSAW ; ERW y SSAW están limitados a aproximadamente 25 mm como máximo.
Por debajo de 25 mm: los cuatro tipos potencialmente disponibles; pase al siguiente criterio.
Paso 3: ¿Qué es el entorno de servicio?
Servicio amargo (presente H₂S):
Se prefiere sin costuras ; ERW/LSAW posible con Anexo H + calificación HIC de cordón de soldadura; Generalmente no se utiliza SSAW.
Costa afuera/submarino:
LSAW o sin costura ; ERW requiere una calificación adicional de la costura de soldadura según DNV-ST-F101; SSAW generalmente excluido.
HPHT:
Se prefiere sin costuras para lograr la máxima integridad bajo cargas combinadas.
Servicio dulce estándar en tierra: Cualquier tipo que cumpla con los requisitos de diámetro exterior/pared es aceptable.
Paso 4: ¿Cuál es el método de instalación?
Colocación de carretes (aguas profundas):
solo sin costuras : la fatiga de la costura de soldadura LSAW bajo flexión cíclica es una barrera de calificación que la mayoría de los proyectos evitan.
S-lay o J-lay: LSAW es estándar; sin costuras para líneas de flujo de diámetro exterior pequeñas.
Enterramiento terrestre convencional o sobre el suelo: todos los tipos son aceptables si se cumplen los pasos 1 a 3.
Paso 5: ¿Qué sugiere la optimización de costos?
Si los pasos 1 a 4 permiten elegir: los REG son más baratos para DO media en tierra; SSAW es más barato para grandes OD en tierra; LSAW proporciona el mejor equilibrio para grandes OD en alta mar; sin costuras es más costoso pero inevitable para diámetros exteriores pequeños, paredes gruesas o colocación de carretes.
Nota de adquisición: el error de especificación más común: especificar tuberías sin costura de gran diámetro (24'+ OD) cuando LSAW es técnicamente equivalente y significativamente más barato, o por el contrario, especificar ERW para una línea de recolección de servicio amargo para ahorrar costos y luego descubrir en la etapa de prueba HIC de la costura de soldadura que la calificación agrega más tiempo y costo que el ahorro inicial. Mapee el diámetro exterior, la pared y el entorno de servicio de su proyecto con el marco de decisión anterior antes de solicitar cotizaciones. la mitad del proyecto es costosa.
4. Comparación de costos
Las diferencias de costos entre los tipos de tuberías reflejan la complejidad de la fabricación, la eficiencia de las materias primas y el rendimiento de la producción, no la calidad. Las modernas tuberías LSAW y ERW fabricadas por fábricas cualificadas no son inferiores a las sin costura; es simplemente una ruta de fabricación diferente con diferentes limitaciones.
| OD Range |
Seamless |
ERW |
LSAW |
SSAW |
Notas |
| Pequeño (<168 mm / <6') |
Base |
No disponible |
No disponible |
No disponible |
Opción sin costo: solo sin interrupciones |
| Mediano (168–406 mm / 6'–16') |
Base |
−20 a −40% |
No es típico para este rango. |
No disponible |
Los REG son la opción rentable |
| Grande (406–610 mm / 16'–24') |
Base |
−15 a −25% |
−10 a −20% |
No típico |
REG más baratos; LSAW para paredes pesadas |
| Muy grande (>610 mm / >24') |
No disponible |
No disponible |
Base |
−15 a −25 % frente a LSAW |
SSAW para menor presión; LSAW para servicios críticos |
Información de ingeniería: donde más importa la separación de tolerancia de la pared Las tuberías sin costura tienen una tolerancia inferior a la pared del −12,5 %; Las tuberías con base de placa ERW y LSAW no tienen tolerancia de pared negativa (o casi cero). Para tuberías de pared delgada (relación pared-OD inferior a 0,05), este espacio de tolerancia del 12,5 % tiene un efecto significativo en los cálculos de presión de rotura: una tubería sin costura solicitada con una pared nominal de 8 mm debe diseñarse como si fuera de 7 mm. Esto compensa parcialmente la ventaja de costos de las aplicaciones sin costuras en paredes delgadas porque los ingenieros deben pedir un espesor ligeramente mayor para mantener el mínimo de diseño. En tuberías sin costura de paredes gruesas (más de 20 mm), el impacto porcentual de la tolerancia es menor y el problema de la tolerancia de la pared se vuelve menos significativo.
5. Requisitos costa afuera y submarinos
El diseño de tuberías marinas se rige por el DNV-ST-F101 (sistemas de tuberías submarinas) o códigos nacionales equivalentes. Estos códigos imponen requisitos sobre el tipo de tubería y la calificación de la costura de soldadura que reducen significativamente la selección para aplicaciones costa afuera.
Aceptabilidad del tipo de tubería DNV-ST-F101
| ¿ Tipo de tubería |
aceptado en alta mar? |
Requisitos adicionales frente al |
uso típico en alta mar en tierra |
| Sin costura |
Sí, sin restricciones |
PSL2 estándar + NDE específico del proyecto |
Líneas de flujo submarinas, elevadores, amarres de diámetro exterior pequeño |
| LSAW |
Sí, estándar para diámetro exterior grande |
100% AUT del cordón de soldadura, RT, cordón de soldadura CVN |
Líneas troncales marinas, tubería en tubería en aguas profundas |
| REG |
Condicionalmente: calificación de soldadura adicional |
Cordón de soldadura completo AUT + RT + CVN, prueba HIC adicional del cordón de soldadura si está amargo |
Limitado: ocasionalmente para líneas del cuadro con diámetro exterior pequeño |
| SAW |
Generalmente no aceptado |
La geometría de la costura en espiral crea un estado de tensión complejo bajo flexión y presión combinadas. |
No se utiliza para servicios costa afuera o submarinos. |
Punto crítico de ingeniería: costura de soldadura ERW bajo carga combinada La tubería ERW utiliza una zona afectada por el calor (HAZ) sin metal de aportación; la soldadura se forma mediante unión de estado sólido bajo presión. Si bien esto produce una junta sólida solo bajo tensión y presión interna, las propiedades de la HAZ bajo carga combinada de flexión + presión + temperatura (que ocurren durante la instalación y operación de tuberías costa afuera) requieren pruebas de calificación específicas más allá de lo que exige el estándar API 5L PSL2. Muchos contratistas EPC offshore excluyen por completo los REG para el servicio offshore para evitar esta carga de calificación, incluso cuando el código lo permite técnicamente.
6. Consideraciones sobre el servicio amargo por tipo de tubería
El craqueo inducido por hidrógeno (HIC) en servicios amargos está impulsado principalmente por la química del acero, específicamente el contenido de azufre y la morfología de las inclusiones. Todos los tipos de tuberías son susceptibles si el acero no se especifica adecuadamente. Sin embargo, la presencia de una costura de soldadura introduce un riesgo adicional: la zona de soldadura y la zona afectada por el calor (HAZ) pueden tener una susceptibilidad microestructural diferente a la HIC que el cuerpo de la tubería.
| Tipo de tubería |
Cuerpo Riesgo HIC |
Costura de soldadura Riesgo HIC |
Anexo H ¿Aplicable? |
Requisitos ácidos adicionales |
| Sin costura |
Controlado por la química del Anexo H |
Ninguno: sin costura de soldadura |
Sí |
Anexo H química + prueba HIC corporal únicamente |
| REG |
Controlado por la química del Anexo H |
Sí, la microestructura de la HAZ difiere de la del cuerpo |
Sí |
Anexo H química + cuerpo HIC + prueba HIC de costura de soldadura (NACE TM0284) |
| LSAW |
Controlado por la química del Anexo H |
Moderado: el relleno SAW diluye el metal base; ZAT presente |
Sí |
Anexo H química + cuerpo HIC + prueba HIC de costura de soldadura (NACE TM0284) |
| SAW |
Controlado por la química del Anexo H |
Sí, la costura en espiral cubre más superficie por unidad de longitud |
Técnicamente si |
Anexo H + costura de soldadura HIC, pero rara vez se especifica para ácido: se prefiere sin costura o LSAW |
Para conocer los requisitos completos de las especificaciones del servicio amargo, consulte: Más allá de API 5L PSL2: Anexo H obligatorio Metalurgia para gas amargo →
7. Matriz de selección de aplicaciones
| Aplicación |
OD típico |
Tipo recomendado |
Por qué |
| Línea de flujo submarina (aguas profundas, carrete) |
4'–12' |
Sin costura |
Sin costuras: sin fatiga bajo flexión cíclica del carrete |
| Línea troncal costa afuera (S-lay / J-lay) |
16'–36' |
LSAW |
Capacidad para paredes pesadas, aceptado por DNV con inspección de soldadura AUT |
| Gas terrestre a alta presión (tronco principal) |
24'–56' |
LSAW o SSAW |
LSAW para alta presión X65/X70; SSAW para X52/X60 con un factor de diseño más bajo |
| Distribución de gas terrestre (media presión) |
6'–20' |
REG |
Rentable, adecuado para servicio dulce según ASME B31.8 |
| Línea de recolección de gases amargos |
4'–16' |
Sin costura |
Sin riesgo de HIC en la costura de soldadura: la ruta de calificación más sencilla del Anexo H |
| Línea troncal de aceite amargo (OD grande) |
16'–32' |
LSAW + Anexo H |
El diámetro exterior grande requiere soldadura; Calificación HIC de cordón de soldadura LSAW bien establecida |
| Tubería de inyección de agua en tierra |
16'–48' |
SSAW o LSAW |
Gran diámetro exterior, presión moderada: SSAW rentable; LSAW para mayor presión |
| Tubería de campo HPHT |
4'–16' |
Sin costura |
Propiedades uniformes bajo carga combinada de alta presión + alta temperatura |
| Codos, codos, accesorios especiales. |
Cualquier |
Sin costura |
Los accesorios siempre están hechos de sin costura, independientemente del tipo de tubería principal. |
Información de ingeniería: los accesorios siempre son sin costuras Independientemente de si la tubería principal es ERW, LSAW o SSAW, todos los accesorios de tubería (codos, codos, tes y reductores) se fabrican a partir de tubos o placas sin costura. Esta no es una elección; es un estándar de la industria. Los procesos de conformación utilizados para fabricar accesorios (flexión por inducción, conformación en caliente) son incompatibles con una costura de soldadura longitudinal o en espiral. Al presupuestar un proyecto de tubería, tenga en cuenta los costos de tuberías sin costura para todos los accesorios, incluso si la línea principal se especifica como ERW o SSAW.
8. Preguntas frecuentes
¿Es la tubería sin costura más fuerte que la tubería soldada?
La tubería sin costura no tiene costura de soldadura y, por lo tanto, no tiene concentración de tensión en la zona de soldadura ni variación microestructural de HAZ. Sin embargo, las modernas tuberías soldadas LSAW con inspección de soldadura 100% AUT logran índices de rotura y colapso comparables con el mismo espesor de pared. La ventaja práctica de las costuras sin costura no es la resistencia bruta, sino la ausencia de riesgo de fatiga de la costura soldada bajo cargas cíclicas, razón por la cual se especifica para tuberías enrolladas y aplicaciones con altas tensiones de flexión. Para el servicio de presión interna estática en una tubería terrestre, un LSAW calificado es funcionalmente equivalente a uno sin costura.
¿Cuándo se requiere tubería sin costura en lugar de soldada?
Se requiere o se prefiere sin costuras en cinco situaciones: diámetros inferiores a 168 mm donde la tubería soldada no está económicamente disponible; instalación de carrete donde la fatiga de la costura de soldadura bajo flexión cíclica es un riesgo de diseño; Servicio HPHT donde la carga combinada ejerce una tensión adicional en las zonas de soldadura; servicio amargo donde evitar la calificación HIC de la costura de soldadura simplifica la adquisición; y todos los accesorios de tubería (curvas, codos, tees) independientemente del tipo de tubería principal.
¿Cuál es la diferencia entre tuberías soldadas ERW, LSAW y SSAW?
ERW utiliza corriente eléctrica de alta frecuencia para fusionar bordes de tuberías sin metal de aportación: rápido, rentable y adecuado para diámetros exteriores medios de hasta aproximadamente 610 mm con un espesor de pared moderado. LSAW suelda una placa laminada a lo largo de una costura longitudinal recta mediante soldadura por arco sumergido con metal de aportación, capaz de soportar paredes pesadas y un gran diámetro de hasta 1.626 mm, el estándar para líneas troncales marinas. SSAW forma tubos a partir de bobinas o placas en espiral y suelda ambos lados; permite diámetros muy grandes de hasta 2236 mm a bajo costo y se utiliza principalmente para grandes tuberías terrestres con presiones de diseño más bajas. Ver también: Tubería de acero ERW vs SAW →
¿Es aceptable la tubería soldada para tuberías costa afuera?
La tubería soldada LSAW se usa ampliamente para líneas troncales marinas y está totalmente aceptada según DNV-ST-F101 sujeta a pruebas ultrasónicas (AUT) 100 % automatizadas y pruebas radiográficas de la costura de soldadura, además de pruebas de impacto Charpy de la zona de soldadura. Los REG se aceptan condicionalmente en alta mar con una calificación adicional de costura de soldadura. Por lo general, SSAW no se acepta para servicios en alta mar. Para el tendido de tuberías enrolladas en aguas profundas, normalmente se especifica sin costura porque la costura de soldadura LSAW presenta un riesgo de fatiga bajo la flexión cíclica impuesta por la instalación del tendido de carretes.
¿Cuánto más barata es la tubería soldada en comparación con la sin costura?
Los ERW suelen ser entre un 20% y un 40% menos costosos que los tubos sin costura con un diámetro exterior, calidad y espesor de pared equivalentes. LSAW funciona entre un 10 % y un 25 % menos que sin costura para diámetros grandes. SSAW es la opción de menor costo para tuberías de gran diámetro. La brecha se reduce para paredes pesadas (más de 25 mm) y calidades altas (X70/X80), donde la fabricación sin costuras se vuelve más eficiente en comparación con la soldadura. La tolerancia cero negativa de la pared de ERW también compensa parcialmente su precio nominal más bajo en comparación con la sin costura, ya que sin costura requiere una pared de pedido ligeramente más gruesa para dar cuenta de la subtolerancia del −12,5%.
¿Se pueden utilizar tuberías ERW para servicios amargos?
Las tuberías ERW pueden calificarse para servicio ácido según API 5L Anexo H, pero requieren pruebas HIC del cuerpo y pruebas HIC explícitas de la costura de soldadura según NACE TM0284, porque la zona afectada por el calor de los ERW tiene una microestructura diferente a la del cuerpo de la tubería y debe calificarse de forma independiente. Muchos ingenieros especifican líneas de recolección de amargos sin costuras para evitar este paso de calificación adicional. Si se seleccionan REG por razones de costo en servicio amargo, la orden de compra debe mencionar explícitamente los requisitos químicos del Anexo H, las pruebas HIC del cuerpo y las pruebas HIC de la costura de soldadura; las tres son necesarias.
