Tubo de titanio sin costura pulido con rendimiento de 800 MPa

Tubo de titanio hueco pulido: superficie, resistencia y estructura sin costuras

Se especifica un tubo de titanio hueco pulido cuando se deben cumplir dos cosas a la vez: el interior y la superficie exterior deben ser lo suficientemente lisos para mantenerse limpios, y la pared debe ser lo suficientemente resistente para soportar la presión de diseño. En esta página, la cifra de resistencia es de 800 MPa de límite elástico en una sección sin costuras de diámetro exterior de 6 a 12,2 mm, lo que es una combinación exigente y que depende del grado elegido en lugar del proceso de pulido.

El pulido no es decoración. En el titanio, elimina la capa alfa enriquecida en oxígeno que deja el trabajo en caliente, cierra las marcas longitudinales superficiales dejadas por el laminado o trefilado, y reduce la superficie a una rugosidad donde los depósitos no pueden anclarse. Para un interior que transporta agua de refrigeración o un flujo químico, una pared más lisa reduce la pérdida por fricción y ralentiza el ensuciamiento, lo que es importante en líneas de pequeño diámetro donde un depósito delgado representa una gran parte del área de flujo.

El objetivo habitual para un tubo pulido es una rugosidad en la banda de 0,4 a 0,8 micrómetros Ra en las superficies importantes. El pulido del diámetro exterior se realiza en una máquina sin centros y es sencillo. El pulido del interior en un tubo de 6 mm es más difícil, porque la herramienta tiene que llegar a 2 metros o más por un agujero estrecho, y el acabado alcanzable disminuye con la longitud. Vale la pena indicar en el plano qué superficie es cosmética y cuál es funcional, ya que pulir ambas caras añade coste sin añadir siempre valor.

El pulido también tiene un coste dimensional. Cada pasada elimina metal, por lo que la pared se adelgaza y el diámetro exterior disminuye. Si el tubo se compra con una pared mínima, el fabricante tiene que empezar con una pared más gruesa para terminar dentro de la tolerancia, y eso se refleja en el precio. Acordar si la dimensión pulida o la dimensión prepulida es la base de inspección evita una disputa en la recepción de mercancías.

Una resistencia a la fluencia de 800 MPa no es una propiedad del titanio sin alear. Los grados de titanio comercialmente puro se sitúan muy por debajo de ese nivel, y la lista de grados de esta página, Gr1, Gr2, Gr7 y Gr12, describe grados de corrosión en lugar de grados de alta resistencia. La cifra de 800 MPa pertenece a una aleación de titanio de la familia Ti-6Al-4V, donde el límite elástico mínimo en recocido es de 828 MPa, o a una condición de trabajo en frío que se compra por una resistencia específica en lugar de por un grado solo.

Esa distinción decide la orden de compra. Si la aplicación requiere 800 MPa de límite elástico, la orden debe nombrar Gr5 con un requisito de propiedad mecánica, y el certificado debe mostrar el límite elástico en una probeta cortada del mismo lote. Si la aplicación es resistencia a la corrosión en un medio oxidante a presión moderada, Gr2 hará el trabajo a aproximadamente un tercio de la resistencia a la fluencia y a un precio mucho menor. Mezclar los dos en una sola línea, como un titular de resistencia sobre una lista de grados de corrosión, es la fuente más común de confusión en las consultas de tubos pequeños.

Un tubo sin costuras no tiene costura de soldadura, por lo que no hay zona afectada por el calor ni cordón de soldadura en el interior para interrumpir el flujo o actuar como sitio de iniciación de la corrosión. Por eso, el sin costuras es el predeterminado para alta presión, para servicio cíclico y para líneas que se doblarán o enrollarán. La contrapartida es que los tubos sin costuras de pequeño diámetro se fabrican por extrusión o por taladrado de cañón y trefilado en frío, ambos más caros por metro que un tubo soldado y trefilado del mismo tamaño.

El bloque de atributos de esta página presenta varios sistemas de tamaño a la vez: un diámetro de 6 a 12,2 mm, un diámetro de tubería de 31,8 mm, un ancho de 30 a 100 mm y un rango de tamaño de NPS 1/8 a 36 con schedule 5 a 80. Estos pertenecen a diferentes familias de productos. Para este artículo, la lectura fiable es el rango sin costuras de pequeño diámetro de 6 a 12,2 mm como núcleo, con 31,8 mm y la serie de schedules disponibles bajo pedido como tubería sin costuras más grande. La cifra de ancho es una dimensión de producto plano y no se aplica a un tubo redondo.

Las líneas de instrumentación e impulso son la aplicación clásica: pequeño diámetro, presión moderada y un interior que no debe obstruirse. Las líneas de inyección química en tratamiento de agua y en servicio de pulpa siguen la misma lógica, donde un interior liso resiste la incrustación del reactivo inyectado. Las líneas de control hidráulico en equipos móviles y marinos utilizan titanio donde la niebla salina destruiría una línea de acero, y el bajo peso ayuda cuando la línea recorre una estructura en movimiento.

Los circuitos de intercambiadores de calor y muestreo utilizan tubos pulidos pequeños porque la aplicación suele ser agresiva, y porque un tubo que se puede limpiar con varilla o enjuagar en su lugar dura más que uno que se incrusta. Las líneas de combustible y hidráulicas aeroespaciales utilizan el mismo producto por su peso y compatibilidad con fluidos agresivos, aunque esas líneas suelen estar calificadas según una especificación específica en lugar de un estándar de tubo genérico.

Una advertencia se aplica a todas estas aplicaciones. Una superficie pulida resiste el ensuciamiento, pero no resiste el ataque por grietas bajo una abrazadera, un soporte o una junta. El titanio depende de una película de óxido que necesita oxígeno para repararse, y una grieta estrecha priva a esa película de oxígeno. Los soportes deben diseñarse para drenar, y donde no se pueda evitar una grieta, un grado de paladio como Gr7 es la opción más robusta que un acabado más liso.

Un pedido de tubo debe indicar el estándar, el grado, el diámetro exterior y la pared con tolerancias, la longitud, la condición de entrega, el requisito de superficie con el valor Ra y las superficies a las que se aplica, y el paquete de pruebas. Para tubos sin costuras pequeños, las pruebas habituales son una prueba de presión hidrostática o neumática, inspección por corrientes de Foucault o ultrasónica de la pared, una prueba de aplanamiento en una muestra y propiedades de tracción del lote.

Un certificado 3.1 según EN 10204 debe incluir el número de colada, la química, la resistencia a la tracción y a la fluencia, el alargamiento y los resultados de las pruebas no destructivas, todo ello trazable al paquete entregado. Cuando el tubo se suelde en un sistema, solicite también las cifras de carbono y hierro, ya que ambos afectan a la calidad de la soldadura y a la resistencia a la corrosión en la zona afectada por el calor. La identificación positiva del material en la entrega cierra el ciclo de forma económica.

Finalmente, sea explícito sobre qué 800 MPa se está comprando. Un requisito de resistencia en una lista de grados de corrosión no se puede cumplir, y un fabricante no puede certificar una propiedad que el grado no tiene. Nombrar el grado y la prueba detrás del número convierte un titular de marketing en una especificación de compra inspeccionable.