Tubos de circonio

Circonio tubos se especifican cuando una corriente de proceso ataca al titanio y al acero inoxidable, y también a algunas aleaciones de níquel, pero las condiciones de servicio no llegan al punto de requerir tantalio. Beiyu Titanium suministra tubos de circonio mediante tres procesos de producción conforme a ASTM B658 y ASTM B523, en las calidades UNS R60702 (Zr 702) y UNS R60705 (Zr 705). Indique el proceso, el diámetro exterior, el espesor de pared y la longitud en la consulta para que se oferten el proceso de fábrica y el alcance del certificado correctos.

Calidades y normas

Dos calidades cubren la gama industrial. Zr 702 es circonio sin alear y se utiliza para las aplicaciones de corrosión. Zr 705 incorpora niobio y se solicita cuando la resistencia mecánica determina el cálculo del espesor de pared, en lugar de hacerlo únicamente la corrosión.

Los límites químicos los establece la norma, no la fábrica. ASTM B658 los recoge en su tabla de requisitos químicos, y las dos calidades que oferta Beiyu Titanium difieren principalmente en el niobio y en el contenido mínimo de circonio más hafnio.

Los valores son los límites indicados en la tabla de requisitos químicos de ASTM B658/B658M-11e1. La norma también permite que el comprador y el fabricante acuerden límites para elementos que no figuran en ella, por lo que un plano con un límite adicional para un elemento puede ofertarse y no queda fuera del alcance.

La diferencia de resistencia mecánica entre las dos calidades suele ser lo que lleva a especificar Zr 705.

Los mínimos proceden de la tabla de requisitos de tracción de ASTM B658/B658M-11e1, con el límite elástico determinado mediante el método de desplazamiento del 0,2 por ciento conforme a los métodos de ensayo E8/E8M, como indica esa norma. Zr 705 presenta aproximadamente un 45 por ciento más de resistencia a la tracción y un 85 por ciento más de límite elástico con el mismo alargamiento mínimo, lo que permite reducir el espesor de pared calculado.

El material se suministra en estado recocido o con alivio de tensiones, los dos estados que permite ASTM B658. Indique cuál requiere el pedido, ya que el estado forma parte de lo que registra el certificado y no es algo que se deduzca de la calidad.

Ambas calidades se rigen por las mismas dos normas para tubos. ASTM B658 es la norma para tubos de conducción y ASTM B523 es la norma para tubos. La ficha de fábrica enumera ambas juntas para la forma de tubo, sin separarlas por calidad, por lo que la calidad y la norma se confirman como líneas independientes en el pedido.

Rango de tamaños habitual

Se ofertan tres procesos, y no son intercambiables. El proceso determina el diámetro alcanzable, el intervalo de espesores de pared y la longitud máxima en una sola pieza.

Estos son intervalos de producción que se revisan para cada pedido, no una declaración de existencias, y la combinación solicitada se confirma al preparar la oferta.

Cuál de los tres procesos necesita realmente el plano

La mayoría de las consultas sobre tubos de circonio indican un diámetro y un espesor de pared y dejan abierto el proceso, que es el campo que cambia la fabricación. Solo dos procesos se solapan en un intervalo: los tubos sin soldadura y los soldados alcanzan ambos de 6,35 mm a 152 mm de diámetro exterior, y dentro de esa franja la elección se hace según el plano, no según la dimensión. Los capilares y los tubos sin soldadura coinciden en un único diámetro, 5 mm, y en ningún otro.

La longitud depende del proceso, no del diámetro: 6000 mm para capilar, 9000 mm para sin soldadura, 12000 mm para soldado. Un requisito de pieza única más larga de lo que permite el proceso implica una soldadura en obra, y eso cambia el alcance de inspección, por lo que debe figurar en la consulta y no en una revisión posterior.

Cuando el plano no lo especifica, la oferta se prepara según el proceso que permite la geometría y la hipótesis se recoge en la oferta para que el comprador la confirme.

Aplicaciones

Los tubos de circonio se compran para servicios en los que la película de óxido resiste condiciones que eliminan la del titanio. Son habituales el servicio con ácido sulfúrico y clorhídrico en plantas de procesos químicos, las plantas de urea y ácidos orgánicos, y el servicio en reactores y condensadores farmacéuticos donde la pureza del producto depende de que el metal en contacto con el fluido no aporte iones. Los conjuntos habituales son haces de intercambiadores de calor y elementos internos de columnas.

Notas sobre corrosión

El circonio se selecciona para un ácido específico, a una concentración y temperatura determinadas, no como mejora general respecto al titanio. ASTM B658 establece requisitos de composición química y mecánicos y no clasifica las dos calidades entre sí por su corrosión, por lo que la selección por corrosión tiene que basarse en las condiciones de servicio y no en el número de calidad. Envíe las condiciones de servicio con la consulta, incluidas las especies oxidantes o los haluros presentes, y la elección del material se revisará según esas condiciones en lugar de deducirse de la calidad.

Tolerancias que establece la norma y el único caso en que no se aplican

Las tolerancias de diámetro exterior de ASTM B658 se indican en función del tamaño nominal del tubo y se aplican a tubos sin soldadura. En cambio, las tolerancias de los tubos soldados se acuerdan entre el fabricante y el comprador, por lo que un pedido de tubos soldados necesita incluir la tolerancia por escrito, sin darla por supuesta a partir de la norma.

Junto a esa tabla figuran dos límites que pueden pasarse por alto. El espesor de pared puede variar hasta un 12,5 por ciento respecto al nominal en cualquier punto, y la longitud puede superar hasta en 6,4 mm la longitud solicitada, pero nunca ser inferior. Ambos proceden de la sección de variaciones admisibles de ASTM B658/B658M-11e1.

La excepción importa en los trabajos de pared delgada. Cuando el espesor de pared es el 3 por ciento del diámetro exterior o menos, la norma clasifica el tubo como de pared delgada y la tabla de diámetros anterior deja de aplicarse tal como está escrita: se aplica a la media de las lecturas mayor y menor de una sección transversal, y la ovalidad en esa sección se limita en cambio al 1,5 por ciento del diámetro exterior especificado. La norma explica el motivo en la misma cláusula: los tubos de pared delgada suelen desarrollar una ovalidad significativa durante el recocido final, el enderezado o ambos.

Por qué una soldadura de Zr 705 tiene un plazo

Este requisito se pasa por alto habitualmente en los pedidos de tubos soldados de circonio. ASTM B658, la norma para tubos de conducción, exige que las soldaduras de la calidad R60705 reciban un recocido de alivio de tensiones dentro de los 14 días posteriores a la soldadura, para evitar la fisuración retardada por hidruros. El tratamiento consiste en mantener como mínimo 600 C (1100 F) durante no menos de 30 minutos por cada 25 mm de espesor máximo en una atmósfera no reductora, con un mínimo de 15 minutos a temperatura, seguido de limpieza para que la pieza quede libre de contaminación por cascarilla de óxido conforme a la práctica B614.

Zr 702 no está sujeto a este requisito. Lea con atención el alcance de la cláusula antes de planificar en función de ella: ASTM B658 impone la obligación a las soldaduras del tubo tal como se suministra, no a las que un fabricante realiza después. Las soldaduras posteriores se rigen por el código de fabricación y no por B658, y la cláusula responde a ese mismo mecanismo de fisuración retardada por hidruros. Por tanto, si el tubo se va a soldar de nuevo tras la entrega, indíquelo en la consulta y confirme el requisito posterior a la soldadura para esa etapa según el código de fabricación. Cuando el pedido sea de tubos conforme a ASTM B523 en lugar de tubos de conducción conforme a B658, confirme el requisito posterior a la soldadura según esa norma, sin suponer que es aplicable el mismo.

Información necesaria para la solicitud de oferta

Inspección, documentación y embalaje

La frecuencia de ensayo según ASTM B658 se establece por lote, no por pieza: un ensayo de tracción longitudinal por lote y un análisis de hidrógeno y nitrógeno por lote de producto terminado. El fabricante certifica que el material se fabricó, muestreó, ensayó e inspeccionó conforme a la especificación e informa de los resultados, que se vinculan al número de colada para que la documentación coincida con el material marcado. Se proporciona examen radiográfico de las soldaduras a tope cuando el pedido lo especifica. Beiyu Titanium puede suministrar tubos de circonio producidos dentro del alcance de un sistema de calidad ISO 9001:2015 cuando el pedido lo requiera.

El marcado es un requisito por defecto, no un punto negociado. Salvo que el pedido indique lo contrario, ASTM B658 exige que cada tramo de diámetro nominal de 9,5 mm o superior esté marcado con la identificación del fabricante, la designación ASTM, la calidad y el número de colada, y que los tamaños menores se agrupen y etiqueten con la misma información. Los tubos se taponan y embalan en cajas para el transporte marítimo, y cualquier marcado adicional al conjunto establecido por la norma se acuerda antes del envío.

Productos relacionados y alternativas

Cuando el servicio no requiere circonio, la comparación suele hacerse con tubos de titanio conforme a ASTM B338 primero y con tubo de tántalo cuando el ácido es más agresivo de lo que soporta el circonio. Barra y chapa gruesa de circonio para los mismos proyectos se ofertan en las mismas dos calidades, con sus propios intervalos dimensionales y sus propias normas.

Preguntas frecuentes

¿Se aplica ASTM B658 o ASTM B523 a mi pedido?
Ambas figuran para la forma de tubo en la ficha de fábrica, sin separarse por calidad, por lo que la norma se confirma como una línea propia del pedido junto a la calidad.

¿Se pueden suministrar tubos de circonio con un espesor de pared inferior a 1 mm?
Sí, mediante dos de los tres procesos. El capilar admite de 0.5 a 2 mm de espesor de pared con un diámetro exterior de 3 a 5 mm, y el soldado admite desde 0.5 mm con un diámetro exterior de 6.35 mm o superior. El proceso sin soldadura empieza en 1 mm, por lo que un espesor de pared inferior a un milímetro con un diámetro exterior entre 5 mm y 6.35 mm es la única combinación que ninguno de los tres alcanza.

¿Cuál es el mayor diámetro disponible?
1219 mm de diámetro exterior, mediante el proceso soldado.

¿Conviene pedir Zr 705 para mejorar la resistencia a la corrosión?
Zr 705 se solicita cuando la resistencia mecánica determina el cálculo del espesor de pared, no como mejora frente a la corrosión. ASTM B658 establece los límites de composición química y resistencia mecánica de ambas calidades y no las clasifica entre sí por su corrosión, por lo que la selección por corrosión se confirma según sus condiciones de servicio y no se deduce del número de calidad.

¿Qué densidad conviene utilizar para estimar el peso?
Utilice 6,51 g/cm3 para Zr 702 y 6,64 g/cm3 para Zr 705. Son constantes de manual para las dos calidades y son las cifras que utiliza Beiyu Titanium al estimar el peso en la oferta. La propia ficha de fábrica no incluye una densidad del circonio, por lo que el peso ofertado se confirma según la dimensión solicitada y no se deduce únicamente de la constante.

¿Se someten los tubos de circonio a pruebas de presión?
ASTM B658 exige una prueba hidrostática de resistencia en cada tramo de tubo de diámetro exterior igual o superior a 3,2 mm (1/8 in.) con un espesor de pared de 0,4 mm (0,015 in.) o superior, tomando la tensión de fibra en tres cuartas partes del límite elástico mínimo y limitando la presión de prueba a 35 MPa (5000 psi). ASTM B658 establece ese umbral para los tubos pedidos conforme a ella. Cuando el pedido sea de tubos conforme a ASTM B523, y en particular en los tamaños capilares más pequeños, el alcance del ensayo se confirma en el pedido en lugar de trasladarse desde la norma para tubos de conducción.

Detalles de especificación con fuentes

Los tubos de circonio se ofertan mediante tres procesos en la ficha de fábrica de Beiyu Titanium: capilares de 3 a 5 mm de diámetro exterior con un espesor de pared de 0.5 a 2 mm y longitud hasta 6000 mm, sin soldadura de 5 a 152 mm de diámetro exterior con un espesor de pared de 1 a 12 mm y longitud hasta 9000 mm, y soldados de 6.35 a 1219 mm de diámetro exterior con un espesor de pared de 0.5 a 25.4 mm y longitud hasta 12000 mm (ficha de fábrica de Beiyu Titanium, sección de tubos de circonio). La forma de tubo figura conforme a ASTM B658 y ASTM B523 conjuntamente en esa ficha, no por calidades individuales, por lo que aquí la norma y la calidad se confirman como líneas independientes del pedido.

Las designaciones de calidad son UNS R60702 para Zr 702 y UNS R60705 para Zr 705 (ficha de fábrica de Beiyu Titanium, columna de calidades de circonio). La ficha de fábrica no incluye densidad ni punto de fusión del circonio, a diferencia de sus páginas de tungsteno, molibdeno, tantalio y niobio. Las cifras de densidad utilizadas en esta página, 6,51 g/cm3 para Zr 702 y 6,64 g/cm3 para Zr 705, son constantes de manual y los valores que Beiyu Titanium utiliza para estimar pesos, no valores de la ficha de fábrica; aquí no se indica el punto de fusión porque no figura tal dato. En 15 años de exportación de titanio y metales refractarios, el campo que más suele faltar en las consultas sobre tubos de circonio es el proceso de producción, y es el que determina si la dimensión puede alcanzarse.