La norma ASTM A335/A335M, en su edición vigente 2024a, establece los requisitos técnicos para tuberías sin costura de acero de aleación ferrítica destinadas a servicio a alta temperatura. Esta especificación es una de las más relevantes en el sector de tuberías industriales para aplicaciones críticas donde las condiciones de presión y temperatura exigen materiales con resistencia mecánica superior y excelente comportamiento frente a la fluencia. La designación equivalente en el código ASME es SA335, siendo prácticamente idéntica en requisitos técnicos.
El alcance de esta norma cubre una familia de aceros aleados al cromo y molibdeno, diseñados específicamente para operar de forma continua a temperaturas superiores a 450 °C. La estructura ferrítica de estos aceros, estabilizada mediante un cuidadoso control de la composición química y un tratamiento térmico de normalizado y revenido, proporciona la combinación óptima de resistencia mecánica, resistencia a la oxidación y estabilidad microestructural requerida en servicios prolongados a alta temperatura.
La norma ASTM A335/A335M contempla diez grados de acero de aleación ferrítica, cada uno con una composición química diferenciada que determina sus propiedades y campo de aplicación:
La composición química es el factor determinante del comportamiento de cada grado. A continuación se presentan los análisis de colada típicos para los grados más demandados en el mercado:
| Material | C | Si | Mn | P | S | Mo | Cr |
| Grados | % | % | % | % | Máx. | % | Máx. |
| A335 Grado P1 | 0,10---0,20 | 0,10---0,50 | 0,30---0,80 | 0,025 | 0,025 | 0,440 | |
| A335 Grado P5 | Máx. 0,15 | Máx. 0,50 | 0,30---0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,450 | 4,006 |
| A335 Grado P11 | 0,05---0,15 | 0,5---1,0 | 0,30---0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,450 | 1,001 |
| A335 Grado P12 | 0,05---0,15 | Máx. 0,50 | 0,30---0,61 | 0,025 | 0,025 | 0,450 | 0,801 |
| A335 Grado P22 | 0,05---0,15 | Máx. 0,50 | 0,30---0,60 | 0,025 | 0,025 | 0,871 | 1,902 |
El control preciso de los elementos de aleación es fundamental. El cromo proporciona resistencia a la oxidación y a la corrosión mediante la formación de una capa pasiva de óxido, mientras que el molibdeno mejora la resistencia a la fluencia a alta temperatura al estabilizar los carburos. En el P91, la adición de vanadio, niobio y nitrógeno permite el endurecimiento por precipitación de carbonitruros finamente dispersos, lo que eleva significativamente el límite elástico a temperaturas de servicio de hasta 600 °C.
Las propiedades mecánicas exigidas por la norma ASTM A335/A335M garantizan la integridad estructural de las tuberías en condiciones de servicio severas. Los valores mínimos para los grados principales se detallan en la siguiente tabla:
| Material | Tensión N/mm2 | Fortaleza mín. N/mm2 | Límite Elástico % min |
| A335 Grado P1 | Mín380 | 205 | 30 |
| A335 Grado P5 | Mín415 | 205 | 30 |
| A335 Grado P11 | Mín415 | 205 | 30 |
| A335 Grado P12 | Mín415 | 205 | 30 |
| A335 Grado P22 | Mín415 | 205 | 30 |
| A335 Grado P91 | Mín585 | 415 | 20 |
Los valores de resistencia a la tracción y límite elástico se determinan mediante ensayos de tracción a temperatura ambiente según las normas ASTM A370 o ASTM E8/E8M. Es importante destacar que el P91 presenta propiedades mecánicas sustancialmente superiores, con un límite elástico mínimo que duplica el de los grados P11 y P22, lo que permite reducir el espesor de pared necesario y, consecuentemente, el peso total de las líneas de tubería en aplicaciones de alta presión y temperatura.
Las tuberías ASTM A335 se fabrican exclusivamente mediante el proceso sin costura (seamless), lo que significa que no presentan soldadura longitudinal. Este proceso garantiza una integridad estructural superior y elimina el riesgo de fallos asociados al cordón de soldadura en servicio a alta temperatura. Los métodos de fabricación aceptados incluyen la laminación en caliente (hot rolling), la extrusión en caliente (hot extrusion) y el estirado en frío (cold drawing), siempre que el producto final sea una tubería sin costura.
El control del proceso incluye la verificación del espesor de pared, que se especifica como espesor nominal y espesor mínimo. Para aplicaciones típicas, el espesor máximo de pared en tuberías sin costura alcanza los 12,5 mm, si bien bajo pedido pueden suministrarse espesores superiores siempre que el fabricante garantice el cumplimiento de todas las propiedades mecánicas y dimensionales exigidas por la norma.
El tratamiento térmico es un requisito obligatorio para todas las tuberías ASTM A335. El ciclo especificado es normalizado y revenido (normalized and tempered), que consiste en un calentamiento hasta una temperatura de austenización —típicamente entre 900 °C y 1050 °C según el grado— seguido de enfriamiento al aire y un posterior revenido a temperatura controlada, generalmente no inferior a 650 °C para los grados P11 y P22, y alrededor de 730-760 °C para el P91.
Este tratamiento confiere una microestructura homogénea de ferrita con carburos finamente dispersos, eliminando tensiones residuales del proceso de conformado y garantizando la estabilidad dimensional durante el servicio a alta temperatura. Para el grado P91, el control de la temperatura de revenido es crítico para evitar la formación de ferrita delta en exceso, que perjudicaría la resistencia a la fluencia.
Las tuberías ASTM A335 encuentran aplicación en sectores industriales donde las condiciones de servicio implican temperaturas elevadas de forma continua:
La norma ASTM A335 exige un programa completo de ensayos para verificar la conformidad del producto:
En el ámbito internacional, la norma ASTM A335 tiene equivalentes en otros sistemas normativos que facilitan la homologación de materiales en proyectos globales:
La selección entre los grados P11, P22 y P91 depende fundamentalmente de las condiciones de servicio previstas:
Grado P11: Es adecuado para temperaturas de servicio de hasta aproximadamente 540 °C. Su contenido moderado de aleación (1,25% Cr, 0,5% Mo) proporciona una buena soldabilidad sin necesidad de tratamientos térmicos post-soldadura excesivamente complejos. Es la elección económica para muchas aplicaciones de calderería convencional y líneas de vapor de media temperatura.
Grado P22: Con mayor contenido de cromo y molibdeno (2,25% Cr, 1% Mo), puede operar a temperaturas de hasta aproximadamente 570 °C. Su mayor resistencia a la fluencia lo hace preferible para sobrecalentadores y recalentadores en calderas de alta presión. Requiere un control más cuidadoso del precalentamiento y tratamiento térmico post-soldadura.
Grado P91: Representa un salto tecnológico significativo. Con 9% Cr, 1% Mo y microaleación de V, Nb y N, alcanza un límite elástico superior a 415 MPa a temperatura ambiente y mantiene una excelente resistencia a la fluencia a 600 °C. Es el material de referencia para líneas de vapor en centrales supercríticas, donde permite reducir espesores de pared hasta un 50% respecto al P22, con el consiguiente ahorro en peso y costes de soldadura.
La soldadura de tuberías ASTM A335 requiere procedimientos cualificados y consumibles de aporte compatibles con la composición del metal base. Para los grados P11 y P22, se utilizan electrodos y alambres de soldadura con composición similar al metal base (por ejemplo, ER80S-B2 para P11 y ER90S-B3 para P22 bajo AWS A5.28). El precalentamiento es esencial, típicamente entre 150 °C y 300 °C según el grado y espesor, seguido de un tratamiento térmico post-soldadura (PWHT) a temperaturas entre 680 °C y 730 °C para reducir tensiones residuales y asegurar la tenacidad de la unión soldada.
Para el P91, la soldadura es considerablemente más exigente. Se requieren consumibles específicos de composición 9Cr-1Mo-V (ER90S-B9 para GTAW) y un control riguroso de las temperaturas de precalentamiento (200-300 °C), temperatura entre pasadas y PWHT (730-760 °C). La velocidad de enfriamiento tras la soldadura es crítica para evitar la formación de martensita no revenida, que podría provocar fisuración en frío.
La norma ASTM A335/A335M establece tolerancias dimensionales precisas que garantizan la intercambiabilidad y el correcto ajuste en las instalaciones:
Para obtener la especificación completa, incluyendo tablas de composición química, propiedades mecánicas, tolerancias dimensionales y ensayos requeridos, puede consultar la versión oficial directamente en ASTM International:
La norma ASTM A335/A335M especifica los requisitos para tuberías sin costura de acero de aleación ferrítica destinadas a servicio a alta temperatura. Cubre grados como P1, P5, P9, P11, P22 y P91, ampliamente utilizados en calderas, sobrecalentadores e intercambiadores de calor en las industrias de generación de energía y petroquímica.
La principal diferencia radica en el contenido de cromo y molibdeno. El P11 contiene 1,00-1,50% Cr y 0,44-0,65% Mo, mientras que el P22 contiene 1,90-2,60% Cr y 0,87-1,13% Mo. El mayor contenido de aleación del P22 le confiere mejor resistencia a la fluencia y a la oxidación a temperaturas más elevadas, pudiendo operar hasta aproximadamente 570 °C frente a los 540 °C del P11.
El P91 es un acero ferrítico-martensítico de alta resistencia (9Cr-1Mo-V-Nb-N) diseñado para servicio a temperaturas de hasta 600 °C. Gracias a la adición de vanadio, niobio y nitrógeno, su límite elástico mínimo es de 415 MPa, el doble que el P11/P22. Se utiliza en centrales supercríticas y ultra-supercríticas, permitiendo reducciones de espesor de hasta el 50% frente al P22.
El espesor de pared se especifica como nominal y mínimo. Para tuberías sin costura de diámetro pequeño a mediano, el espesor máximo típico alcanza los 12,5 mm, aunque los fabricantes pueden producir espesores mayores bajo pedido, sujetos a los límites del proceso de fabricación y a las tolerancias dimensionales establecidas en la norma.
Todas las tuberías ASTM A335 deben ser normalizadas y revenidas. El proceso consiste en un calentamiento a temperatura de austenización (900-1050 °C según el grado), enfriamiento al aire y revenido a temperatura controlada (650-760 °C según el grado). Este tratamiento garantiza una microestructura uniforme, estabilidad dimensional y propiedades mecánicas óptimas para el servicio a alta temperatura.
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