Normalizado, recocido, templado y revenido, y alivio de tensiones usan calor, pero hacen trabajos distintos. El normalizado refina el grano e iguala la estructura, el recocido deja el acero lo más blando y dúctil posible, el temple y revenido sube la resistencia y después restituye la tenacidad, y el alivio de tensiones elimina tensiones residuales sin cambiar la estructura.
Por qué se trata térmicamente una tubería
Una tubería se trata térmicamente por una de cuatro razones: para alcanzar las propiedades mecánicas que exige el grado, para hacer que el cordón de soldadura sea coherente con el cuerpo de la tubería, para cumplir un requisito de impacto para servicio a baja temperatura, o para aliviar la tensión residual que dejan la soldadura, la conformación y el enderezado.
Hay una quinta razón fácil de pasar por alto. Donde hay sulfuro de hidrógeno, la resistencia al agrietamiento depende de la dureza y no de la resistencia, y la dureza se controla con tratamiento térmico. Por eso los grados para servicio amargo se definen tanto por su tratamiento térmico como por su resistencia.
Normalizado y recocido, y en qué se diferencian
El normalizado calienta el acero por encima de su temperatura crítica superior, lo mantiene el tiempo suficiente para que la estructura se uniformice y luego lo enfría al aire quieto. El resultado es un grano más fino y una estructura de ferrita y perlita más uniforme que la del mismo acero laminado. En tubería API 5CT N80 la condición de suministro puede ser laminada, normalizada, o normalizada y revenida; es el mismo grado y el mismo requisito de resistencia en todos los casos, y por eso la condición hay que pedirla.
El recocido usa una temperatura parecida y luego enfría el acero lentamente dentro del horno. El enfriamiento lento da una estructura más gruesa y más blanda. El recocido se elige cuando la tubería tiene que ser lo más dúctil posible, o cuando se va a conformar en frío o mecanizar después, y no porque sea una condición mejor en servicio.
Temple y revenido
El temple y revenido también empieza por encima de la temperatura crítica superior, pero luego el acero se enfría rápidamente —en agua o en un temple con polímero—, lo que lo transforma en martensita, una estructura dura y frágil. Después se recalienta a una temperatura más baja y se mantiene, que es el paso de revenido, y eso restituye la tenacidad conservando la mayor parte de la resistencia.
La propiedad que importa en tubería es la uniformidad. Una tubería templada y revenida tiene una estructura martensítica revenida coherente a lo largo de su longitud, lo que da mejor tenacidad y mejor resistencia al colapso para un espesor dado que una tubería laminada de la misma resistencia. Por eso los pozos más profundos, los pozos desviados y los grados que llevan las presiones más altas son templados y revenidos.
Los cuatro procesos uno al lado del otro
La tabla siguiente reúne los cuatro, porque la comparación útil no es cuál proceso es mejor en abstracto sino cuál necesita un trabajo dado. Tres de ellos cambian la microestructura del acero y uno no, y esa sola distinción explica la mayor parte de lo que sigue en la tabla.
| Normalizado | Recocido | Temple y revenido | Alivio de tensiones | |
|---|---|---|---|---|
| Para qué sirve | Refinar el grano e igualar la estructura | Dejar el acero lo más blando y dúctil posible | Subir la resistencia y después restituir la tenacidad | Eliminar tensiones residuales sin cambiar la estructura |
| Temperatura | Por encima de la crítica superior | Por encima de la crítica superior | Por encima de la crítica superior y luego mantenida más baja para el revenido | Por debajo de la crítica inferior |
| Enfriamiento | Aire quieto | Lento, dentro del horno | Temple rápido y luego mantenimiento de revenido | Aire |
| Estructura resultante | Ferrita y perlita refinadas | Ferrita y perlita más gruesas | Martensita revenida | Sin cambio |
| Efecto en la resistencia | Ajustada al requisito del grado | La más baja de los cuatro | La más alta de los cuatro | Sin cambio |
| Efecto en la tenacidad | Buena | La mejor | Buena y uniforme a lo largo | Sin cambio |
| En tubería, dónde aparece | Tubería de línea normalizada y casing N80-1 | Tubería que se conformará en frío o se mecanizará después | N80Q y los grados que llevan las presiones más altas | Después de soldar y conformar, y en los extremos tras la preparación de soldadura |
Alivio de tensiones
El alivio de tensiones es el distinto. El acero se calienta a una temperatura por debajo de su crítica inferior —nunca se reausteniza—, se mantiene y se enfría. Como la microestructura no cambia, la resistencia tampoco cambia. Lo que cambia es la tensión residual que queda atrapada en la tubería por soldadura, conformación, expansión o enderezado.
Eso importa donde la tubería se va a mecanizar o soldar después y tiene que mantenerse dimensionalmente estable, y importa donde aplica un límite de dureza, porque la temperatura del alivio tiene que quedarse lo suficientemente baja como para no deshacer el tratamiento que la tubería ya tenía. Normalmente se hace en los extremos después de la preparación de soldadura, o en la tubería terminada.
La condición de suministro es parte del pedido
API 5CT escribe el N80 con un sufijo explícito, N80-1 para la condición laminada, normalizada o normalizada y revenida, y N80Q para templado y revenido, precisamente porque el requisito de resistencia por sí solo no dice cuál tiene usted. Otros grados de la especificación son templados y revenidos, y su condición de suministro se indica en la norma y no en el nombre del grado.
Un certificado de calidad que muestra una fluencia dentro de la banda del grado no le dice por sí mismo la condición de suministro. Si la condición importa para su diseño, escríbala en la línea del pedido y pida que se indique en el certificado.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre normalizado y recocido?
Los dos calientan el acero por encima de su temperatura crítica. El normalizado lo enfría al aire y el recocido lo enfría lentamente en el horno. El enfriamiento lento produce una estructura más gruesa, más blanda y más dúctil, y el enfriamiento al aire una más fina y algo más resistente. En tubería, el normalizado es la condición de suministro común porque refina el grano sin el tiempo extra de horno que cuesta el recocido.
¿Qué significa la Q en N80Q?
Templado y revenido. N80-1 es el mismo grado y la misma resistencia suministrados laminados, normalizados, o normalizados y revenidos. N80Q se suministra templado y revenido, lo que da una estructura más uniforme, mejor tenacidad y, salvo que la orden de compra acuerde otra cosa, ensayo de impacto obligatorio.
¿El tratamiento térmico cambia el grado?
Es cómo se alcanza y se demuestra el grado, no un grado aparte. El grado y la condición de suministro se escriben como dos cosas distintas en el pedido, y por eso API 5CT escribe N80Q en lugar de dejarlo al fabricante. Pedir N80 sin declarar la condición de suministro deja abierto algo que no necesita estar abierto.
Por dónde seguir
- N80-1 vs N80Q: la misma resistencia con dos tratamientos térmicos distintos
- Casing API 5CT N80Q: el grado templado y revenido de trabajo
- Tubing API 5CT L80: el grado de dureza controlada para servicio amargo
- Casing API 5CT P110: el siguiente escalón de resistencia
- Casing API 5CT: casing en grados de J55 a Q125
- Tubería ASTM A333 de baja temperatura: donde la tenacidad al impacto gobierna el pedido
- Servicio a baja temperatura: qué cambia por debajo del rango dúctil-frágil
- Sin costura vs con costura: dónde empieza el argumento de la costura
- Solicitar cotización: envíe el grado, la condición de suministro y la medida
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