noticias de la compañía sobre La metalurgia de los tornillos: el socio desconocido en la integridad de las bridas

Si bien la brida metálica y la junta a menudo acaparan la atención en las discusiones sobre las uniones atornilladas, la integridad de toda la conexión depende absolutamente del rendimiento de su tornillería. Las tuercas y los pernos son los socios anónimos, que proporcionan la fuerza de sujeción crucial que comprime la junta y asegura la unión. Su fiabilidad está dictada por su metalurgia, que debe seleccionarse cuidadosamente para que coincida con el material de la brida y las condiciones de funcionamiento del sistema.

Los pernos para bridas industriales no son solo elementos de fijación genéricos; son componentes altamente diseñados hechos de aceros de aleación específicos, diseñados para soportar altas tensiones de tracción, a menudo a temperaturas extremas, y resistir diversas formas de degradación.

Propiedades metalúrgicas clave para la tornillería:

1. Alta resistencia a la tracción y límite elástico:

   • Los pernos deben ser lo suficientemente fuertes como para apretarlos a una precarga alta sin ceder (estiramiento permanente). Esta precarga es lo que comprime la junta.

   • Temple y revenido: Muchos pernos de alta resistencia se someten a este tratamiento térmico. El temple (enfriamiento rápido) endurece el acero, y el revenido (recalentamiento a una temperatura específica) mejora su tenacidad y ductilidad manteniendo la resistencia.

2. Resistencia a la fluencia:

   • Para aplicaciones a altas temperaturas, los pernos deben resistir la fluencia, que es el estiramiento o deformación gradual bajo tensión sostenida a temperaturas elevadas. Si los pernos se deforman, pierden su precarga, lo que provoca la relajación de la junta y fugas. Los elementos de aleación como el cromo y el molibdeno mejoran la resistencia a la fluencia.

3. Resistencia a la relajación de tensiones:

   • Similar a la fluencia, pero se refiere específicamente a la reducción de la tensión en un material con el tiempo a una deformación constante (es decir, el perno mantiene su longitud pero pierde su fuerza de sujeción). Esto es fundamental para mantener la compresión de la junta.

4. Tenacidad (resistencia al impacto):

   • Los pernos, especialmente para aplicaciones a baja temperatura o dinámicas, deben poseer buena tenacidad para resistir la fractura frágil bajo impactos repentinos o concentraciones de tensión. Las pruebas de impacto (por ejemplo, entalla en V de Charpy) se realizan a la temperatura de funcionamiento más baja prevista.

5. Resistencia a la corrosión:

   • Corrosión externa: Los pernos expuestos son vulnerables a la corrosión atmosférica, lo que puede debilitar el perno y dificultar su extracción. Se utilizan recubrimientos (por ejemplo, galvanización por inmersión en caliente, fluoropolímeros) o materiales inherentemente resistentes a la corrosión (por ejemplo, acero inoxidable, acero inoxidable súper dúplex, aleaciones de níquel).

   • Agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC): Una combinación de tensión de tracción, un material susceptible y un entorno corrosivo específico (por ejemplo, cloruros para acero inoxidable) puede provocar agrietamiento. Los materiales de los pernos deben elegirse para resistir el SCC en su entorno de servicio.

   • Fragilización por hidrógeno: En servicio de gas agrio (que contiene H2S) o entornos donde se puede generar hidrógeno, el hidrógeno puede difundirse en aceros de alta resistencia susceptibles, causando fractura frágil. Las normas NACE MR0175/ISO 15156 especifican los límites de material y dureza para mitigar esto.

Materiales de tornillería comunes y sus aplicaciones (Normas ASTM):

• ASTM A193 Grado B7: Este es el material de perno de acero al carbono más común para el servicio general a alta temperatura hasta 450°C (850°F). Es acero al cromo-molibdeno templado y revenido. Las tuercas son típicamente A194 Grado 2H.

• ASTM A193 Grado B8/B8M: Pernos de acero inoxidable austenítico (equivalente a 304/316) para resistencia a la corrosión. B8M (316) ofrece una resistencia superior a la corrosión por picaduras y grietas. Se utiliza en entornos corrosivos o donde se necesita una compatibilidad específica de materiales.

• ASTM A320 Grado L7: Acero de baja aleación (similar a B7) pero específicamente probado para servicio a baja temperatura hasta -101°C (-150°F), lo que garantiza una buena tenacidad a temperaturas criogénicas. Las tuercas son típicamente A194 Grado 7.

• ASTM A193 Grado B16: Un acero de aleación de cromo-molibdeno-vanadio para servicio a muy alta temperatura y alta presión, que ofrece una excelente resistencia a la fluencia.

• Aleaciones especiales: Para entornos extremadamente agresivos (por ejemplo, servicio agrio, cloruros muy altos), puede ser necesaria la tornillería hecha de aceros inoxidables súper dúplex (por ejemplo, UNS S32750) o aleaciones de níquel (por ejemplo, Aleación 625, Aleación 718).

La metalurgia de la tornillería es un campo complejo y crítico. La cuidadosa selección, fabricación e instalación de los pernos es tan importante como la propia brida y junta. Al proporcionar la fuerza de sujeción inquebrantable que es la esencia misma de una unión atornillada, la tornillería de alta calidad garantiza la integridad y seguridad a largo plazo de los sistemas de tuberías industriales en todo el mundo.