¿Qué calidad de acero para las líneas de vapor en la central eléctrica?

Las líneas de vapor se cuentan entre los componentes más solicitados de la central eléctrica. Conducen medios a alta temperatura y alta presión durante largas vidas útiles – y con frecuencia a lo largo de décadas. La elección de la calidad de acero no es, por tanto, cuestión de gusto, sino una decisión de dimensionamiento que depende directamente de los parámetros de servicio. Este artículo ofrece una orientación técnica sobre el espectro de materiales y los criterios esenciales. El dimensionamiento concreto sigue siendo cosa de la planificación técnica responsable.

Qué imponen los parámetros de servicio

Tres magnitudes determinan de forma decisiva la elección del material: la temperatura de servicio, la presión interior y la vida útil requerida. A temperaturas más altas, el acero pierde resistencia y aparece un fallo dependiente del tiempo bajo carga – la fluencia. Determinante ya no es el límite elástico a temperatura ambiente, sino la resistencia a la fluencia: aquella tensión que un material soporta a una temperatura dada durante un intervalo de tiempo definido (típicamente calculado a 100.000 horas o más) sin rotura. A ello se suma la resistencia a la cascarilla, es decir, la resistencia a la formación de cascarilla en superficies calientes. Donde se conduce vapor saturado en condiciones moderadas rigen otras exigencias que en el vapor recalentado.

El espectro de materiales en síntesis

De forma simplificada se puede describir un escalonamiento que, con creciente solicitación de temperatura y presión, conduce de los aceros no aleados a los aceros aleados resistentes al calor:

• P235GH, P265GH – aceros resistentes al calor no aleados o de baja aleación para vapor saturado y condiciones de servicio moderadas.
• 16Mo3 – aleado con molibdeno; el Mo mejora la resistencia al calor y desplaza el campo de aplicación hacia temperaturas más altas.
• 13CrMo4-5 – aleado al cromo-molibdeno; gracias al cromo aumentan aún más la resistencia al calor y la resistencia a la cascarilla.
• 10CrMo9-10 – con mayor aleación al cromo-molibdeno para vapor recalentado a temperaturas y presiones más altas.

Los límites de aplicación exactos de cada calidad resultan de las hojas de datos de material y de las normas pertinentes – no de valores de temperatura generales. Una asignación seria se realiza siempre sobre la base de los parámetros de dimensionamiento reales.

La norma correcta para tubo y chapa

Para los tubos sin costura para fines de presión de aceros resistentes al calor, la norma determinante es la EN 10216-2. Regula los materiales, las condiciones técnicas de suministro y los ensayos para justo este caso de aplicación. Para chapas y productos planos de aceros para recipientes a presión con propiedades mejoradas a temperatura rige correspondientemente la EN 10028-2. Quien asigna limpiamente material y norma evita la fuente de error más frecuente – a saber, un material que, aun llevando la designación correcta, no se ha suministrado en la ejecución requerida para aplicaciones de presión.

Cordones de soldadura y trazabilidad

En los aceros resistentes al calor, el procesamiento decide sobre la seguridad de servicio de toda la línea. El cordón de soldadura es, por lo general, el punto crítico. Relevantes en la práctica son, entre otros:

• una raíz TIG limpiamente ejecutada para el contorno interior del cordón;
• precalentamiento acorde con el material y el espesor de pared, para evitar el endurecimiento y la formación de fisuras;
• en las calidades Cr-Mo, según prescripción, un tratamiento térmico posterior para reducir tensiones residuales y ajustar la microestructura.

Igual de importante es la trazabilidad sin lagunas. Para los componentes bajo presión, un certificado de inspección 3.1 según EN 10204 forma parte del estándar – acredita las propiedades ensayadas de la colada concreta y es la base de toda documentación frente al explotador y al organismo de inspección.

En resumen: la calidad de acero para las líneas de vapor sigue los parámetros de servicio – de P235GH/P265GH para vapor saturado, pasando por 16Mo3, hasta las calidades Cr-Mo 13CrMo4-5 y 10CrMo9-10 para vapor recalentado, dimensionadas según la resistencia a la fluencia y a la cascarilla. Los tubos se rigen por la EN 10216-2, las chapas por la EN 10028-2, y el cordón de soldadura, así como el certificado de inspección 3.1, deciden sobre la seguridad de servicio. El dimensionamiento vinculante corresponde en todo caso a la planificación técnica.