Mientras preguntaba por secciones de 18 pulgadas de tubería de acero inoxidable de ultra alto pulido, el cliente ha planteado tres cuestiones: qué especificaciones de material y superficie deben considerarse, qué documentos acompañarán al pedido y cómo se mantiene la certificación teniendo en cuenta que la tubería se corta y se entrega. Cabe señalar que las tres preguntas son cruciales, pero la más difícil de ellas es la última. La dificultad aquí es que es muy posible que el producto cortado pueda ser certificado. Este problema existe cuando no hay conexión entre el artículo que se desembala y el número de colada (heat number) en el certificado. Por lo tanto, en el presente documento, el autor expondrá algunas distinciones de las normas aplicables que caracterizan la tubería de acero inoxidable de ultra alto pulido, las especificaciones de superficie de los productos, la verificación de la tubería y la documentación necesaria.
ASTM A270 (tubería sanitaria) o ASTM A269 (uso general) son probablemente las normas más utilizadas, mientras que ASME BPE se utiliza para productos farmacéuticos y biotecnología, 3-A SSI 33-03 es para leche y alimentos, y EN 10357 y DIN 11850 son normas de dimensionamiento principalmente europeas. Superpulido implica que la tubería se trata con electropulido hasta una cierta rugosidad determinada por ASME BPE desde SF0 hasta SF6, lo que significa que la tubería tiene al menos un grado SF4 (Ra ≤ 0,38 µm o alrededor de 15 µin), aunque el electropulido más costoso puede llegar incluso a Ra ≤ 0,20 µm. En términos de certificación mínima requerida, se deben proporcionar como mínimo el informe de prueba de material EN 10204 3.1, el resultado de la prueba de corrientes de Foucault y el resultado de la inspección de soldadura. Debe tenerse en cuenta que la longitud de corte de 18 pulgadas de una pieza tiene una longitud de fábrica estándar de 6 m o 20 pies, lo que significa que no hay requisitos de certificación, pero solo debe observarse la trazabilidad.
Qué certificación aplica
No existe tal cosa como una "certificación de tubería de ultra alto pulido". De hecho, la certificación consta de múltiples componentes, como las normas de materiales para definir el tipo de acero y la tolerancia, los acabados superficiales que designan el tipo de pulido y los procedimientos para demostrar que ambos son compatibles, junto con los documentos que vinculan todo.
La mayoría de los clientes estarán satisfechos con tuberías certificadas según ASTM A270 como norma de material y ASME BPE como acabado superficial especificado en las órdenes de compra para aplicaciones de grado farmacéutico o de alta pureza, junto con un informe de prueba EN 10204 3.1, si el país de destino de la tubería se encuentra en Europa, donde EN 10357 reemplaza o aumenta la ASTM A270. Si la aplicación de la tubería es láctea o alimentaria en lugar de farmacéutica, se utilizará 3-A SSI 33-03 como norma higiénica, ya que es menos estricta que la BPE para productos farmacéuticos.
Sin embargo, estas normas no son intercambiables ya que especifican cosas diferentes: ASTM A270 establece numerosas normas y requisitos de dimensiones, especificaciones y calidad superficial; las normas ASME BPE tienen un mayor alcance de opciones para la fabricación de equipos de alta pureza; y 3-A SSI establece normas de higiene para leche y alimentos: las superficies deben ser lisas, impermeables, no absorbentes y autodrenantes para cumplir con los requisitos.El marco más amplio en el que se sitúan estas normas se analiza en nuestro resumen de normas para tuberías sanitarias.
Las normas de materiales
| Norma | Región | Alcance | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| ASTM A270 | Estados Unidos | Tubería de acero inoxidable austenítico sin costura y soldada de grado alimentario; dimensiones, tolerancias, acabado superficial | La norma estadounidense predeterminada para tuberías sanitarias e higiénicas |
| ASTM A269 | Estados Unidos | Tubería austenítica sin costura y soldada para servicio general | Instrumentación general y tuberías de proceso donde no se aplican criterios sanitarios |
| ASME BPE | Estados Unidos, internacional | Equipos de bioprocesamiento; acabados superficiales graduados, criterios de soldadura, documentación, capacidad de limpieza | Sistemas farmacéuticos, biotecnológicos, WFI y vapor limpio |
| 3-A SSI 33-03 | Estados Unidos | Tubería metálica para lácteos y alimentos; diseño higiénico, Ra ≤ 0,8 µm en la dirección del pulido | Procesamiento de lácteos, alimentos y bebidas |
| EN 10357 | Europa | Norma europea actual para tubos de acero inoxidable higiénicos; dimensiones de la Serie A armonizadas con DIN 11850 Reihe 2 | Instalaciones europeas de alimentos, lácteos y bebidas |
| DIN 11850 | Alemania | Designación de tubo higiénico alemán más antigua, todavía ampliamente especificada por su nombre | Equipos OEM de lácteos y alimentos, particularmente diseños heredados |
| ISO 2037 | Internacional | Dimensiones de tuberías higiénicas para la industria alimentaria | Proyectos internacionales que especifican dimensiones ISO |
| BS 4825-1, AS 1528.1, JIS G3447 | Reino Unido, Australia, Japón | Normas nacionales de tuberías higiénicas con sus propias series de dimensiones | Proyectos en esos mercados y equipos exportados construidos según ellos |
Hay una advertencia que acompaña a esa tabla. Estas especificaciones no son dimensionalmente intercambiables. ASTM A270 utiliza diámetros exteriores basados en pulgadas, EN 10357 y DIN 11850 utilizan una serie métrica, existen ISO 2037 y SMS, y luego está JIS G3447. No se puede suponer que las tuberías compradas según una norma encajarán en un sistema diseñado según otra, y los usuarios deben asegurarse de qué norma se va a comprar basándose en el plano de fabricación del proyecto en lugar del país de destino. Las convenciones dimensionales que causan más problemas se tratan en nuestro artículo sobre qué tamaños tiene la tubería de acero inoxidable.
Ultra alto pulido y valores Ra
“El término 'ultra alto pulido' es un truco de marketing; el significado real del término es un número de rugosidad. La rugosidad superficial se indica como Ra, que es el promedio aritmético del perfil de superficie y el promedio de la línea; se presenta en micras o micrómetros.”
| Nivel de acabado | Ra típico | Proceso | Dónde se especifica |
|---|---|---|---|
| Molino / recocido brillante tal como se soldó | Alrededor de 0,8-1,0 µm | Recocido brillante en línea, sin pulido mecánico | Servicio higiénico general donde las demandas de limpieza son moderadas |
| Acabado higiénico 3-A | Ra ≤ 0,8 µm (32 µin) | Pulido mecánico | Procesamiento de lácteos y alimentos — la norma higiénica base |
| ASME BPE SF1-SF3 | Aproximadamente 0,51-0,76 µm (20-30 µin) | Solo pulido mecánico | Contacto con el producto en tareas de bioprocesos menos críticas |
| ASME BPE SF4 | Ra ≤ 0,38 µm (15 µin) | Pulido mecánico más electropulido | El nivel más especificado para contacto directo con el producto en biorreactores, WFI y sistemas de medios |
| ASME BPE SF5-SF6 | Ra ≤ 0,25 a 0,20 µm | Electropulido a un estándar más alto | Tareas críticas de alta pureza |
| Electropulido premium | Ra ≤ 0,20 µm (8 µin) | Electropulido en tamaños seleccionados | Sistemas farmacéuticos, biotecnológicos y de semiconductores |
Existen tres conceptos erróneos con Ra que generan conflictos durante el procesamiento de bienes.
Se debe tener en cuenta la geometría. La rugosidad medida a través de la dirección del pulido arrojará resultados diferentes que cuando se mide la rugosidad a lo largo de la dirección del pulido, lo cual se identifica mediante ciertas definiciones estandarizadas como 3-A. Afirmar que el pedido solo especifica el número Ra sin dar la dirección de medición requerida es incompleto.
La técnica puede marcar la diferencia. Los dispositivos y sus configuraciones darán resultados diferentes, por lo que la técnica de medición debe acordarse antes de comenzar la producción para evitar diferencias posteriores.
El brillo no es igual a la rugosidad. Un acabado brillante no implica que se haya logrado el Ra correcto; las superficies brillantes pueden ser rugosas y las superficies opacas pueden ser lisas. Por lo tanto, es prudente poner el número Ra exacto en la orden de compra que genera un informe de medición, en lugar de describir el acabado deseado como "brillante", ya que la diferencia es importante en el negocio farmacéutico y de semiconductores, donde las propiedades de la superficie son primordiales.
Qué hace el electropulido
El proceso de electropulido es diferente del pulido mecánico, ya que utiliza acción electroquímica para eliminar una capa delgada de metal de la superficie en lugar de desgastarla y estresarla. Las razones por las que el electropulido es preferible al pulido mecánico en cuanto a calidad de acabado en la industria láctea se pueden resumir de la siguiente manera.
- Elimina la capa dañada dejada por el pulido mecánico. Debido a la forma en que funciona el pulido mecánico, la superficie del metal puede dañarse y, por lo tanto, formar una capa contaminada que solo puede destruirse mediante electropulido.
- El proceso deja una capa rica en cromo. La razón es que el hierro se elimina dejando una superficie que ahora está cubierta con cromo, que es más resistente a la corrosión. Esta es la razón por la que un tubo tratado con electropulido será menos propenso a la corrosión en comparación con un tubo pulido mecánicamente.
- El proceso hace que el tubo sea más limpio y más adecuado para la inspección. El electropulido brinda la oportunidad de eliminar los contaminantes más fácilmente, dando también mejores resultados en términos de inspección de calidad debido a sus propiedades particulares.
Sin embargo, este proceso no arregla un tubo de mala calidad. Cualquier tubo sometido a un proceso de electropulido pero fabricado con un material base de baja calidad seguirá fallando en Ra. Significa que el proceso no garantiza los resultados finales, por lo que es crucial establecer especificaciones detalladas en la orden de compra con respecto al acabado utilizado para la fabricación en lugar de asumir que la tecnología resolverá todos los posibles problemas.
Los documentos importantes
La certificación se emite como un conjunto de documentos, y cada documento tiene su propio propósito.
| Documento | Lo que prueba | Por qué es necesario |
|---|---|---|
| Informe de prueba de material (MTR) EN 10204 3.1 | Composición química y propiedades mecánicas de la colada real utilizada | El documento central de trazabilidad; emitido por el propio departamento de inspección del fabricante |
| Número de colada (Heat number) | Vincula la pieza entregada al MTR | Sin él, el certificado no prueba nada sobre su tubo |
| Informe de rugosidad superficial | El Ra medido frente al valor y método especificados | La evidencia de que se logró el "ultra alto pulido" |
| Registro de prueba de corrientes de Foucault | Ausencia de defectos superficiales y subsuperficiales | Normalmente realizado en el 100 % de los tubos higiénicos |
| Registro de inspección de soldadura | Calidad de la soldadura en tubos soldados, a menudo mediante inspección láser automatizada | Crítico en productos soldados donde la soldadura es la ruta probable de falla |
| Registro de inspección dimensional | Diámetro exterior, espesor de pared, longitud, escuadra de los extremos cortados | Confirma que la pieza coincide con el plano |
| Certificado ISO 9001 | Un sistema de gestión de calidad controlado | La evidencia base de que los procesos están documentados y son auditables |
| Conformidad PED 2014/68/EU | Cumplimiento de los requisitos europeos para equipos a presión | Requerido cuando el tubo forma parte de equipos a presión colocados en el mercado de la UE |
| Informes de limpieza interna | Ausencia de residuos, partículas y contaminación | A menudo requerido en servicios farmacéuticos y de semiconductores, a veces con evidencia de boroscopio |
| Cumplimiento de las especificaciones de embalaje | Protección durante el transporte | El tubo higiénico normalmente se enfunda en película plástica con extremos tapados y se suministra en cajas cerradas |
Entre todos los tipos de certificación, se debe enfatizar particularmente el MTR, ya que es el que generalmente se proporciona incorrectamente. El informe EN 10204 3.1 es un documento emitido por un departamento de inspección independiente del fabricante y está relacionado con una colada concreta; el informe 2.2 es una declaración general de cumplimiento que no tiene el mismo significado que el 3.2, el cual es reconocido por un tercero. Aquellos que solicitan un "certificado de fábrica" pero omiten especificar el tipo generalmente recibirán un 2.2 y se enterarán del problema durante una evaluación en lugar de durante la recepción.
Por qué la longitud de 18 pulgadas cambia la pregunta
Una longitud de 457 mm es equivalente a 18”. Primero, es esencial entender que esta longitud no corresponde a la longitud estándar de fábrica. Un tubo higiénico de acero inoxidable se fabrica y se ofrece en longitudes de 20 pies, lo que significa que se cortan segmentos cortos de esta longitud inicial. Este hecho conlleva cuatro implicaciones.
- La trazabilidad existente podría transferirse pero no debe asumirse. El MTR se refiere a esa colada específica de la cual se ha originado la longitud de fábrica involucrada. Esto significa que una vez que se corta un segmento de la longitud de fábrica restante, la única relación que conecta esa longitud particular de 457 mm con el MTR es su marcado o etiquetado. Cualquier proveedor respetado marcará cada pieza o la etiquetará adecuadamente para que se indiquen su número de colada, grado y norma. Si este no es el caso, significa que el tubo proviene del MTR original pero ya no es reconocible.
- El extremo del tubo es nuevo. Un extremo cortado no es lo mismo que un orificio porque no está pulido o pasivado de la manera en que lo está el orificio. En muchos casos, hay rebabas presentes y, por lo tanto, para ser utilizado en servicio higiénico, este extremo del tubo debe cortarse en escuadra, desbarbarse y, si es necesario, pasivarse nuevamente. Si este grado de acabado califica para la certificación o no, depende de la aplicación particular del tubo.
- El embalaje se discute naturalmente, ya que el embalaje asume que hay una pieza de longitud completa disponible. El embalaje de tubos de longitud de fábrica generalmente incluye fundas y tapas que preservan el orificio en el proceso de transporte. En caso de segmentos más cortos, las piezas pueden tocarse con mayor frecuencia, por lo que existe la necesidad de especificar tipos de embalaje en el pedido.
- Pueden ser necesarios documentos para cada pieza cortada. En los casos en que se producen varias piezas diferentes de 18 pulgadas de longitud a partir de diferentes coladas, no hay forma de usar un MTR para el pedido. El pedido debe aclarar si todas las piezas deben haber sido producidas a partir de una colada o no, porque afectaría la entrega.
Nada de esto hace que una longitud de 18 pulgadas sea más difícil de certificar. Hace necesario especificar cómo sigue la certificación a la pieza, lo cual es un requisito diferente y fácil de pasar por alto. Cuando se solicita un tubo para repuestos, prototipos, muestreos o trabajos farmacéuticos de lotes pequeños —las aplicaciones donde las longitudes cortas son más comunes— se aplica el mismo rigor que para un pedido de longitud completa, y los componentes que conectará se tratan en nuestra guía sobre qué es un accesorio sanitario.
Lo que requiere cada industria
| Industria | Norma de material | Requisito de acabado | Documentación clave |
|---|---|---|---|
| Procesamiento de lácteos y alimentos | ASTM A270 o EN 10357 | 3-A higiénico, Ra ≤ 0,8 µm | MTR, registros de corrientes de Foucault, evidencia de cumplimiento 3-A |
| Bebidas, cervecería, vinícola | ASTM A270 o EN 10357 | Pulido mecánicamente, a veces electropulido | MTR, informe de acabado superficial, registros de soldadura |
| Farmacéutica y biotecnología | ASME BPE, ASTM A270 | Electropulido, típicamente SF4 (Ra ≤ 0,38 µm) o más fino | MTR, informe Ra, registros de aceptación de soldadura, limpieza interna, a veces boroscopio |
| Agua para inyección y vapor limpio | ASME BPE | Electropulido, SF4 a SF6 | Conjunto completo de documentación BPE con mapas de soldadura |
| Semiconductores y alta pureza | ASME BPE o especificación del cliente | Electropulido a Ra ≤ 0,20 µm en algunos tamaños | Pruebas de partículas y residuos, certificación de superficie interna |
| Procesos químicos y generales | ASTM A269 o A270 | Según lo requiera el fluido del proceso | MTR, registros de pruebas de presión cuando corresponda |
| Equipos a presión (mercado de la UE) | EN 10357 con cumplimiento de la Directiva de Equipos a Presión (PED) | Según la aplicación | Conformidad con la PED 2014/68/UE, MTR 3.1 |
La tendencia muestra que, a medida que aumenta la contaminación, las exigencias son más estrictas. La industria cervecera puede aceptar que la superficie tenga un acabado a máquina porque su producto está filtrado y sus prácticas de limpieza son eficaces, mientras que la industria de bioprocesos no puede hacerlo porque la superficie es crucial para el control de la contaminación y es tratada en consecuencia por los legisladores. Por lo tanto, hacer coincidir la certificación con la industria no se trata de comprar el mejor producto posible, sino de adquirir el que pasaría una inspección de cumplimiento.
Grados y selección
El proceso de selección de la certificación se basa en la elección de los materiales, y el problema debe abordarse de manera integrada. Los grados principales utilizados en la fabricación de tubos sanitarios son 304/304L y 316/316L, siendo el 321 apropiado dondequiera que se requiera servicio a mayor temperatura. Los grados de bajo carbono —los grados L— poseen un mayor grado de resistencia a la sensibilización en los puntos de soldadura, lo cual es importante debido a la existencia de la zona afectada por el calor en los tubos soldados, que puede ser susceptible a tensiones intergranulares si se fabrican con grados de carbono estándar.
La elección de una familia sobre la otra depende de la selección de un material en lugar de la especificación de ciertas propiedades, ya que la formulación 316L tiene un rendimiento significativamente superior en casos donde se espera exposición a iones de cloruro o una variedad de productos químicos de procesamiento, mientras que el 304 es suficiente para casos de aplicaciones menos agresivas.Los productos químicos de limpieza, la acidez del producto, la exposición al cloruro y la temperatura impulsan la decisión, y las diferencias que importan en la práctica se establecen en nuestra guía sobre la selección de acero inoxidable 304 frente al 316. En el caso de una Orden de Compra, el grado debe mostrarse junto a las normas, ya que "ASTM A270" no aclara la aleación.
Al redactar la especificación desde cero en lugar de mirar los dibujos existentes, es recomendable averiguar qué tienen para ofrecer los proveedores y qué está realmente documentado.Nuestro estudio de los principales fabricantes de accesorios y tubos de acero inoxidable establece cómo se comparan los proveedores en cuanto a cobertura de normas y documentación, que es la comparación que más importa cuando la evidencia de auditoría es el factor decisivo.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los diferentes grados de tubería de acero inoxidable?
Los grados de acero inoxidable utilizados comúnmente en tuberías higiénicas y de alta pureza son 304, 304L, 316, 316L y 321. Los grados L son grados de bajo carbono que minimizan la susceptibilidad de las conexiones soldadas a la sensibilización, de ahí su uso para tubos de soldadura higiénica. Los grados 316 y 316L tienen una resistencia superior a los cloruros y químicos agresivos, razón por la cual se utilizan para las industrias farmacéutica, marina y química, mientras que los grados 304 y 304L pueden utilizarse en otras aplicaciones como la fabricación de alimentos y bebidas debido a su razonable resistencia a la corrosión y menor costo. El grado 321 se utiliza para aplicaciones de alta temperatura que requieren resistencia a la corrosión intergranular.
¿Cuál es el código SA para los tubos de acero inoxidable?
La clasificación de tuberías y tubos de acero inoxidable se divide bajo dos encabezados principales, dependiendo de la forma en que se fabrica el tubo. Los tubos de acero inoxidable sin costura se clasifican bajo el código SA 7304, siendo los tubos de acero inoxidable sin costura estirados en frío y laminados en frío clasificados bajo el 7304.41, mientras que los otros tubos sin costura se clasifican bajo los encabezados 7304.49. Por otro lado, los tubos circulares de acero inoxidable soldados se clasifican bajo el 7306.40. Cabe señalar que los tubos sanitarios e higiénicos pueden ser hechos de tubos sin costura o soldados, por lo tanto, cualquiera de los encabezados puede aplicarse. Debido a los diversos deberes y reglamentos de los distintos lugares y países, por ejemplo, el agente de aduanas y el programa arancelario del país importador.
¿Cuál es el espesor de la tubería de acero inoxidable de calibre 18?
El acero inoxidable de calibre dieciocho se considera equivalente a aproximadamente 0.049-0.050 pulgadas o alrededor de 1.24-1.27 mm. Sin embargo, es típico que la tubería sanitaria e higiénica se especifique en términos del espesor real en pulgadas o milímetros en lugar de calibres, ya que las designaciones de calibre no son las mismas en los diferentes materiales. Por lo tanto, de acuerdo con la norma ASTM A270 para productos tubulares sanitarios, la especificación común para los diámetros exteriores que van desde pulgadas a 1 1/2 pulgadas es un espesor de 0.049 pulgadas (1.24 mm), mientras que para diámetros más grandes se utilizan espesores más pesados, como 0.065 pulgadas. El espesor exacto es la medida dada en la norma y confirmada por el certificado del molino, en lugar del número de calibre.
¿Cuál es la clasificación PSI para la tubería de acero inoxidable?
No puede existir una clasificación estándar para la presión porque la presión permisible dependerá del diámetro exterior, el espesor de la pared, el tipo de material, la temperatura y el código de diseño aplicado. Por ejemplo, supongamos un tubo de 1 pulgada (DE) y 0.049 pulgadas de espesor, hecho de material 316L, que está clasificado para presión a temperatura ambiente utilizando un código de diseño ASME B31.3 y un nivel de tensión (S) de alrededor de 20,000 psi. Basado en la relación de pared delgada P = 2St/(D-2t), la presión interna que se puede anticipar en caso de tal tubo sería de alrededor de 2,000 psi. Sin embargo, ese valor sigue disminuyendo con una temperatura más alta, así como cuando se tiene en cuenta el factor de eficiencia de la junta de soldadura relacionado con la tubería soldada, y debe recalcularse para tubos con diferentes diámetros y espesores.
¿Cortar un tubo a 18 pulgadas invalida su certificación?
No, pero los requisitos de certificación son diferentes. La certificación del material se refiere a la colada (heat) que produjo el tubo, por lo que mientras se mantenga el vínculo con esta colada, por ejemplo, marcando el extremo o proporcionando la certificación con el número de colada, el grado y la información de la norma escrita en ella junto con la pieza, o utilizando un embalaje que contenga dicha información, todo estará bien. Los problemas surgen cuando se entregan piezas cortadas sueltas con un certificado genérico, ya que de esta manera el documento cubre material de procedencia indeterminada. Si se requieren varias piezas cortadas bajo un mismo pedido, es mejor especificar si todas las piezas pueden obtenerse de diferentes coladas o deben provenir de la misma, y proporcionar información sobre el acabado.
Referencias
- ASTM International — Tubería sanitaria ASTM A270 y tubería de servicio general ASTM A269
- ASME — Norma de equipos de bioprocesamiento ASME BPE, designaciones de acabado superficial SF0-SF6
- 3-A Sanitary Standards — Tubería metálica 3-A SSI 33-03
- CEN — Tubos de acero inoxidable EN 10357 para la industria de alimentos y bebidas
- ISO — Tubos de acero inoxidable ISO 2037 para la industria alimentaria e ISO 9001 Gestión de calidad
- Organización Mundial de Aduanas — Sistema Armonizado Encabezados 7304 y 7306
Conclusión
Los documentos de certificación de tuberías de acero inoxidable ultrapulidas se denominan documentos de pila en lugar de uno solo. Una tubería de 18 pulgadas de largo no resulta en cambios de lo que se necesita en el papel, pero sí cambia la forma en que la evidencia viaja junto con el producto. Comencemos con las normas de materiales en EE. UU.: ASTM A270 para tuberías sanitarias, ASME BPE para fines farmacéuticos y biotecnológicos, 3-A SSI 33-03 para la industria láctea, EN 10357 para las dimensiones de tuberías europeas. El acabado requerido debe indicarse junto con el parámetro Ra real y el nombre del método de medición utilizado; en consecuencia, también se debe indicar la clasificación BPE aplicable durante la prueba de molino para Ra ≤ 0.38 µm en relación con las especificaciones del producto. La verificación debe incluir la provisión del documento EN 10204 3.1 que confirma la conformidad de la emisión en lugar de la declaración de conformidad estándar. También se debe verificar que todos los resultados de las pruebas necesarias estén disponibles, incluidos los de las pruebas magnéticas, las verificaciones del proceso de soldadura y la medición de la rugosidad de la superficie. Finalmente, la longitud de corte debe tratarse según el formato, de modo que todas las tuberías se etiqueten de acuerdo con sus números de colada.
