¿Qué material se usa para hacer una caldera?

Las calderas industriales proporcionan vapor para procesar y calentar en una amplia gama de instalaciones, desde hospitales hasta fabricación de alimentos y plantas químicas. Los sistemas de calderas con diseño de tubo de incendio son muy típicos para este servicio, donde el calor del combustible pasa a través del interior de los tubos y el agua contenida en un recipiente presurizado que rodea los tubos se calienta y se convierte en vapor. Las calderas industriales de tubo de fuego están diseñadas con clasificaciones de hasta 450 psig y 1500 HP, lo que las convierte en una solución perfecta para muchas instalaciones pequeñas y medianas.
Dado que los componentes de una caldera industrial de tubo de fuego están expuestos al calor, a los subproductos de combustión y al agua de alimentación de la caldera, la metalurgia desempeña un papel vital en la fiabilidad de estos sistemas de caldera. Los materiales deben ser capaces de soportar calor, presión, ciclos térmicos, compresión y tensión, erosión y corrosión durante décadas para que la inversión valga la pena. Entonces, ¿qué materiales resisten estas condiciones y qué metalurgia es mejor para una caldera industrial de tubo de fuego?
Los primeros fabricantes de calderas industriales utilizaron hierro forjado de alta calidad para los tubos y las carcasas, y cobre para las cámaras de combustión. Las conexiones estaban remachadas o ajustadas por compresión en su lugar. Desafortunadamente, la tensión presentada en los orificios de los remaches, combinada con un material no homogéneo como el hierro forjado y el estrés térmico constante, causó que las conchas de la caldera fallaran catastróficamente, lo que provocó muchas explosiones desastrosas y letales en la incipiente industria.
Cuando el acero estuvo disponible a principios del siglo XX, los fabricantes lo atrajeron rápidamente porque era más resistente y menos costoso que el hierro forjado. La soldadura pronto reemplazó al remachado como el método de conexión preferido en las calderas industriales porque era más rápido y más confiable. Las propiedades de fatiga del acero también fueron mucho mejores que las del hierro, lo que hace que los sistemas de calderas sean más seguros Hoy en día, el acero al carbono aleado con una variedad de metales traza sigue siendo el material preferido para componentes de calderas industriales de alta presión, alta temperatura, incluyendo conchas, tubos , placas de tubos, cajas de fuego y deflectores. Aunque el acero inoxidable está ampliamente disponible, la Sección I de ASME del Código de calderas y recipientes a presión no permite su uso en áreas húmedas de la caldera; sin embargo, el acero inoxidable ferrítico se usa en el servicio de vapor sobrecalentado debido a su resistencia superior y resistencia a la erosión a altas temperaturas. Con la excepción de los modelos pequeños de mesa o de demostración, el latón y el cobre no se usan en calderas industriales porque son caros y no se mantienen bien en altas temperaturas. El hierro fundido es demasiado frágil para soportar años de ciclos térmicos y de presión continuos en calderas de alta presión.
El acero al carbono tiene una alta resistencia a la fatiga, un buen límite elástico, excelentes características térmicas y conserva sus propiedades a temperaturas típicamente encontradas dentro de las calderas industriales de tubos de fuego. No es el material más resistente a la corrosión o la abrasión, pero puede hacerse adecuado para un uso sostenido a largo plazo agregando cromo, níquel, vanadio, azufre u otros componentes a la aleación. Es económico, fácil de obtener y se puede comprar con la documentación necesaria para satisfacer los códigos ASME de recipientes a presión. También se prueba fácilmente durante las paradas de la caldera en busca de grietas, corrosión y erosión, y puede repararse adecuadamente si se encuentran daños mientras se mantiene la integridad de la caldera.
Hay muchos materiales más nuevos y más exóticos en el mercado hoy en día, pero por todas las razones mencionadas anteriormente, y más, el acero al carbono sigue siendo el material preferido para la construcción de calderas industriales de tubos contra incendios. Es un material probado en el tiempo en este servicio que probablemente no será reemplazado en el corto plazo.
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