ASTM A999 sin costura y soldada
Norma de tuberías de acero inoxidable

¿Qué es la ASTM A999?

La ASTM A999/A999M es la especificación de requisitos generales que aporta el marco técnico común a todas las especificaciones de tubería de acero aleado e inoxidable. Consolida los requisitos que, de otro modo, se repetirían en cada una de las 17 especificaciones de producto: tolerancias dimensionales, procedimientos de calibración de los ensayos no destructivos, fórmulas de la prueba hidrostática, métodos del ensayo de aplastamiento y reglas de marcado.

La versión vigente es la A999/A999M–23, publicada en septiembre de 2023, bajo el subcomité A01.10 del comité ASTM A01. Su equivalente ASME es la SA-999 del volumen II del Código de Calderas y Recipientes a Presión. La jerarquía de tres niveles es la misma que en la A1016: pedido de compra > especificación de producto > A999. Si la especificación de producto (por ejemplo, la A312) entra en conflicto con la A999, prevalece la especificación de producto. Si el pedido de compra impone requisitos más estrictos que ambas, prevalece el pedido de compra.

Especificaciones de producto gobernadas por la ASTM A999

La A999 se aplica a 17 especificaciones ASTM de tubería y abarca tubería sin costura, soldada, forjada y mandrinada, colada por centrifugación y conformada por proyección de aleaciones ferríticas y aceros inoxidables austeníticos y dúplex. Cuando se especifica tubería sin costura de acero inoxidable según la A312, las tolerancias de espesor de pared y de diámetro exterior, la fórmula de la prueba hidrostática, los parámetros del ensayo de aplastamiento, los procedimientos de calibración de los ensayos no destructivos y los requisitos de marcado proceden de la A999.

Requisitos de análisis químico

La A999 exige un análisis de colada por cada colada de acero. Cuando se emplea refusión secundaria (ESR, VAR), el análisis de colada se toma de un lingote refundido de cada colada primaria. Los requisitos de análisis de producto se fijan en cada especificación de producto.

El apartado 6.2.1 recoge la misma regla de contaminación entre grados que la A1016: el acero no debe contener ningún elemento no especificado en una proporción tal que llegue a cumplir otro grado en el que dicho elemento tenga un contenido mínimo exigido. Ello impide sustituir una aleación por otra dentro de la misma colada.

Tolerancias dimensionales

La A999 define tres tablas de tolerancias fundamentales para tubería: espesor de pared (pared nominal), espesor de pared (pared mínima) y diámetro exterior. Las tolerancias de longitud figuran en el apartado 12.

Espesor de pared: pared nominal

Desviaciones admisibles respecto del espesor de pared nominal para tubería sin costura y soldada. La pared nominal admite una tolerancia negativa del –12.5 %.

Espesor de pared: pared mínima

Cuando el pedido de compra especifica pared mínima, la tolerancia negativa es cero: todas las desviaciones se sitúan únicamente del lado positivo. Diferencia clave: la tubería de pared nominal tiene una tolerancia negativa del –12.5 %, es decir, el espesor real puede ser un 12.5 % inferior al valor nominal. La tubería de pared mínima tiene tolerancia negativa cero: el espesor real es siempre igual o superior al mínimo especificado. La pared mínima resulta más cara porque el fabricante apunta a un espesor mayor para garantizar que no haya tolerancia negativa.

Tolerancia de diámetro exterior

Desviaciones admisibles del diámetro exterior para tubería de acero aleado e inoxidable. Nota: la tolerancia negativa es constante e igual a 1/32 in. (0.8 mm) en todas las medidas; solo la tolerancia positiva aumenta con el NPS. En tubería de pared delgada (espesor ≤3 % del diámetro exterior), la tolerancia de diámetro exterior se aplica a la media de las lecturas de diámetro extremas y la ovalidad no debe superar el 1.5 % del diámetro exterior especificado.

Tolerancias de longitud (apartado 12)

Para longitudes fijas de 24 ft (7.3 m) o menores: +1/4 in. (6 mm), –0 en tubería sin costura y soldada. Para tubería forjada/mandrinada y colada: +1/8 in. (3 mm), –0. Las longitudes superiores a 24 ft requieren acuerdo entre el fabricante y el comprador. Salvo pacto en contrario, no se admiten soldaduras circunferenciales.

Ensayo de aplastamiento (apartado 20)

La A999 define el ensayo de aplastamiento que emplean todas las especificaciones de tubería cubiertas. Un tramo de tubería se aplasta en frío entre placas paralelas en dos etapas.

Etapa 1 (ductilidad): no debe aparecer ninguna fisura antes de que la separación entre placas alcance el valor H: H = (1+e) × t / (e + t/D). Constante de deformación e: 0.07 para el acero de carbono medio, 0.08 para las aleaciones ferríticas, 0.09 para los aceros austeníticos, 0.09 para los aceros inoxidables dúplex y 0.09 para el acero de bajo carbono.

Etapa 2 (integridad): el aplastamiento continúa hasta que la probeta se rompe o hasta que las paredes opuestas entran en contacto. Cualquier laminación, material defectuoso o falta de penetración da lugar al rechazo. En la tubería soldada, el cordón se sitúa a 90° respecto de la fuerza aplicada. Longitud de la probeta: mínimo 2-1/2 in. (60 mm) en tubería sin costura y mínimo 4 in. (100 mm) en tubería soldada.

Ensayos no destructivos y prueba hidrostática

Prueba hidrostática (apartado 21.2)

Cada tubería se somete a una presión hidrostática mínima que produzca en la pared una tensión igual al 60 % del límite elástico mínimo en aleaciones ferríticas y aceros inoxidables ferríticos, y al 50 % del límite elástico mínimo en aceros inoxidables austeníticos y dúplex. Fórmula: P = 2St/D. La presión de ensayo máxima exigible se limita a 2,500 psi (17 MPa) para diámetro exterior ≤3.5 in. (88.9 mm) y a 2,800 psi (19 MPa) para diámetro exterior >3.5 in. Tiempo de mantenimiento: mínimo 5 segundos. En tubería soldada, el tiempo de mantenimiento debe bastar para inspeccionar todo el cordón.

Ensayo eléctrico no destructivo (apartado 21.3)

Los ensayos no destructivos se realizan conforme a ASTM E213 (ultrasonidos), E309 (corrientes inducidas, material ferromagnético), E426 (corrientes inducidas, material no magnético) o E570 (fuga de flujo magnético). Profundidad de la entalla de referencia: el 12.5 % del espesor de pared o 0.004 in. (0.1 mm), el valor que resulte mayor. Relación señal-ruido ≥2.5:1. La normalización se efectúa al inicio y al final de cada tanda y cada 4 horas.

Límites de frecuencia en corrientes inducidas: 100 kHz para espesor de pared <0.050 in., 50 kHz entre 0.050 y 0.150 in. y 10 kHz para ≥0.150 in. Ultrasonidos: frecuencia mínima de 2.0 MHz y tamaño máximo de transductor de 1.5 in. La tubería que produce una señal ≥ el patrón de referencia se declara sospechosa y se evalúa conforme al apartado 21.3.10.

Requisitos de rectitud

La tubería acabada debe estar razonablemente recta. Tubería soldada por arco metálico: desviación máxima de 1/8 in. (3.2 mm) respecto de una regla de 10 ft (3 m). En tuberías más cortas, la tolerancia se prorratea. Las compras gubernamentales añaden límites más estrictos por rangos de diámetro exterior.

Soldadura de reparación, marcado y certificación

Soldadura de reparación (apartado 16)

La reparación por soldadura de defectos del metal base en tubería sin costura y de defectos de la chapa en tubería soldada requiere la aprobación del comprador. La tubería reparada se marca con «WR», el metal de aportación debe ser adecuado, los defectos se esmerilan antes de soldar y cada tramo reparado se somete de nuevo a tratamiento térmico y a ensayos no destructivos. El procedimiento se cualifica conforme al volumen IX de ASME.

Marcado del producto (apartado 25)

Cada tubería se marca con plantilla, empezando a unos 12 in. (300 mm) del extremo, con el nombre del fabricante, el número de especificación y el grado. En tuberías menores de NPS 2 o de longitud inferior a 3 ft (1 m), el marcado puede ir en una etiqueta. En tubería de acero austenítico, la pintura o tinta de marcado no debe contener sales de cinc, plomo ni cobre, ya que estos metales provocan ataque corrosivo al calentarse.

Certificación (apartado 24)

El fabricante emite un certificado de conformidad (no requiere firma) junto con un informe de ensayo que recoge el número de colada, el análisis de colada, el análisis de producto (si se ha especificado), las propiedades de tracción, el resultado del ensayo de aplastamiento, la presión de la prueba hidrostática o el método de ensayo no destructivo y los resultados del ensayo de impacto. Sin la aprobación del comprador se admiten como máximo dos retratamientos térmicos.