La B161 cubre el tubo de níquel sin costura para servicio general. La B163 cubre los tubos de condensador e intercambiador de calor de níquel y aleaciones de níquel. La B163 abarca más familias de aleaciones —Monel, Inconel e Incoloy— e incorpora requisitos complementarios específicos para la fabricación de tubos de intercambiador, como los ensayos de mandrinado y abocardado. Si el tubo se destina a un intercambiador de carcasa y tubos, la especificación adecuada suele ser la B163.
Norma ASTM B161 de tuberías sin costura de níquel 200/201
Al 50 % de concentración y 200 °F, la sosa cáustica corroe el acero inoxidable en cuestión de semanas, mientras que apenas afecta al níquel comercialmente puro. Esa diferencia de resistencia a los álcalis es la que dio origen a la ASTM B161, una especificación dedicada al tubo sin costura que cubre dos grados: el níquel 200 (UNS N02200) y el níquel 201 (UNS N02201). Estas aleaciones están concebidas para medios alcalinos agresivos, en los que los grados convencionales de acero inoxidable fallan por corrosión rápida o por corrosión bajo tensión.
La ASTM B161, publicada por ASTM International , establece los límites de composición química, los requisitos de propiedades mecánicas, las tolerancias dimensionales y los protocolos de ensayo de los tubos de níquel sin costura trabajados en frío. Se aplica principalmente a productos sin costura; el material trabajado en caliente solo se suministra previo acuerdo entre comprador y vendedor. La especificación define los requisitos técnicos de referencia que garantizan uniformidad, trazabilidad y fiabilidad de prestaciones en servicio de alta pureza y en medios alcalinos a alta temperatura.
El material B161 se emplea ampliamente en evaporadores de sosa cáustica, tuberías de celdas cloro-álcali, sistemas de manipulación de flúor y fluoruro de hidrógeno, equipos de procesado de alimentos y líneas de transporte de productos químicos de grado electrónico. Esta guía recorre todos los detalles técnicos de la especificación: los grados y sus diferencias derivadas del contenido de carbono, los límites de composición química, los requisitos mecánicos en los 3 estados de suministro, las tolerancias de los productos trabajados en frío y acabados en caliente, los protocolos de ensayo y las respuestas a las preguntas que más plantean los ingenieros.
Descarga gratuita del PDF de ASTM B161
Descarga gratuita del PDF de ASTM B161
¿Qué es la ASTM B161?
La ASTM B161 es la especificación estándar de para tubos de níquel sin costura.Depende del subcomité B02.07 de níquel y cobalto refinados, del comité ASTM B02 de metales y aleaciones no férreos. La especificación remite a la ASTM B829 (requisitos generales para tuberías y tubos sin costura de níquel y aleaciones de níquel) para los requisitos complementarios de marcado, embalaje e inspección.
La B161 cubre solo 2 aleaciones, ambas de níquel comercialmente puro con un contenido de níquel mínimo del 99.0 % . La diferencia clave entre ambas está en el contenido de carbono. El níquel 200 admite un carbono máximo de 0.15%; el níquel 201 lo limita a solo 0.02%. Esa única variable cambia el comportamiento de cada aleación a alta temperatura y determina dónde procede emplear cada grado.
La B161 cubre a la vez la tubería (pipe) —que se pide por diámetro nominal y schedule estándar conforme a ANSI B36.10/B36.19— y el tubo (tube), que se pide por diámetro exterior y espesor de pared o por diámetro interior y espesor de pared. Ambas formas de producto se fabrican por proceso sin costura y trabajado en frío, aunque también puede suministrarse material trabajado en caliente si comprador y vendedor acuerdan las propiedades.
Composición química de la ASTM B161
Ambos grados de la B161 contienen al menos un 99 % de níquel, valor que se calcula restando de 100 % el contenido de todos los demás elementos determinados. La tabla siguiente recoge los límites de composición completos. El níquel 200 y el 201 solo difieren en la columna del carbono; los límites del resto de elementos son idénticos.
| Grado | Número UNS | Norma (Pipe) |
Requisitos de composición química (valores máximos) | ||||||||||||
| Carbono (C) | Manganeso (Mn) | Fósforo (P) | Azufre (S) | Silicio (Si) | Níquel (Ni) | Cromo (Cr) | Molibdeno (Mo) | Cobre (Cu) | Hierro (Fe) | Titanio (Ti) | Aluminio (Al) | Cobalto (Co) | |||
| Níquel 200 | N02200 | B161 | 0.15 | 0.35 | - | 0.010 | 0.35 | min 99.0 | - | - | 0.25 | 0.4 | - | - | - |
| Níquel 201 | N02201 | B161 | 0.02 | 0.35 | - | 0.010 | 0.35 | min 99.0 | - | - | 0.25 | 0.4 | - | - | - |
El límite de carbono desempeña un papel decisivo. Por encima de 600 °F (315 °C), los átomos de carbono del níquel 200 migran a los bordes de grano y forman partículas de grafito. Esas «películas» de grafito rompen la estructura granular, reducen la ductilidad y crean caminos preferentes de corrosión. El límite del 0.02 % del níquel 201 deja un contenido de carbono tan bajo que la precipitación de grafito resulta despreciable incluso en servicio continuo por encima de 1000 °F (538 °C).
Propiedades mecánicas de la ASTM B161
La B161 fija 3 estados de suministro: recocido (tubo trabajado en frío, DE ≤ 127 mm), recocido (DE > 127 mm) y con alivio de tensiones. El material con alivio de tensiones conserva parte de la resistencia adquirida en el trabajo en frío, por lo que presenta valores de tracción y de límite elástico claramente superiores, pero con menor ductilidad.
| Grado | Estado y dimensiones | Norma | Resistencia a la tracción Mín., MPa |
Límite elástico Mín., MPa |
Alargamiento Mín., % |
| N02200 | Estado recocido: DE ≤ 127 mm | B161 | 380 | 105 | 35 |
| N02200 | Recocido: DE > 127 | B161 | 380 | 80 | 40 |
| N02200 | Estado distensionado: todas las dimensiones | B161 | 450 | 275 | 15 |
| N02201 | Estado recocido: DE ≤ 127 mm | B161 | 345 | 80 | 35 |
| N02201 | Estado recocido: DE > 127 mm | B161 | 345 | 70 | 40 |
| N02201 | Estado distensionado: todas las dimensiones | B161 | 415 | 205 | 15 |
El níquel 200 presenta valores de tracción y de límite elástico superiores a los del 201 en todos los estados: el carbono adicional actúa como endurecedor por solución sólida a temperatura ambiente. Con alivio de tensiones, el límite elástico del níquel 200 alcanza 275 MPa (40 ksi), casi el triple de su valor en estado recocido. Es una ventaja clave en aplicaciones a presión, porque la tensión admisible de código determina el cálculo del espesor de pared. Ahora bien, en estado recocido el níquel se alarga un 35-40 % antes de romper, es decir, resulta muy dúctil; con alivio de tensiones apenas se alarga un 15 %, con una ductilidad mucho menor. Para el curvado de tubos, la fabricación de tubos en U o las operaciones de mandrinado, el estado recocido es la opción más segura.
Tolerancias de la ASTM B161
Los requisitos de tolerancia de la B161 dependen de cómo se haya fabricado el material. El tubo trabajado en frío tiene un control dimensional más estricto que el producto acabado en caliente. La especificación remite a la ASTM B829 y a las propias tablas de tolerancias de la B161. La tabla siguiente agrupa las tolerancias en 3 categorías: diámetro exterior, espesor de pared y longitud.
| Norma | Diámetro exterior (D) | Tolerancia (mm) | Espesor de pared (S) | Tolerancia | Longitud | Tolerancia |
| MM | NORMAL / ALTA | MM | MM | MM | ||
B161 |
D<10 | ±0.10 | S(ave):±15% | S(Min):+30%/0 | OD<50.8:+3.2/-0 OD≥50.8:+4.8/-0 Véase B829 para más detalles |
- |
| 10<D≤16 | ±0.13 | |||||
| 16≤D≤38 | ±0.19 | S(ave):±10% | S(Min):+22%/0 | |||
| 38<D≤75 | ±0.25 | S(ave):±12.5% | S(Min):+28%/0 | |||
| 75<D≤114 | ±0.38 | |||||
| 114<D≤152 | ±0.51 | S(ave):+15%/-12.5% | S(Min):+30%/0 | |||
| 152<D≤168 | ±0.64 | |||||
| 168<D≤219 | ±0.79 | - | - | |||
| 219<D≤356 | +1.57/-0.79 | - | - | |||
| 356<D≤610 | +3.18/-0.79 | - | - | |||
| B161 (tubo acabado en caliente, tube) |
19≤D≤38 | +0.4/-0.8 | Pared nominal: ±12.5 % | Pared mínima: ±28.5 %/0 | OD<50.8: +3.2/-0 OD≥50.8: +4.8/-0 Véase B829 para más detalles |
- |
| 38.1<D≤102 | ±0.8 | |||||
| 102<D≤235 | +1.6/-0.8 | |||||
| B161 (tubería trabajada en caliente, pipe) |
25≤D≤48 | ±0.38 | Pared nominal: +16%/-12.5% |
Pared mínima: ±28.5 %/0 | - | - |
Si desea más información sobre nuestros productos, ¡póngase en contacto con nosotros!
Grados de níquel de la ASTM B161
La mayoría de las especificaciones de aleaciones de níquel cubren 5 grados o más; la B161 solo cubre 2. Esa sencillez es engañosa: elegir el grado equivocado conduce a un modo de fallo concreto y costoso, la grafitización. A continuación se explican las diferencias entre ambos y en qué proyectos procede cada uno.
| Propiedad | Níquel 200 (UNS N02200) | Níquel 201 (UNS N02201) |
| Contenido de níquel | 99.0% min | 99.0% min |
| Contenido de carbono | 0.15% max | 0.02% max |
| Temperatura máxima de servicio | 600°F (315°C) | Hasta 1200 °F+ (650 °C+) |
| Principal ventaja frente a la corrosión | Álcalis, gases secos, sosa cáustica | Ídem + sosa cáustica a alta temperatura |
| Riesgo por encima de 600 °F | Grafitización (precipitación de carbono) | Muy bajo: el carbono es demasiado escaso para precipitar |
| Aplicación típica | Sosa cáustica de temperatura ambiente a media | Evaporadores de sosa cáustica a alta temperatura, servicio a 700 °F+ |
Níquel 200 (UNS N02200)
La aleación 200 es adecuada para medios por debajo de 600 °F (315 °C). Su mayor contenido de carbono le confiere una resistencia mecánica a temperatura ambiente algo superior a la del níquel 201. En exposiciones prolongadas por encima de 600 °F, el carbono puede —por descomposición de los carburos— precipitar como grafito libre en los bordes de grano y debilitar la estructura granular. Esa grafitización debilita el metal y crea caminos de ataque intergranular. Precisamente por ello se desarrolló el níquel 201.
Más información sobre el material níquel 200Níquel 201 (UNS N02201)
La aleación 201 es la versión de bajo carbono del níquel 200 y resulta adecuada para cualquier aplicación por encima de 600 °F (315 °C). Las plantas cloro-álcali emplean níquel 201 de forma masiva en los cuerpos de los evaporadores de sosa cáustica y en las tuberías de trasiego, donde la temperatura supera con frecuencia los 700 °F (370 °C). El bajo carbono se traduce en una resistencia a la tracción a temperatura ambiente algo inferior a la del níquel 200, pero reduce drásticamente el riesgo de grafitización a alta temperatura.
Más información sobre el material níquel 201Tratamiento térmico y estados de suministro
El material B161 sale de fábrica en uno de estos dos estados: recocido o con alivio de tensiones. A diferencia de los aceros inoxidables austeníticos o dúplex, el níquel comercialmente puro no requiere temple rápido tras el recocido. Su estructura monofásica cúbica centrada en las caras (FCC) implica que no hay fases intermetálicas perjudiciales que deban suprimirse mediante enfriamiento rápido.
El recocido se realiza en atmósfera protectora —hidrógeno, amoníaco disociado o vacío— a 1300–1600°F (700–870°C), para evitar la oxidación superficial. El recocido recristaliza la estructura granular deformada en frío y restituye la ductilidad plena. El tratamiento de alivio de tensiones emplea un rango de temperatura inferior, habitualmente 525–900°F (275–480°C), que reduce las tensiones residuales conservando la mayor parte de la resistencia adquirida en el trabajo en frío.
El estado recocido es el estado por defecto para las operaciones de conformado: curvado, rebordeado, fabricación de tubos en U y mandrinado. El material con alivio de tensiones se especifica cuando los tramos rectos y los recipientes a presión requieren una tensión admisible mayor y el conformado es mínimo.
Resistencia a la corrosión del níquel 200/201
El níquel comercialmente puro es la opción preferente en medios fuertemente alcalinos y, en particular, en servicio con sosa cáustica, donde supera con claridad al acero inoxidable y a muchas aleaciones de níquel.
- Sosa cáustica (NaOH):el níquel 200/201 admite NaOH en todas las concentraciones, hasta 600 °F (315 °C) en el caso del níquel 200 y muy por encima de esa temperatura en el del níquel 201. En la mayoría de los servicios con sosa cáustica la velocidad de corrosión se mantiene por debajo de 1 mpy (milésimas de pulgada por año). En idénticas condiciones, el acero inoxidable sufre agrietamiento cáustico rápido.
- Halógenos secos:el níquel resiste el cloro, el cloruro de hidrógeno y el fluoruro de hidrógeno gaseosos en seco, y forma una película fina y protectora de haluro de níquel. «Seco» significa justamente eso: en presencia de humedad, la película protectora de haluro se rompe y la corrosión se acelera.
- Ácidos reductores:el níquel presenta una resistencia moderada al ácido sulfúrico desoxigenado, sobre todo a concentraciones bajas. No es la mejor opción para ácidos oxidantes como el nítrico.
- Agua de alta pureza y medios de grado alimentario:el níquel no transmite olor ni color al fluido de proceso y se emplea de forma generalizada en plantas alimentarias y farmacéuticas, en especial en el tratamiento de fibras sintéticas, álcalis y sistemas de agua desionizada.
Requisitos de ensayo e inspección
Los ensayos de la ASTM B161 están gobernados por la ASTM B829 (requisitos generales para tuberías y tubos sin costura de níquel y aleaciones de níquel). Cada lote de material debe superar la verificación química, los ensayos mecánicos y la prueba hidrostática o un ensayo no destructivo.
Ensayo de tracción
Una probeta por lote. El ensayo confirma la resistencia a la tracción, el límite elástico (desviación del 0.2 %) y el alargamiento. La probeta se toma en dirección longitudinal de la pared del tubo. En tubos de pequeño diámetro o pared delgada (medidas de convertidor) se aplican los valores mecánicos que fija la B161.
Ensayo de presión hidrostática
Toda tubería y todo tubo deben someterse a prueba hidrostática, salvo que se sustituya por un ensayo eléctrico no destructivo. La presión de ensayo se calcula mediante P = 2St/D , donde S es la tensión admisible en la fibra (conforme a la B829), t el espesor de pared y D el diámetro exterior. Toda tubería o tubo que presente fugas durante el ensayo se rechaza según lo dispuesto en la ASTM B829.
Ensayo eléctrico no destructivo (END)
Previo acuerdo entre comprador y vendedor, la prueba hidrostática puede sustituirse por un ensayo de corrientes inducidas conforme a ASTM E571. El patrón de referencia de calibración emplea, dentro de determinados rangos de espesor de pared, un taladro de diámetro no superior a 0.031 pulgadas (0.79 mm). Se rechaza el tubo que produzca una señal igual o superior a la del defecto de calibración, salvo que la indicación pueda comprobarse por exploración y resulte inocua.
Ensayos de aplastamiento y abocardado (si se especifican)
Estos ensayos no son obligatorios en la B161, pero pueden incluirse en el pedido de compra como requisito suplementario. Cuando se exigen, la distancia de aplastamiento no suele expresarse como un múltiplo del espesor de pared: normalmente se expresa en función del diámetro exterior y del espesor de pared, o se define como un valor H concreto (separación entre placas) sin que aparezcan fisuras. El ensayo de abocardado expande el extremo del tubo sobre un mandril cónico para verificar la ductilidad.
Preguntas frecuentes
-
¿En qué se diferencian la ASTM B161 y la ASTM B163?
-
¿En qué se diferencian la ASTM B161 y la ASTM B165?La B161 cubre el níquel comercialmente puro (200/201). La B165 cubre el Monel 400 (UNS N04400), una aleación níquel-cobre con aproximadamente un 67 % de níquel y un 30 % de cobre. El Monel 400 se especifica para servicio con agua de mar, ácido fluorhídrico y salmuera, donde el níquel puro no ofrece resistencia a la corrosión suficiente. Si la aplicación implica medios con cloruros o entornos marinos, el Monel 400 de la B165 suele ser más adecuado que la B161.
-
¿Puede emplearse la ASTM B161 bajo el Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión?Sí. La norma ASME equivalente es la SB-161, recogida en el volumen II, parte B (especificaciones de materiales no férreos), del BPVC de ASME. El material fabricado según ASTM B161 que cumpla además los requisitos suplementarios ASME puede emplearse en recipientes a presión y sistemas de tuberías con sello de código.
-
¿Son magnéticos el níquel 200 y el 201?Sí; el níquel es ferromagnético a temperatura ambiente. Su temperatura de Curie es de 680°F (360°C). Por debajo de esa temperatura, el tubo de níquel atrae a un imán; por encima, el material se vuelve paramagnético. Esta característica es relevante en aplicaciones próximas a equipos sensibles al magnetismo o a sistemas de separación magnética.
-
¿Qué estados de suministro ofrece la B161?Los estados de suministro que ofrece la B161 son el recocido y el de alivio de tensiones. El material recocido presenta la máxima ductilidad (35-40 % de alargamiento) y es el estado por defecto para el conformado y el curvado. El material con alivio de tensiones sacrifica ductilidad (15 % de alargamiento) a cambio de un mayor límite elástico, de hasta 275 MPa (40 ksi) en el níquel 200. También puede suministrarse material trabajado en caliente, con propiedades acordadas entre comprador y vendedor.
-
¿Por qué el níquel B161 supera al acero inoxidable en servicio con sosa cáustica?En NaOH concentrado, por encima de 150°F (65°C) el acero inoxidable sufre corrosión bajo tensión cáustica (SCC). El níquel 200/201 no se ve afectado por la SCC cáustica a ninguna concentración ni temperatura dentro de su rango de servicio. En evaporadores de sosa cáustica que operan entre 300 y 600 °F, los tubos de acero inoxidable fallan en pocos meses, mientras que los de níquel 201 duran décadas.