La B983 cubre la tubería de aleación de níquel de alta resistencia endurecida por precipitación o trabajada en frío (Hastelloy C-22HS, Inconel 725, Inconel 740H); la B444 cubre la tubería de Inconel 625 recocida o recocida en disolución. La B983 aporta límites elásticos de 100,000-120,000 psi (690-827 MPa); la B444, de 40,000-60,000 psi (276-414 MPa). Si su aplicación exige alta resistencia mecánica junto con resistencia a la corrosión —por ejemplo, pozos de gas amargo o calderas A-USC—, la especificación correcta es la B983. Si necesita Inconel 625 de resistencia estándar para procesos químicos o aplicaciones marinas, la más adecuada es la B444.
Norma ASTM B983 de tuberías y tubos sin costura de aleación de níquel de alta resistencia
La ASTM B983 es una especificación estándar publicada por ASTM International que cubre las tuberías y tubos sin costura de aleación de níquel de alta resistencia obtenidos por endurecimiento por precipitación o por trabajo en frío. Se desarrolló específicamente para los sectores del petróleo y el gas y de la generación eléctrica avanzada, en los que las aleaciones de níquel recocidas estándar, como el Inconel 625 (ASTM B444) o el Hastelloy C-276 (ASTM B622), no alcanzan el límite elástico que exigen los pozos amargos ultraprofundos, los sistemas submarinos de alta presión y los tubos de calderas ultrasupercríticas avanzadas (A-USC).
La especificación cubre tres grados UNS principales: N07022 (Hastelloy C-22HS), N07725 (Inconel 725) y N07740 (Inconel 740/740H). El producto se suministra en uno de estos tres estados: trabajado en frío; trabajado en frío y endurecido por precipitación; o recocido de disolución y endurecido por precipitación con la cascarilla eliminada.
Esta guía recorre todos los apartados de la ASTM B983: las tres aleaciones principales, su composición química, las propiedades mecánicas por tipo de estado, los esquemas de tratamiento térmico, las tolerancias dimensionales, los requisitos de ensayo y los ámbitos de aplicación clave. Con ello, los equipos de ingeniería y de compras pueden seleccionar la tubería de aleación de níquel de alta resistencia adecuada para entornos de servicio extremos.
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¿Qué es la ASTM B983?
La ASTM B983 es la especificación estándar para tuberías y tubos sin costura de aleación de níquel endurecidos por precipitación o trabajados en frío. Depende del subcomité B02.07 de níquel y cobalto refinados y sus aleaciones, dentro del comité ASTM B02 de metales y aleaciones no férreos. Los requisitos generales del material acogido a esta especificación se ajustan a la ASTM B829.
Un entubado de Inconel 625 recocido convencional, con 40,000 psi de límite elástico, no soporta la presión de colapso de un pozo de gas amargo de 25,000 pies. Un material de grado B983 con 120,000 psi de límite elástico cambia por completo esa ecuación de diseño. Las especificaciones existentes de tubería de aleación de níquel —la B444 (Inconel 625), la B622 (familia Hastelloy C) y la B167 (Inconel 600/601)— solo cubren material en estado recocido o recocido de disolución. Esos estados aportan límites elásticos del orden de 40,000-60,000 psi (276-414 MPa). Los pozos de gas amargo profundos y las calderas A-USC exigen 100,000-140,000 psi (690-965 MPa) de límite elástico manteniendo el mismo nivel de resistencia a la corrosión. La B983 cubre ese vacío.
La especificación cubre tuberías y tubos obtenidos por dos vías de endurecimiento: (1) el trabajo en frío, en el que la deformación controlada durante el estirado aumenta la densidad de dislocaciones y la resistencia; y (2) el endurecimiento por precipitación, en el que un envejecimiento controlado precipita las fases γ′ (gamma prima) o γ″ (gamma doble prima), que obstaculizan el movimiento de las dislocaciones. Algunas aleaciones combinan ambos métodos.
Cada tubería o tubo se ensaya, a elección del fabricante, mediante prueba hidrostática o ensayo eléctrico no destructivo conforme a la ASTM B829. La referencia de estas aleaciones en el Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión se recoge en sus respectivos casos de código ASME.
Composición química de la ASTM B983
La ASTM B983 fija en la tabla siguiente los límites de composición química propios de cada aleación. Esas composiciones reflejan la función principal de cada una: la N07022 maximiza el Mo para resistir los ácidos reductores; la N07725 equilibra Cr/Mo/Nb para obtener una resistencia a la corrosión amplia junto con capacidad de endurecimiento por envejecimiento; y la N07740 añade Co para lograr resistencia a la fluencia a alta temperatura.
| UNS Grado |
Norma (Tubería) |
C | Mn | P | S | Si | Ni | Cr | Mo | Cu | Fe | Ti | Al | Co | Otros |
| N07718 | B983 | 0.08 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.35 | 50.0-55.0 | 17.0-21.0 | 2.8-3.3 | 0.30 | Resto | 0.65-1.15 | 0.2-0.8 | 1.0 | B:≤0.006; Nb+Ta 4.75-5.5 |
| N07022 | B983 | 0.01 | 0.50 | 0.025 | - | 0.08 | - | 20.0–21.4 | 16.0–18.0 | - | 1.5–3.0 | - | - | 1.0 | - |
| N07725 | B983 | 0.03 | 0.35 | - | - | 0.20 | - | 19.0–22.5 | 7.0–9.5 | - | Resto (5-9) | 1.0–1.7 | 0.35–0.75 | - | - |
| N07740 | B983 | 0.005–0.08 | 1.0 | - | - | 1.0 | - | 23.5–25.5 | 0.1–1.0 | - | 0.7 | 0.5–2.5 | 0.2–2.0 | 15.0–22.0 | - |
Nota: El níquel es el elemento resto en la N07022 y la N07740. En la N07725, el Ni se fija en un 55.0-59.0 % y el hierro es el resto. Se requiere un ensayo de análisis químico por lote (una colada). Las desviaciones del análisis de producto se rigen por la ASTM B829. El contenido de cobalto de la N07740 (15-22 %) es su rasgo distintivo característico: aporta el endurecimiento de la matriz que exigen las temperaturas de vapor A-USC por encima de 1300 °F (700 °C).
Propiedades mecánicas de la ASTM B983
El rasgo definitorio de la ASTM B983 es la resistencia mecánica. Cada aleación y cada estado que recoge la especificación ofrecen un límite elástico igual o superior a 100,000 psi (690 MPa), entre dos y tres veces el límite elástico de la misma aleación en estado recocido estándar. El precio es un alargamiento menor (10-20 %, frente al 30-45 % del material recocido), pero la ductilidad sigue siendo suficiente para las aplicaciones previstas.
La tabla siguiente recoge los requisitos mínimos de propiedades mecánicas de la ASTM B983.
| Aleaciones | Estado / tipo | Resistencia a la tracción mínima, ksi (MPa) | Límite elástico mínimo, ksi (MPa) | Alargamiento mínimo, % | Dureza, HRC máx. |
| N07718 | Recocido de disolución + endurecimiento por precipitación | 150 (1034) | 125 (862) | 20 | 40 |
| N07022 | Tipo 1: trabajado en frío | 140 (965) | 110 (758) | 10 | 40 |
| N07022 | Tipo 2: trabajado en frío + envejecido | 140 (965) | 120 (827) | 10 | 40 |
| N07725 | Tipo 1: recocido de disolución + envejecido | 140 (965) | 120 (827) | 18 | 40 |
| N07725 | Tipo 2: trabajado en frío | 140 (965) | 110 (758) | 10 | 40 |
| N07740 | Recocido de disolución + envejecido | 140 (965) | 100 (690) | 15 | — |
Nota: Todos los valores son requisitos mínimos. El límite elástico se determina por el método de desviación del 0.2 %. El alargamiento se mide sobre una base de 2 in. (50 mm), o 4D en probetas cilíndricas. En la N07022 y la N07725 el límite superior de dureza es de 40 HRC, para cumplir los requisitos de servicio amargo de NACE MR0175/ISO 15156.
Tolerancias de la ASTM B983
Las tolerancias dimensionales de la ASTM B983 abarcan las distintas medidas, diámetros, espesores de pared y longitudes de las tuberías y tubos sin costura en estado trabajado en frío y estirado en frío.
| Norma | Diámetro exterior (D) | Tolerancia (mm) | Espesor de pared (S) | Tolerancia | Longitud | Tolerancia |
| MM | Habitualmente alto | MM | MM | MM | ||
| B983 (tubo trabajado en frío) |
D<12.7 | +0.13/0 | Media ±12.5 % | Mínimo: +25.0 %/0 | OD<50.8: +3.2/-0 OD≥50.8: +4.8/-0 Véase B829 para más detalles |
- |
| 12.7≤D≤15.9 | ±0.13 | |||||
| 15.9<D≤38.1 | ±0.13 | Media ±10.0 % | Mínimo: +20.0 %/0 | |||
| 38.1<D≤76.2 | ±0.25 | Media ±12.5 % | Mínimo: +22.0 %/0 | |||
| B983 (tubo trabajado en caliente) |
19≤D≤38 | +0.4/-0.8 | Espesor de pared nominal: ±12.5 % | Espesor de pared mínimo: +28.5 %/0 | - | - |
| 38.1<D≤102 | ±0.8 | |||||
| 102<D≤235 | +1.6/-0.8 | |||||
| 235<D≤305 | ±2.8 | Espesor de pared nominal: ±12.5 % | - | |||
| B983 (Tubería trabajada en caliente) |
25≤D≤48 | +0.40/-0.79 | Espesor de pared nominal: +16%/-12.5% |
Espesor de pared mínimo: +28.5 %/0 | - | - |
| 48<D≤114 | ±0.79 | |||||
| 114<D≤165 | ±1.2 | |||||
| 165<D≤235 | ±1.6 | |||||
| 235<D≤356 | ±3.05 | Espesor de pared nominal: +16%/-12.5% |
- | |||
| 356<D≤610 | ±5.08 |
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Grados de la ASTM B983
ASTM B983 cubre tres aleaciones principales, cada una orientada a un entorno de servicio extremo distinto.Hastelloy C-22HS emplea el trabajo en frío para alcanzar una elevada resistencia mecánica en entubados de pozos petrolíferos corrosivos.Inconel 725 emplea el endurecimiento por precipitación para completaciones de pozos de gas amargo.Inconel 740/740H emplea el endurecimiento por precipitación para tubos de centrales A-USC con temperatura nominal superior a 1300°F (700°C). La tabla siguiente resume las tres aleaciones con su tipo, su mecanismo de endurecimiento y su aplicación principal.
| UNS | Nombre comercial | Sistema de aleación | Mecanismo de endurecimiento | Tipo | Principales aplicaciones |
| N07022 | Hastelloy C-22HS | Ni-21Cr-17Mo | Trabajado en frío + envejecido opcional | Tipo 1, tipo 2 | Entubado de pozos de gas amargo ultraprofundos |
| N07725 | Inconel 725 | Ni-21Cr-8Mo-3.5Nb-1.5Ti | Endurecimiento por precipitación (γ″) | Tipo 1, tipo 2 | Completaciones de pozos de gas amargo, fijaciones marinas |
| N07740 | Inconel 740/740H | Ni-25Cr-20Co-2Nb-1.8Ti | Endurecimiento por precipitación (γ′) | — | Tubos de sobrecalentador/recalentador A-USC |
UNS N07022
La UNS N07022 es la única aleación endurecida por precipitación de la familia Hastelloy. Contiene un 20.0-21.4 % de Cr y un 15.5-17.4 % de Mo, lo que le confiere una resistencia amplia frente a los ácidos. Está aprobada para servicio amargo conforme a NACE MR0175/ISO 15156. Se emplea en entubados de fondo ultraprofundos, tuberías de producción y componentes de cabeza de pozo expuestos a H₂S, CO₂ y cloruros a alta presión y temperatura.
UNS N07725
La UNS N07725 (Inconel 725) es la evolución endurecible por envejecimiento del Inconel 625: ofrece aproximadamente el doble de resistencia mecánica con una resistencia a la corrosión equivalente. Comparte la misma matriz resistente a la corrosión Ni-Cr-Mo-Nb de la ASTM B444, pero añade un 1.0-1.7 % de titanio y un máximo del 0.35 % de aluminio. Como la resistencia procede del endurecimiento por precipitación y no del trabajo en frío, la ductilidad y la tenacidad se mantienen elevadas, una ventaja decisiva en secciones de gran diámetro o no uniformes que no pueden endurecerse por trabajo en frío. El Inconel 725 está aprobado conforme a NACE MR0175/ISO 15156 para colgadores de pozos de gas amargo, niples de asiento, mandriles de bolsillo lateral, alojamientos de camisa pulida y fijaciones marinas de alta resistencia.
UNS N07740
La UNS N07740 (Inconel 740H) está diseñada para la generación con carbón de próxima generación: calderas ultrasupercríticas avanzadas (A-USC) que operan por encima de 1300 °F (700 °C). Es una aleación níquel-cromo-cobalto endurecida por precipitación de γ′ (gamma prima). Con un 25 % de Cr, un 20 % de Co, un 2 % de Nb y un 1.8 % de Ti, mantiene la resistencia a la rotura por fluencia a temperaturas de vapor de 1400 °F (760 °C) y presiones superiores a 5,000 psi (34.5 MPa), condiciones en las que fallan todos los tubos de central existentes (T91, T92 y el acero inoxidable TP347H). Sus aplicaciones incluyen tubos de sobrecalentador, tubos de recalentador, tuberías de colector de vapor y líneas de vapor de alta presión de las centrales de carbón de próxima generación de la clase 760 °C.
Requisitos de tratamiento térmico de la ASTM B983
El tratamiento térmico es el paso más determinante de la fabricación conforme a la ASTM B983: decide si la aleación alcanza el nivel de resistencia especificado conservando una ductilidad y una resistencia a la corrosión suficientes. Cada aleación sigue un esquema de tratamiento térmico propio, acorde con su mecanismo de endurecimiento.
Tratamiento térmico de la N07022 (Hastelloy C-22HS)
Tipo 1 (trabajado en frío): el material se trabaja en frío con una reducción del 30-65 % para alcanzar el límite elástico objetivo. No se somete a envejecido. El endurecimiento procede de la elevada densidad de dislocaciones generada por el trabajo en frío.
Tipo 2 (trabajado en frío + envejecido): tras el trabajo en frío, el material se calienta a unos 1300 °F (704 °C) durante 16 horas, se enfría en horno hasta 1125 °F (607 °C), se mantiene 32 horas y después se enfría al aire. Este ciclo de envejecido en dos etapas precipita fases intermetálicas finas que interactúan con las dislocaciones del trabajo en frío y elevan el límite elástico por encima del que se obtiene solo con trabajo en frío.
Tratamiento térmico de la N07725 (Inconel 725)
Tipo 1 (recocido de disolución + envejecido): el material se recuece en disolución a unos 1900-1975 °F (1038-1080 °C) y se enfría rápidamente. A continuación se somete a un envejecido en dos etapas: primero 8 horas a 1350 °F (732 °C), después enfriamiento en horno a 100 °F/hora (56 °C/hora) hasta 1150 °F (620 °C), 8 horas de mantenimiento a 1150 °F (620 °C) y enfriamiento al aire. Con ello se precipitan de forma homogénea en toda la matriz las fases γ″ (Ni₃Nb) y γ′ (Ni₃(Al, Ti)).
Tipo 2 (trabajado en frío): el material se trabaja en frío hasta la reducción especificada para alcanzar la resistencia objetivo sin envejecido. Esta vía se emplea cuando la capacidad de horno de envejecido es limitada o cuando la aplicación no requiere la ductilidad plena del estado envejecido.
Tratamiento térmico de la N07740 (Inconel 740/740H)
El material se recuece en disolución a unos 2050-2125 °F (1120-1163 °C) y se enfría rápidamente. Después se calienta a unos 1470 °F (800 °C) durante 4-16 horas para precipitar la fase γ′ (gamma prima). El tiempo de envejecido depende del tamaño de grano objetivo y de la variante concreta, 740 o 740H. La modificación 740H ajusta la relación Ti/Al/Nb para mejorar la ductilidad a fluencia a largo plazo y reducir la tendencia a formar fase η.
Tolerancias de la ASTM B983
Las tolerancias dimensionales de la ASTM B983 abarcan las distintas medidas, diámetros, espesores de pared y longitudes de las tuberías y tubos sin costura en estado trabajado en frío y estirado en frío.
Requisitos de ensayo e inspección
La ASTM B983 exige en cada lote análisis químico, ensayo de tracción y uno de los dos ensayos siguientes: prueba hidrostática o ensayo eléctrico no destructivo (END). Estos ensayos se complementan con los requisitos generales de la ASTM B829.
Análisis químico
Un ensayo por lote (una colada). Si el comprador lo solicita, el análisis de producto debe cumplir la especificación, con las tolerancias de análisis de comprobación de la ASTM B829.
Ensayo de tracción
Un ensayo de tracción por lote. Un lote lo constituye el material de una misma colada, un mismo estado y proceso y un mismo tamaño nominal, con independencia de la longitud. El ensayo se realiza conforme a ASTM E 8. Se prefiere la probeta de sección tubular completa. Si se requieren dos probetas adicionales (contraensayo), ambas deben cumplir los requisitos especificados.
Ensayo hidrostático o no destructivo
Cada tubería o tubo debe ensayarse por uno de estos dos métodos: (1) prueba hidrostática con presión interna calculada mediante P = 2St/D y no superior a 1,000 psi (6.9 MPa); o (2) ensayo eléctrico no destructivo (END) conforme a la ASTM B829. Se rechaza toda pieza que presente fugas o indicaciones de END por encima del umbral de aceptación. En la tubería de alta resistencia se especifica cada vez más la opción de END, ya que el material trabajado en frío puede desarrollar microdefectos que la prueba hidrostática por sí sola quizá no detecte.
Marcado del producto
Cada pieza debe marcarse con el grado de aleación (número UNS), la especificación y el tipo ASTM, el estado (trabajado en frío, envejecido, etc.), el número de colada y las dimensiones. Los atados y los contenedores de expedición llevan información adicional conforme a la ASTM B829.
Preguntas frecuentes
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¿En qué se diferencian la ASTM B983 y la ASTM B444?
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¿Qué es NACE MR0175 y por qué es importante para las aleaciones de la B983?NACE MR0175/ISO 15156 es la norma internacional que determina qué materiales pueden emplearse en la producción de petróleo y gas amargos (con H₂S). Tanto la N07022 (C-22HS) como la N07725 (Inconel 725) están aprobadas para servicio amargo conforme a NACE MR0175, con un límite de dureza de 40 HRC máximo. Esta aprobación es obligatoria para cualquier tubería destinada a pozos de gas amargo. Un material no aprobado corre riesgo de agrietamiento bajo tensión por sulfuros (SSC) y de fragilización por hidrógeno, y ambos pueden provocar un fallo catastrófico.
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¿Qué rango de temperatura cubre el Inconel 740H?El Inconel 740H (N07740) está diseñado para servicio continuo a temperaturas de vapor de hasta 1400 °F (760 °C) y presiones superiores a 5,000 psi (34.5 MPa). En esas condiciones, la cifra procede de datos publicados de la investigación A-USC del EPRI y no es una prestación fijada por la propia ASTM B983. Basta para cubrir los requisitos de los tubos de sobrecalentador de calderas A-USC. Ningún otro tubo comercial iguala esa resistencia a la fluencia a 760 °C.
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¿Pueden soldarse las aleaciones de la ASTM B983?Sí; las tres aleaciones de la B983 son soldables, pero cada una requiere un esquema específico de tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). En la N07725, el procedimiento preferente es GTAW con metal de aportación ERNiCrMo-3, seguido de un recocido de disolución completo y un nuevo envejecido, para restituir las propiedades de endurecimiento por precipitación en la zona afectada por el calor. En la N07022, el PWHT depende de si se emplea el estado trabajado en frío o el estado envejecido. En la N07740 se requiere un metal de aportación equivalente, de composición similar a la del 740H, y un ciclo completo de recocido de disolución y envejecido. (Tenga en cuenta que la elección del metal de aportación debe ajustarse a la especificación de procedimiento de soldadura aplicable y a los requisitos de NACE MR0175.)