ASTM A516 Grau 70é uma placa de aço carbono-popular e de alta resistência para tanques e vasos de pressão soldados, valorizada por sua excelente resistência e tenacidade em serviços de temperatura moderada a baixa, comumente usada nas indústrias de petróleo, gás e química, com aplicações de pontes a caldeiras. Oferece maior resistência à tração do que outros graus A516 (como 55, 60, 65) e é conhecido por sua boa soldabilidade e tenacidade ao entalhe, contendo manganês, fósforo, enxofre e silício.
Propriedades dos materiais
As seguintes propriedades do material são especificações ASTM e serão confirmadas no Relatório de Teste do Moinho.
| Nota | Ponto de rendimento (ksi) | Resistência à tração (ksi) | % de alongamento mínimo. 8" |
| 70 | 38 | 70-90 | 17 |
Composição química da placa de aço A516
| 70ª série | |
| Carbon Max, menor ou igual a 1/2" de espessura | 0.27% |
| Carbon Max, >1/2" e menor ou igual a 2" de espessura | 0.28% |
| Carbon Max, >2" e menor ou igual a 4" de espessura | 0.30% |
| Carbon Max, >4" de espessura | 0.31% |
| Manganês | 0.85-1.20% |
| Fósforo máximo | 0.025% |
| Enxofre máximo | 0.025% |
| Silício | 0.15-0.40% |
Principais etapas de processamento
1. Tratamento térmico
O tratamento térmico é fundamental para atingir as propriedades mecânicas exigidas, especialmente para chapas mais espessas.
Normalização: Obrigatório para placas com mais de 38 mm (1,5 polegadas) de espessura. Isso envolve o aquecimento do aço a 1.650–1.750 graus F (900–950 graus) seguido de resfriamento a ar para refinar a estrutura do grão e melhorar a tenacidade.
Alívio de tensão (PWHT): o tratamento térmico pós{0}}soldagem normalmente é realizado a aproximadamente 1.150 graus F (620 graus). Uma regra comum é manter o material nesta temperatura por uma hora por polegada de espessura.
2. Soldagem
A516-70 é altamente soldável, mas requer cuidados para evitar trincas induzidas por hidrogênio (HIC), especialmente em ambientes frios ou seções espessas.
Pré-aquecimento: Recomendado para seções espessas, normalmente entre 200–300 graus F (95–150 graus).
Metais de adição: As opções comuns incluem AWS ER70S-6 para passes de raiz e E71T-12MJ H4 ou E70C-6M H4 para passes de preenchimento e tampa.
Procedimentos: A fabricação geralmente deve seguir os rígidos padrões ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC).
3. Corte e conformação
Corte: Pode ser processado usando métodos de precisão como corte com serra de fita (com tolerâncias em torno de ± 1 mm), plasma ou corte a laser.
Conformação: O material é facilmente moldado, mas a conformação agressiva pode levar ao desbaste. A laminação gradual e controlada é preferível a estampagens profundas únicas para manter a espessura da parede.
Tabela de especificações de processamento
| Recurso | Requisito/Recomendação |
|---|---|
| Normalizando a temperatura | 1.650 – 1.750 graus F (900 – 950 graus) |
| Temperatura de alívio de estresse | ~1.150 graus F (620 graus) |
| Temperatura de pré-aquecimento | 200 – 300 graus F (95 – 150 graus) |
| Espessura máxima (conforme{0}}laminado) | 1,5 polegadas (38 mm) |
Testes Suplementares
Durante o processamento, as placas podem passar por testes adicionais para garantir que atendam às demandas ambientais:
Charpy V-Notch (CVN): mede a resistência ao impacto em baixas temperaturas (por exemplo, -50 graus F).
Teste HIC: necessário para ambientes de "serviço ácido" (gás corrosivo) para verificar a resistência à trinca induzida-pelo hidrogênio.
Exame Ultrassônico: Utilizado para detectar falhas internas ou laminações na placa.
Aplicações Industriais Primárias
Petróleo, Gás e Petroquímica:
Usado extensivamente para componentes de alta-pressão, como separadores, colunas de destilação, reatores e tubulações. Variantes especiais de "Serviço Sour" (em conformidade com NACE-) são utilizadas para ambientes que contêm sulfeto de hidrogênio (H₂S) para resistir a rachaduras.
Geração de energia:
Essencial para a construção de caldeiras industriais, tambores de vapor e trocadores de calor. Também é encontrado em vasos de pressão nuclear e tubulações devido à sua resistência à fratura.
Armazenamento e Transporte:
Geralmente usado em tanques de armazenamento de grande-escala (API 650/620) que contêm líquidos em temperaturas moderadas e na fabricação de vagões ferroviários, contêineres de carga e estruturas de caminhões.
Energia Renovável:
Empregado em tubulações de condutos hidrelétricos e componentes especializados para ambientes criogênicos, como armazenamento de GNL.
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O que é A516 Grau 70 (Padrão ASTM)?
É uma chapa de aço estrutural carbono conforme normas ASTM, utilizada principalmente na fabricação de vasos de pressão de média e baixa temperatura. Possui boa resistência, tenacidade e soldabilidade, com limite de escoamento maior ou igual a 260MPa, resistência à tração de 485-655MPa e faixa de temperatura aplicável de -30 graus a 450 graus.
Quais são as principais aplicações do A516 Grau 70?
É usado principalmente para fabricar equipamentos de suporte de pressão, como tanques de armazenamento, caldeiras, vasos de pressão e tubulações, e é amplamente aplicado em petróleo, produtos químicos, gás natural, energia elétrica e outras indústrias para atender aos requisitos de segurança de condições de trabalho de suporte de pressão de média e baixa temperatura.{1}}.
Quais são os valores padrão de resistência ao escoamento e resistência à tração do A516 Grau 70?
A resistência mínima ao escoamento (σs) é 260MPa, e a resistência à tração (σb) varia de 485MPa a 655MPa. Esses indicadores de resistência garantem que a placa de aço não seja propensa a deformações plásticas e fraturas em ambientes que suportam pressão-, garantindo a segurança do equipamento.
Qual é a faixa de temperatura aplicável do A516 Grau 70?
A faixa de temperatura aplicável é de -30 graus a 450 graus. Dentro desta faixa, ele pode manter propriedades mecânicas estáveis, sem risco de fratura frágil em baixas temperaturas, e sua resistência e tenacidade atendem aos requisitos operacionais de equipamentos que suportam pressão em altas temperaturas.
Quais são os principais requisitos de composição química para A516 Grau 70?
Componentes principais: Carbono (C) Menor ou igual a 0,30%, Manganês (Mn) 0,85-1,20%, Fósforo (P) Menor ou igual a 0,035%, Enxofre (S) Menor ou igual a 0,035%, Silício (Si) 0,15-0,40%. O conteúdo de impurezas prejudiciais é rigorosamente controlado para garantir o desempenho.
Como é a soldabilidade do A516 Grau 70?
Possui excelente soldabilidade. Nenhum pré-aquecimento complexo é necessário antes da soldagem (exceto para chapas grossas ou ambientes-de baixa temperatura). Após a soldagem, a resistência e a tenacidade da junta correspondem às do metal base, e métodos de soldagem convencionais, como soldagem por arco de metal blindado e soldagem por arco de metal a gás, podem ser usados.
Qual é a principal diferença entre A516 Grau 70 e A516 Grau 60?
A principal diferença está na resistência: o grau 70 tem um limite de escoamento de 260 MPa, enquanto o grau 60 tem 205 MPa; o primeiro também possui maior resistência à tração. É adequado para condições de trabalho com requisitos mais rigorosos de resistência à pressão-, enquanto o último é usado para cenários de-carga baixa.
Qual é o status normal de entrega das placas de aço A516 Grau 70?
O status de entrega normal é laminado a quente-ou laminado-controlado, e o tratamento de normalização (N) pode ser realizado se necessário. O tratamento de normalização pode refinar os grãos, melhorar a tenacidade e uniformidade da placa de aço e atender aos requisitos de estabilidade do material em condições de trabalho adversas.
Como testar as propriedades mecânicas do A516 Grau 70?
Os principais testes incluem teste de tração (para medir resistência ao escoamento, resistência à tração e alongamento), teste de impacto (entalhe Charpy V-, para avaliar resistência a baixas-temperaturas) e teste de dureza. As amostras de teste devem ser cortadas da própria placa de aço de acordo com os padrões ASTM relevantes.
Qual é o requisito de energia de impacto{0}}de baixa temperatura para A516 Grau 70?
A -30 graus, a energia de impacto do entalhe Charpy V-(Ak) é maior ou igual a 27J (valor médio) e a energia de impacto de uma única amostra não é inferior a 20J. Isso garante que a placa de aço tenha resistência ao impacto suficiente em ambientes de baixa-temperatura e pressão para evitar fraturas frágeis.