A516 Grau 70é um tipo de placa de aço para vasos de pressão projetada para uso em condições de serviço de temperatura moderada e baixa. Faz parte da especificação ASTM A516, que abrange aços carbono-manganês-silício adequados para soldagem por fusão. Esta classe é conhecida por sua boa tenacidade e resistência, tornando-a adequada para aplicações onde a contenção de pressão é crítica. O material é comumente utilizado na fabricação de caldeiras, tanques de armazenamento e vasos de pressão que manuseiam líquidos ou gases sob diversas pressões operacionais. Sua composição e tratamento térmico são otimizados para fornecer desempenho confiável e resistência à fratura frágil, mesmo em ambientes onde possam ocorrer flutuações de temperatura.
Composição Química
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Elemento |
Composição (% em peso) |
|---|---|
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Carbono (C) |
0,27 máx. |
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Manganês (Mn) |
0.85–1.20 |
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Fósforo (P) |
0,035 máx. |
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Enxofre (S) |
0,035 máx. |
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Silício (Si) |
0.15–0.40 |
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Alumínio (Al) |
0,02 min (para aço morto) |
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Ferro (Fe) |
Equilíbrio |
Propriedades Mecânicas
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Propriedade |
Valor |
|---|---|
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Resistência à tracção |
485–620 MPa (70–90 ksi) |
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Força de rendimento (min) |
260 MPa (38 ksi) |
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Alongamento (mínimo, 200 mm) |
17% |
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Alongamento (mínimo, 50 mm) |
21% |
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Dureza (HB, típica) |
140–200 HB |
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Resistência ao impacto (entalhe Charpy V-) |
Atende aos requisitos ASTM em -46 graus |
Propriedades Físicas
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Propriedade |
Valor |
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Densidade |
7,85g/cm³ |
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Ponto de fusão |
~1510 graus |
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Condutividade Térmica |
50 W/m·K (a 20 graus) |
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Capacidade Específica de Calor |
470 J/kg·K |
processamento
1. Siderurgia: Aço Totalmente Morto
Desoxidação:O aço deve ser "totalmente morto", normalmente obtido pela adição de silício ou alumínio durante o processo de fusão para remover o oxigênio.
Estrutura de grão fino:Isso garante uma estrutura interna densa e uniforme, proporcionando excelente tenacidade ao entalhe para evitar fraturas frágeis sob pressão.
2. Processos de Tratamento Térmico
O tratamento térmico é fundamental para determinar as propriedades mecânicas do A516 Gr 70:
Conforme-lançado:Placas com espessura de 1,5 polegadas (40 mm) ou menos geralmente são fornecidas-laminadas.
Normalizando (N):
Exigência:Obrigatório para chapas com espessura superior a 1,5 polegadas (40 mm).
Processo:Aquecimento da placa acima da temperatura crítica (aproximadamente. 900–950 graus), seguido de resfriamento a ar.
Efeito:Refina a estrutura do grão e melhora significativamente a resistência ao impacto em baixas temperaturas. Estas placas estão marcadas como A516 Gr 70N.
Alívio do estresse (PWHT):O tratamento térmico pós-{0}soldagem geralmente é realizado após a fabricação para eliminar tensões residuais de soldagem e garantir a segurança do recipiente.
3. Processos de soldagem
A516 Gr 70 possui excelente soldabilidade e é compatível com métodos industriais padrão:
Métodos:Soldagem por arco metálico blindado (SMAW), soldagem por arco submerso (SAW), soldagem por arco metálico a gás (GMAW/MIG) e soldagem por arco tubular-de fluxo (FCAW).
Pré-aquecimento:Para chapas grossas, recomenda-se o pré-aquecimento acima de 100 graus para reduzir a dureza da Zona Afetada pelo Calor (ZTA) e evitar trincas a frio.
Consumíveis:Eletrodos de baixo-hidrogênio (por exemplo, E7018) são normalmente usados para atender ao requisito de resistência à tração de 70 ksi.
4. Usinagem e Conformação
Corte:Geralmente realizado com corte por oxi-combustível (chama), corte a plasma ou corte a laser.
Conformação a frio/quente:O material tem boas propriedades-de flexão a frio. Para laminação pesada de tambores, a conformação a frio é padrão; entretanto, para deformações extremas, a conformação a quente pode ser empregada.
Processamento de resistência HIC:Para "serviço ácido" (contendo 𝐻2𝑆), técnicas especializadas como desgaseificação a vácuo e tratamento de cálcio são usadas para minimizar o teor de enxofre e controlar formas de inclusão, evitando rachaduras induzidas por hidrogênio.
Aplicações Industriais Primárias
Petróleo, Gás e Petroquímica:É a escolha padrão para fabricação de tanques de armazenamento de alta-pressão, separadores de gás e colunas de destilação. EspecializadoPlacas-resistentes a HICsão usados em ambientes de "serviço ácido" para evitar rachaduras induzidas por hidrogênio causadas por 𝐻2𝑆.
Geração de energia:Amplamente utilizado em caldeiras de alta-pressão, tambores de vapor, trocadores de calor e carcaças de condensadores devido à sua confiabilidade sob estresse térmico e de pressão.
Serviço criogênico e de baixa-temperatura:Porque mantém a resistência ao impacto até -46 graus (-50 graus F), é essencial para tanques e equipamentos de armazenamento de GNL (Gás Natural Liquefeito) em climas frios.
Usos Estruturais e Mecânicos
Além dos vasos de pressão, sua versatilidade leva a aplicações em:
Transporte:Usado para carcaças de vagões-tanque ferroviários, estruturas de caminhões pesados, reboques e contêineres de carga.
Infraestrutura Civil:Componentes críticos para pontes, estruturas de edifícios e postes de transmissão.
Fabricação e Construção:Componentes-para serviços pesados, como estruturas de equipamentos de construção, tubos estruturais e padrões de iluminação.
Equipamento Especializado:Fabricação de tubulações de condutos forçados para projetos hidrelétricos, cilindros de gás e volutas de turbinas.
Normas Regulamentadoras
A maioria das aplicações em 2026 continua a seguir o Código ASME para Caldeiras e Vasos de Pressão (BPVC), Seção VIIIou API 650/620para tanques de armazenamento. Para placas superiores a 1,5 polegadas (40 mm), a normalizaçãoé obrigatório para garantir a integridade estrutural necessária para essas funções de alto-desempenho.
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Qual é o padrão de tolerância dimensional para placas de aço A516 Grau 70?
A tolerância de espessura é implementada de acordo com os padrões ASTM A6/A6M, e os graus de tolerância comuns são Classe A ou Classe B; as tolerâncias de largura e comprimento são determinadas de acordo com o estado de entrega (borda cortada/borda fresada), que deve atender aos requisitos de precisão dimensional na fabricação do equipamento.
Quais são as vantagens do A516 Grau 70 na fabricação de tanques de armazenamento de gás natural?
As vantagens são boa soldabilidade, o que facilita a soldagem e conformação de grandes tanques de armazenamento; excelente resistência a médias e baixas temperaturas, adequada para condições de trabalho em baixas-temperaturas de armazenamento de gás natural; a resistência atende aos requisitos de-mancais de pressão e o custo é relativamente menor do que o das placas de liga de aço.
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 executado, 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.
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 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 alongamento para A516 Grau 70?
O alongamento (δ5) é maior ou igual a 21%. O índice de alongamento reflete a capacidade de deformação plástica da chapa de aço. Um alongamento maior permite que a placa de aço seja menos propensa a fraturar quando tensionada e facilita o processamento e a conformação (como dobra e estampagem).
Qual eletrodo deve ser selecionado para soldagem A516 Grau 70?
O eletrodo comumente usado é o E7018 (tipo com baixo teor de hidrogênio), que corresponde à resistência e tenacidade do metal base. Durante a soldagem, o eletrodo precisa ser seco (350-400 graus, preservação do calor por 1-2 horas) para evitar defeitos de soldagem, como porosidade e rachaduras, e garantir a qualidade da junta.
Qual é o padrão de dureza para A516 Grau 70?
A dureza Brinell (HB) é menor ou igual a 187. Uma dureza excessivamente alta reduzirá a tenacidade e a soldabilidade da placa de aço. Se a dureza exceder o padrão, será necessário um tratamento de revenido para reduzir a dureza e garantir que o desempenho do material atenda aos requisitos de fabricação do equipamento.
Qual é a diferença entre os materiais A516 Grau 70 e ASTM A36?
A36 é um aço estrutural de carbono geral com resistência ao escoamento de 250MPa, adequado para peças estruturais comuns; O grau 70 é um aço especial para vasos de pressão com limite de escoamento de 260 MPa, maior tenacidade e pureza em baixas-temperaturas, adequado para condições de trabalho-de rolamentos sob pressão.