SA 387 Gr. 22 Cl. 1 é uma placa de aço de liga de cromo-molibdênio especificada pela ASME SA-387 e ASTM A387, projetada para vasos de pressão soldados em alta temperatura e caldeiras, oferecendo resistência moderada com 2,25% de cromo e 1% de molibdênio, exigindo tratamento térmico como normalização e revenido. Oferece menor resistência à tração do que a Classe 2 (60-85 ksi vs . 75-100 ksi), mas fornece boa resistência e resistência à corrosão em temperaturas elevadas, tornando-o crucial para as indústrias de petróleo, gás e petroquímica.
Requisitos de tração para placas de liga de aço ASME SA387 grau 22 placas classe 1
| Designação: | Exigência: | 22ª série |
| SA387 Grau 22 | Resistência à tração, ksi [MPA] | 75 a 100 [515 a 690] |
| Limite de rendimento, mín, ksi [MPa]/(compensação de 0,2%) | 45 [310] | |
| Alongamento em 8 pol. [200 mm], % mínimo | ... | |
| Alongamento em 2 pol. [50 mm], mín, % | 18 | |
| Redução de área, min % | 45 (medido em amostra redonda) 40 (medido em amostra plana) |
Requisitos químicos para placas de aço de liga ASME SA387 grau 22
| Elemento | Composição Química (%) | |
| SA387 Grau 22 | ||
| Carbono: | Análise de Calor: | 0.05 - 0.15 |
| Análise do produto: | 0.04 - 0.15 | |
| Manganês: | Análise de Calor: | 0.30 - 0.60 |
| Análise do produto: | 0.25 - 0.66 | |
| Fósforo: | Análise de Calor: | 0.035 |
| Análise do produto: | 0.035 | |
| Enxofre (máx.): | Análise de Calor: | 0.035 |
| Análise do produto: | 0.035 | |
| Silício: | Análise de Calor: | 0,50 máx. |
| Análise do produto: | 0,50 máx. | |
| Cromo: | Análise de Calor: | 2.00 - 2.50 |
| Análise do produto: | 1.88 - 2.62 | |
| Molibdênio: | Análise de Calor: | 0.90 - 1.10 |
| Análise do produto: | 0.85 - 1.15 |
Principais aplicações
Vasos de pressão:
SA 387 Gr.22 Cl 1 é amplamente utilizado na fabricação de vasos de pressão para armazenamento e processamento de diversas substâncias sob altas temperaturas e pressões. Sua excelente resistência à fluência e à fragilização por têmpera o tornam adequado para embarcações de uso geral-e de serviço- severo em refinarias, fábricas de produtos químicos e instalações de geração de energia. A capacidade do material de manter a integridade estrutural por longos períodos em temperaturas elevadas garante uma operação segura e confiável mesmo sob condições de carregamento cíclico.
Caldeiras e trocadores de calor:
Essa classe é amplamente empregada em caldeiras, superaquecedores e trocadores de calor, onde altas-taxas de transferência de calor e exposição prolongada a altas temperaturas são comuns. Sua composição de cromo-molibdênio oferece boa resistência à oxidação e propriedades mecânicas estáveis em temperaturas elevadas, permitindo uma transferência de calor eficiente e minimizando o risco de degradação do material. SA 387 Gr.22 Cl 1 é particularmente adequado-para aplicações que envolvem vapor de alta-pressão e fluidos de processo quentes.
Tubulação e tubulação:
Em sistemas de tubulação-de alta temperatura, o SA 387 Gr.22 Cl 1 é usado para transportar fluidos quentes, gases e vapor em refinarias, plantas petroquímicas e instalações de geração de energia. A combinação de resistência, tenacidade e resistência à fadiga térmica do material o torna ideal para condições de serviço onde as temperaturas e pressões flutuam. Geralmente é especificado para componentes críticos de tubulação que exigem desempenho confiável sob condições operacionais extremas.
Indústria de Petróleo e Gás:
No setor de petróleo e gás, o SA 387 Gr.22 Cl 1 é um material preferido para refinarias, plantas petroquímicas e plataformas offshore. Ele é usado em reatores, separadores e outros equipamentos-de pressão que lidam com hidrocarbonetos e fluidos de processo em altas temperaturas. Sua capacidade de resistir ao ataque de hidrogênio e à corrosão em altas{6}}temperaturas o torna-adequado para ambientes agressivos encontrados neste setor.
Centrais Elétricas:
SA 387 Gr.22 Cl 1 é comumente especificado para aplicações de geração de energia, incluindo caldeiras, vasos de pressão e sistemas de recuperação de calor. O material fornece a resistência a altas-temperaturas e a resistência à fluência necessárias para componentes expostos a vapor de alta-pressão e temperaturas elevadas. Sua durabilidade e resistência ao estresse térmico garantem longa vida útil e desempenho confiável em usinas convencionais e avançadas.
Fluxo de processo principal
Controle de fundição e composição:
O aço é fundido usando um forno elétrico a arco (EAF), forno panela (LF) e outros equipamentos de refino, com controle rigoroso sobre o conteúdo de carbono (C), silício (Si), manganês (Mn), fósforo (P), enxofre (S) e os principais elementos de liga cromo (Cr) e molibdênio (Mo).
Formação e Rolamento:
O tarugo de aço é aquecido até a temperatura de laminação apropriada e depois laminado em placas com a espessura necessária usando laminadores.
Tratamento Térmico (após trabalho a quente):
Normalização: Esta é uma etapa crítica. A placa é aquecida até a temperatura de austenitização e depois resfriada-a ar para homogeneizar a microestrutura, aliviar tensões internas e obter uma estrutura de perlita + ferrita de granulação-fina.
Revenimento: O revenido é realizado após a normalização (ou após a têmpera, se aplicada), ajustando ainda mais a dureza e a tenacidade para atender às propriedades mecânicas exigidas.
Inspeção e Teste:
Testes não-destrutivos (END), como testes ultrassônicos (UT) e testes de partículas magnéticas (MT), são realizados para garantir que não haja defeitos internos ou superficiais. Testes de propriedades mecânicas, incluindo testes de tração, impacto e dureza, bem como análises de composição química, são realizados para garantir a conformidade com o padrão ASME SA 387 Gr.22 Cl 1.
Principais características (influenciadas pelo processo):
Liga de 2,25%Cr-1%Mo:Fornece resistência-a altas temperaturas e resistência à oxidação.
Baixo teor de carbono:Melhora a soldabilidade.
Normalização + têmpera:Otimiza a microestrutura, garantindo boas propriedades mecânicas-em altas temperaturas e resistência ao hidrogênio (com controle da fragilização da ZTA).
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Quais são os principais elementos de liga?
Os principais elementos de liga são o cromo e o molibdênio. O cromo melhora a resistência à oxidação e a resistência a altas-temperaturas, enquanto o molibdênio aumenta a resistência à fluência e fornece estabilidade sob cargas térmicas-de longo prazo. Esses elementos trabalham juntos para garantir que o aço possa suportar temperaturas elevadas sem degradação significativa. Outros elementos como carbono, manganês e silício também são cuidadosamente controlados para manter a soldabilidade e as propriedades mecânicas.
Qual tratamento térmico é usado?
SA 387 Gr.22 Cl 1 é normalmente tratado termicamente por normalização seguida de revenido. A normalização envolve aquecer o aço a uma temperatura em torno de 890–940 graus, mantê-lo para garantir a uniformidade e depois resfriá-lo ao ar. Este processo refina a estrutura do grão e melhora a tenacidade. O revenido é feito a um mínimo de 675 graus para reduzir tensões residuais, aumentar a ductilidade e estabilizar a microestrutura. As temperaturas exatas podem variar com base na espessura da placa e na prática do fabricante.
O que significa "Classe 1"?
"Classe 1" indica que a placa de aço deve passar por um nível mais elevado de teste ultrassônico (UT) em comparação com a Classe 2. Essa inspeção mais rigorosa garante que o material tenha menos defeitos internos, como laminações, inclusões ou vazios. O objetivo é fornecer um material mais confiável para aplicações críticas em vasos de pressão onde a integridade estrutural é essencial. As placas que não atendem aos padrões da Classe 1 podem ser reclassificadas como Classe 2 se atenderem aos requisitos de inspeção mais baixos.
Como é soldado?
SA 387 Gr.22 Cl 1 pode ser soldado usando processos comuns como SMAW (stick), GMAW (MIG), FCAW e SAW. A escolha do metal de adição é importante e geralmente envolve a combinação de composições de Cr-Mo, como E8018-B2 ou ER80S-B2. O pré-aquecimento adequado e o tratamento térmico pós{11}}soldagem (PWHT) são essenciais para evitar trincas a frio e garantir boas propriedades mecânicas na zona afetada pelo calor (HAZ).
Por que o pré-aquecimento é necessário para soldagem?
O pré-aquecimento é necessário para reduzir a taxa de resfriamento da solda e da ZTA, o que ajuda a prevenir a formação de microestruturas duras e quebradiças que podem causar rachaduras. Também ajuda a remover a umidade da área da junta, reduzindo a captação de hidrogênio. As temperaturas típicas de pré-aquecimento variam de 150 a 250 graus, dependendo da espessura da placa e do processo de soldagem. Placas mais espessas geralmente requerem temperaturas de pré-aquecimento mais altas.
Que END é realizado nessas placas?
As placas SA 387 Gr.22 Cl 1 passam por rigorosos testes não{3}}destrutivos. O principal requisito é o teste ultrassônico (UT) para garantir a integridade interna, conforme especificado para a Classe 1. Inspeções adicionais podem incluir inspeção visual (VI) para qualidade da superfície, teste de partículas magnéticas (MT) para rachaduras superficiais em materiais ferromagnéticos e teste de líquido penetrante (PT) para detectar descontinuidades superficiais. Algumas aplicações também podem exigir testes radiográficos (RT), dependendo do projeto e das especificações do cliente.
Qual é a diferença entre SA 387 Gr.22 Classe 1 e Classe 2?
A principal diferença é o nível de inspeção ultrassônica. A Classe 1 exige UT mais rigoroso para garantir menos defeitos internos, como laminações ou inclusões. A classe 2 possui critérios de inspeção mais brandos. A Classe 1 é normalmente escolhida para componentes críticos de vasos de pressão onde alta confiabilidade é essencial, enquanto a Classe 2 pode ser usada em áreas menos críticas.
Como o SA 387 Gr.22 Cl 1 se compara às placas de aço carbono?
Ao contrário dos aços carbono padrão, o SA 387 Gr.22 Cl 1 contém cromo e molibdênio, que melhoram significativamente sua resistência a altas-temperaturas, resistência à fluência e resistência à fragilização por revenimento. Os aços carbono amolecem e perdem resistência em temperaturas elevadas, tornando-os inadequados para muitas aplicações em vasos de pressão e caldeiras onde o Gr.22 se destaca.
Qual é a diferença entre SA 387 Gr.22 Cl 1 e SA 516 Gr.70?
O SA 516 Gr.70 é um aço carbono projetado para serviços em vasos de pressão com temperatura baixa-a{3}}moderada, enquanto o SA 387 Gr.22 Cl 1 é um aço de liga de Cr-Mo para aplicações em-altas temperaturas. SA 516 Gr.70 oferece boa tenacidade em temperaturas mais baixas, mas carece da resistência à fluência e à oxidação do Gr.22. Gr.22 é usado em refinarias e usinas de energia, enquanto SA 516 Gr.70 é comum em tanques de armazenamento e vasos-de baixa temperatura.
Como o SA 387 Gr.22 Cl 1 se compara ao SA 387 Gr.22 Cl 2?
Ambas as classes têm a mesma composição química, mas a Classe 1 exige testes ultrassônicos mais rigorosos para verificar a integridade interna. A classe 2 permite um pouco mais de descontinuidades internas. A Classe 1 é preferida para aplicações críticas onde a falha pode ter consequências graves, enquanto a Classe 2 é usada quando níveis de inspeção mais baixos são aceitáveis.