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Quick Answer
ASTM A516 couvre les tôles en acier carbone pour récipients sous pression en quatre grades — 55, 60, 65 et 70 — où le numéro de grade indique la résistance minimale à la traction en ksi. Le grade 70 est le plus largement utilisé, avec une limite d'élasticité minimale de 260 MPa et une résistance à la traction de 485–620 MPa. Les limites de carbone se durcissent progressivement dans quatre groupes d'épaisseur. ASME SA-516 est la spécification identique pour la fabrication régie par le BPVC.
ASTM A516/A516M est la norme dominante des tôles en acier carbone pour les services de récipients sous pression à températures modérées et basses. Publiée par ASTM International, elle régit les tôles laminées plates destinées aux récipients sous pression soudés par fusion où la ténacité améliorée aux entailles est importante. La norme est associée à ASME SA-516 pour les récipients scellés par code et est le matériau par défaut pour les tambours de raffinage, les sphères de stockage, les enveloppes d'échangeurs de chaleur et les obus de stockage de GNL dans le monde entier.
Domaine d'Application et Applicabilité
A516 s'applique aux tôles en acier carbone destinées à :
- Les récipients sous pression soudés par fusion
- Service à basse température (jusqu'à environ −46 °C avec essais de choc)
- Les composants généraux de confinement de pression
- Les enveloppes d'échangeurs de chaleur et les couvercles de canaux
La norme ne s'applique pas aux tuyaux, tubes, barres ou pièces forgées. Ces formes ont des normes ASTM/ASME distinctes. A516 couvre les tôles dans toutes les épaisseurs produites selon la norme, mais les limites de composition chimique du carbone dépendent de l'épaisseur.
Couverture des Grades
| Grade | UTS Min MPa (ksi) | Plage UTS MPa | YS Min MPa (ksi) | Utilisation Principale |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | 380 (55) | 380–515 | 205 (30) | Basse pression, température ambiante |
| Gr60 | 415 (60) | 415–550 | 220 (32) | Récipients sous pression génériques |
| Gr65 | 450 (65) | 450–585 | 240 (35) | Service sous pression modérée |
| Gr70 | 485 (70) | 485–620 | 260 (38) | Récipients sous pression haute performance, très courant |
Exigences de Composition Chimique
La teneur en carbone dans A516 varie selon le grade et l'épaisseur de la tôle. Les tableaux suivants présentent les limites complètes de l'analyse en creuset.
Carbone (C max, % en poids) par Grade et Groupe d'Épaisseur
| Groupe d'Épaisseur | Gr55 | Gr60 | Gr65 | Gr70 |
|---|---|---|---|---|
| ≤ 12.5 mm (½ in.) | 0.18 | 0.21 | 0.24 | 0.27 |
| > 12.5 mm to ≤ 50 mm (2 in.) | 0.20 | 0.23 | 0.26 | 0.28 |
| > 50 mm to ≤ 100 mm (4 in.) | 0.22 | 0.25 | 0.28 | 0.30 |
| > 100 mm to ≤ 200 mm (8 in.) | 0.24 | 0.27 | 0.29 | 0.31 |
Tous les Autres Éléments (% en poids, tous les grades, toutes les épaisseurs sauf indication contraire)
| Élément | Limite |
|---|---|
| Manganèse (Mn) | 0.85–1.20 for Gr55/60 up to ≤ 12.5 mm; 0.85–1.20 for all grades > 12.5 mm |
| Phosphore (P) max | 0.035 |
| Soufre (S) max | 0.035 |
| Silicium (Si) | 0.15–0.40 |
Détails du Manganèse par Grade et Épaisseur (% en poids) :
| Épaisseur | Gr55 | Gr60 | Gr65 | Gr70 |
|---|---|---|---|---|
| ≤ 12.5 mm | 0.60–0.90 | 0.60–0.90 | 0.85–1.20 | 0.85–1.20 |
| > 12.5 mm | 0.85–1.20 | 0.85–1.20 | 0.85–1.20 | 0.85–1.20 |
Cuivre (Cu), nickel (Ni), chrome (Cr), molybdène (Mo) et vanadium (V) sont chacun limités à 0.30% maximum (Cu 0.40% maximum) s'il est spécifié ; les éléments résiduels ne sont pas contrôlés sauf si l'exigence supplémentaire S15 (éléments résiduels limités) est invoquée.
Propriétés Mécaniques
Par Grade — Traction et Élasticité (toutes les épaisseurs, état standard)
| Grade | Limite Élasticité Min MPa (ksi) | Plage Résistance Traction MPa (ksi) | Allongement 200 mm min % | Allongement 50 mm min % |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | 205 (30) | 380–515 (55–75) | 23 | 27 |
| Gr60 | 220 (32) | 415–550 (60–80) | 21 | 25 |
| Gr65 | 240 (35) | 450–585 (65–85) | 19 | 23 |
| Gr70 | 260 (38) | 485–620 (70–90) | 17 | 21 |
La limite d'élasticité est déterminée à une contrainte de preuve de 0.2% ou par la méthode de chute de poutre/arrêt de pointeur selon ASTM A370.
Réductions de Limite d'Élasticité Corrigées pour Épaisseur
Pour les tôles > 50 mm (2 in.) d'épaisseur, la limite d'élasticité minimale est réduite de 7 MPa (1 ksi) pour chaque incrément de 25 mm (1 in.) d'épaisseur au-delà de 50 mm, soumis à un minimum absolu de :
| Grade | Minimum Absolu YS (> 50 mm) |
|---|---|
| Gr55 | 170 MPa (25 ksi) |
| Gr60 | 185 MPa (27 ksi) |
| Gr65 | 205 MPa (30 ksi) |
| Gr70 | 220 MPa (32 ksi) |
Exigence de Normalisation
Quand la normalisation est requise (obligatoire) :
- Toutes les tôles > 40 mm (1½ in.) d'épaisseur pour Gr70
- Toutes les tôles > 50 mm (2 in.) d'épaisseur pour Gr55, Gr60, Gr65
- Quand commandé comme normalisé (suffixe N, ex. A516 Gr70N)
Quand la normalisation est facultative :
- Les tôles dans les limites d'épaisseur ci-dessus peuvent être fournies à l'état laminé si la normalisation n'est pas spécifiée dans le bon de commande
- La normalisation est une option du client pour les tôles dans la plage d'épaisseur standard
Température de normalisation : généralement 900–955 °C, refroidi à l'air. La normalisation affine la structure des grains, améliore la ténacité à basse température et homogénéise la composition. Le certificat d'essai doit indiquer la température de normalisation et la méthode de refroidissement lors de la fourniture de matériau normalisé.
Tests Supplémentaires et Exigences
Essai de Choc Charpy V-Entaille (Exigences Supplémentaires)
A516 permet les exigences d'essai de choc supplémentaires suivantes, invoquées par l'acheteur sur le bon de commande :
| Exigence | Description |
|---|---|
| S1 | Essai de choc Charpy V-entaille à température spécifiée ; orientation standard (transversale) |
| S2 | Essai de chute de poids (DWT) selon ASTM E208 ; température de transition nil-ductility (NDT) |
| S3 | Essai Charpy V-entaille à une température inférieure à S1 ; pour les applications de service en froid extrême |
| S5 | Choc Charpy longitudinal (moins conservateur que transversal) |
Exigence Charpy typique A516 Gr70 pour récipients sous pression de l'industrie de transformation : minimum 27 J (20 ft-lbf) à −46 °C pour tôle normalisée, selon les courbes d'exemption de choc ASME BPVC Section VIII Div 1.
Autres Exigences Supplémentaires
| Exigence | Description |
|---|---|
| S4 | Examen ultrasonique selon ASTM A435 ou A578 |
| S9 | Classification des inclusions selon ASTM E45 |
| S11 | Désoxydation du carbone sous vide |
| S14 | Limites d'équivalent de carbone (Pcm ou formule IIW) |
| S15 | Limites d'éléments résiduels limités |
Équivalent ASME
ASME SA-516 est techniquement identique à ASTM A516. Elle est incorporée par référence dans le Code ASME des chaudières et récipients sous pression Section II Partie A. Les quatre grades restent inchangés : SA-516 Gr55, Gr60, Gr65, Gr70.
Pour les récipients sous pression conçus et fabriqués conformément à ASME BPVC Section VIII (Division 1 ou 2), le bon de commande doit spécifier SA-516, pas A516. Le matériau avec double certification (conforme à A516 et SA-516) est disponible commercialement et largement accepté ; le certificat d'essai doit explicitement indiquer les deux désignations.
| ASTM | ASME | Section Code ASME |
|---|---|---|
| A516 Gr55 | SA-516 Gr55 | Sec II Part A |
| A516 Gr60 | SA-516 Gr60 | Sec II Part A |
| A516 Gr65 | SA-516 Gr65 | Sec II Part A |
| A516 Gr70 | SA-516 Gr70 | Sec II Part A |
Équivalents Entre Normes
| A516 Grade | EN 10028-2 | Description EN | JIS G3115 | IS 2002 |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | P265GH | Acier carbone pour temp élevée | — | Gr1 (approx) |
| Gr60 | P295GH | Acier carbone-Mn pour récipients | SPV315 | Gr2 |
| Gr65 | P310GH / P355GH (limite inférieure) | — | SPV355 | — |
| Gr70 | P355GH | Carbone-Mn, 355 MPa YS min | SPV410 | Gr3A/3B |
Notes sur l'équivalence :
- EN 10028-2 spécifie les propriétés mécaniques à température élevée (100–400 °C) en plus des propriétés à température ambiante ; A516 ne le fait pas.
- P355GH (EN) et A516 Gr70 sont fréquemment cités comme équivalents à des fins d'approvisionnement, mais P355GH a des limites de P et S légèrement plus strictes (0.025 maximum chacune) par rapport à 0.035 maximum d'ASTM A516.
- JIS G3115 SPV410 est l'équivalent japonais pour les récipients sous pression ; il inclut un essai de choc obligatoire à −5 °C.
Liste de Vérification de Validation du Certificat d'Essai
Lors de la vérification d'un certificat d'essai pour matériau A516, confirmez :
- La désignation standard et grade correspondent au bon de commande (ex. « ASTM A516 Gr70 » ou « ASTM A516/A516M Gr70 »)
- L'épaisseur de tôle est enregistrée — vérifiez que la teneur en carbone se conforme au groupe d'épaisseur correct
- Le manganèse est dans la plage pour le groupe d'épaisseur applicable
- P ≤ 0.035 et S ≤ 0.035 (plus strict si S15 est invoqué)
- Si est entre 0.15 et 0.40
- La limite d'élasticité, la résistance à la traction et l'allongement satisfont aux minimums du grade
- Si la normalisation a été spécifiée : la température de traitement thermique et la méthode sont indiquées
- Si Charpy (S1/S2/S3) a été spécifié : les résultats de l'essai de choc, la température et l'orientation de l'échantillon sont rapportés
- Si SA-516 est requis : la double certification (A516 + SA-516) est explicitement indiquée sur le certificat
- Le numéro de chaleur est traçable aux marquages de matériau physiques
Questions Fréquemment Posées
Quelle est la différence entre ASTM A516 Grade 70 et Grade 60 ?
Le numéro de grade représente la résistance minimale à la traction en ksi. Le grade 70 a un UTS minimum de 485 MPa (70 ksi) et une limite d'élasticité minimale de 260 MPa, contre 415 MPa (60 ksi) UTS et 220 MPa pour le grade 60. Le grade 70 a également une teneur en carbone autorisée plus élevée à la même épaisseur et est plus largement stocké mondialement.
ASTM A516 Grade 70 est-il toujours normalisé ?
Non. A516 Gr70 est fourni à l'état laminé pour les tôles jusqu'à 40 mm (1½ in.) d'épaisseur, sauf si le bon de commande spécifie la normalisation. Pour les tôles plus épaisses que 40 mm, la normalisation est obligatoire. Quand la normalisation est spécifiée, la désignation du matériau devient A516 Gr70 Normalisé (ou porte le suffixe N dans certains usages commerciaux).
Quel est l'équivalent ASME d'ASTM A516 Grade 70 ?
ASME SA-516 Grade 70 est l'équivalent direct. Elle est techniquement identique à ASTM A516 Gr70 et est listée dans ASME BPVC Section II Partie A. Pour tout récipient sous pression scellé par code ASME, le bon de commande doit invoquer SA-516, pas A516. Le matériau avec double certification conforme à A516 et SA-516 est disponible et est couramment utilisé.
ASTM A516 Grade 70 nécessite-t-il un essai de choc Charpy ?
L'essai Charpy n'est pas automatiquement requis par A516 ; il doit être invoqué comme exigence supplémentaire S1, S2 ou S3 sur le bon de commande. Cependant, pour la conformité ASME BPVC, l'essai de choc peut être obligatoire selon la température de conception et l'épaisseur de tôle, selon ASME Sec VIII Div 1 Figure UCS-66.
Quel est l'équivalent EN 10028-2 d'A516 Grade 70 ?
P355GH est l'équivalent EN 10028-2 le plus proche. Les deux ont une limite d'élasticité minimale autour de 355 MPa et sont destinés aux applications de récipients sous pression. Cependant, P355GH spécifie des limites de P et S plus strictes (0.025 maximum), inclut les propriétés mécaniques à température élevée et est testé selon les procédures EN 10028-2. Ils ne sont pas directement interchangeables sans un examen technique de substitution.
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