Resposta Rápida
Quick Answer
ASTM A516 cobre chapas de aço carbono para vasos de pressão em quatro graus — 55, 60, 65 e 70 — onde o número do grau denota a resistência mínima à tração em ksi. O grau 70 é o mais amplamente utilizado, com escoamento mínimo de 260 MPa e resistência à tração de 485–620 MPa. Os limites de carbono se enrijecem progressivamente em quatro grupos de espessura. ASME SA-516 é a especificação idêntica para fabricação regida por BPVC.
ASTM A516/A516M é o padrão dominante de chapas de aço carbono para serviço em vasos de pressão a temperaturas moderadas e baixas. Publicado pela ASTM International, rege chapas laminadas planas destinadas a vasos de pressão soldados por fusão onde a tenacidade aprimorada do entalhe é importante. O padrão é emparelhado com ASME SA-516 para vasos com selo de código e é o material padrão para tambores de refinaria, esferas de armazenamento, carcaças de trocadores de calor e mísseis de armazenamento de GLP em todo o mundo.
Escopo e Aplicabilidade
A516 se aplica a chapas de aço carbono destinadas a:
- Vasos de pressão soldados por fusão
- Serviço de baixa temperatura (até aproximadamente −46 °C com testes de impacto)
- Componentes gerais de retenção de pressão
- Carcaças de trocadores de calor e tampas de canais
O padrão não se aplica a tubos, tubagens, barras ou forjados. Essas formas têm padrões ASTM/ASME separados. A516 cobre chapas em todas as espessuras produzidas pelo padrão, mas os limites de composição química do carbono dependem da espessura.
Cobertura de Graus
| Grau | UTS Mín MPa (ksi) | Intervalo UTS MPa | YS Mín MPa (ksi) | Uso Principal |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | 380 (55) | 380–515 | 205 (30) | Baixa pressão, temperatura ambiente |
| Gr60 | 415 (60) | 415–550 | 220 (32) | Vasos de pressão gerais |
| Gr65 | 450 (65) | 450–585 | 240 (35) | Serviço de pressão moderada |
| Gr70 | 485 (70) | 485–620 | 260 (38) | Vasos de pressão de alta resistência, muito comum |
Requisitos de Composição Química
O conteúdo de carbono em A516 varia de acordo com o grau e a espessura da chapa. As tabelas a seguir apresentam os limites completos de análise de panela.
Carbono (C máx., % em peso) por Grau e Grupo de Espessura
| Grupo de Espessura | 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 |
Todos os Outros Elementos (% em peso, todos os graus, todas as espessuras a menos que indicado)
| Elemento | Limite |
|---|---|
| Manganês (Mn) | 0.85–1.20 for Gr55/60 up to ≤ 12.5 mm; 0.85–1.20 for all grades > 12.5 mm |
| Fósforo (P) máx | 0.035 |
| Enxofre (S) máx | 0.035 |
| Silício (Si) | 0.15–0.40 |
Detalhes de Manganês por Grau e Espessura (% em peso):
| Espessura | 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 |
Cobre (Cu), níquel (Ni), cromo (Cr), molibdênio (Mo) e vanádio (V) estão cada um limitados a máximo 0.30% (Cu máximo 0.40%) quando especificado; os residuais não são controlados a menos que o requisito complementar S15 (residuais restritos) seja invocado.
Propriedades Mecânicas
Por Grau — Tração e Escoamento (todas as espessuras, condição padrão)
| Grau | Resistência Mín Escoamento MPa (ksi) | Intervalo Resistência Tração MPa (ksi) | Alongamento 200 mm mín % | Alongamento 50 mm mín % |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
A resistência ao escoamento é determinada em tensão de prova 0.2% ou pelo método de queda de viga/parada de ponteiro conforme ASTM A370.
Reduções de Resistência Escoamento Ajustadas por Espessura
Para chapas > 50 mm (2 in.) de espessura, a resistência mínima ao escoamento é reduzida 7 MPa (1 ksi) por cada incremento de 25 mm (1 in.) de espessura acima de 50 mm, sujeito a um mínimo absoluto de:
| Grau | Mínimo Absoluto YS (> 50 mm) |
|---|---|
| Gr55 | 170 MPa (25 ksi) |
| Gr60 | 185 MPa (27 ksi) |
| Gr65 | 205 MPa (30 ksi) |
| Gr70 | 220 MPa (32 ksi) |
Requisito de Normalização
Quando normalização é necessária (obrigatório):
- Todas as chapas > 40 mm (1½ in.) de espessura para Gr70
- Todas as chapas > 50 mm (2 in.) de espessura para Gr55, Gr60, Gr65
- Quando pedido como normalizado (sufixo N, ex. A516 Gr70N)
Quando normalização é opcional:
- Chapas dentro dos limites de espessura acima podem ser fornecidas como laminadas a quente se normalização não for especificada na ordem de compra
- Normalização é opção do comprador para chapas dentro da faixa de espessura padrão
Temperatura de normalização: tipicamente 900–955 °C, resfriamento ao ar. Normalização refina a estrutura do grão, melhora a tenacidade em baixa temperatura e homogeneíza a composição. O certificado de teste deve indicar temperatura de normalização e método de resfriamento quando material normalizado é fornecido.
Testes Adicionais e Requisitos
Teste de Impacto Charpy V-Notch (Requisitos Complementares)
A516 permite os seguintes requisitos de teste de impacto complementar, invocados pelo comprador na ordem de compra:
| Requisito | Descrição |
|---|---|
| S1 | Teste de impacto Charpy V-notch em temperatura especificada; orientação padrão (transversal) |
| S2 | Teste de queda de peso (DWT) conforme ASTM E208; temperatura de transição nil-ductility (NDT) |
| S3 | Teste Charpy V-notch em temperatura mais baixa que S1; para aplicações de serviço em frio extremo |
| S5 | Impacto Charpy longitudinal (menos conservador que transversal) |
Requisito típico Charpy A516 Gr70 para vasos de pressão da indústria de processos: mínimo 27 J (20 ft-lbf) a −46 °C para chapa normalizada, conforme curvas de isenção de impacto ASME BPVC Section VIII Div 1.
Outros Requisitos Complementares
| Requisito | Descrição |
|---|---|
| S4 | Exame ultrassônico conforme ASTM A435 ou A578 |
| S9 | Classificação de inclusões conforme ASTM E45 |
| S11 | Desoxidação de carbono ao vácuo |
| S14 | Limites de equivalente de carbono (Pcm ou fórmula IIW) |
| S15 | Limites de elementos residuais restritos |
Equivalente ASME
ASME SA-516 é tecnicamente idêntica a ASTM A516. É incorporada por referência em ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section II Part A. Os quatro graus são inalterados: SA-516 Gr55, Gr60, Gr65, Gr70.
Para vasos de pressão projetados e fabricados sob ASME BPVC Section VIII (Division 1 ou 2), a ordem de compra deve especificar SA-516, não A516. Material com certificação dupla (conforme A516 e SA-516) está disponível comercialmente e é amplamente aceito; o certificado de teste deve indicar explicitamente ambas as designações.
| ASTM | ASME | Seção de Código 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 |
Equivalentes Entre Padrões
| A516 Grade | EN 10028-2 | Descrição EN | JIS G3115 | IS 2002 |
|---|---|---|---|---|
| Gr55 | P265GH | Aço carbono para temp elevada | — | Gr1 (aprox) |
| Gr60 | P295GH | Aço carbono-Mn para vasos | SPV315 | Gr2 |
| Gr65 | P310GH / P355GH (limite inferior) | — | SPV355 | — |
| Gr70 | P355GH | Carbono-Mn, 355 MPa YS mín | SPV410 | Gr3A/3B |
Notas sobre equivalência:
- EN 10028-2 especifica propriedades mecânicas em temperatura elevada (100–400 °C) além de propriedades em temperatura ambiente; A516 não.
- P355GH (EN) e A516 Gr70 são frequentemente citados como equivalentes para fins de compra, mas P355GH possui limites P e S ligeiramente mais rigorosos (máximo 0.025 cada) em comparação com máximo 0.035 de A516.
- JIS G3115 SPV410 é o equivalente japonês para vasos de pressão; inclui teste de impacto obrigatório a −5 °C.
Lista de Verificação de Validação de Certificado de Teste
Ao verificar um certificado de teste para material A516, confirme:
- Designação padrão e grau correspondem à ordem de compra (ex. "ASTM A516 Gr70" ou "ASTM A516/A516M Gr70")
- Espessura da chapa é registrada — verifique se o conteúdo de carbono está em conformidade com o grupo de espessura correto
- Manganês está dentro do intervalo para o grupo de espessura aplicável
- P ≤ 0.035 e S ≤ 0.035 (mais rigoroso se S15 for invocado)
- Si está entre 0.15 e 0.40
- Resistência ao escoamento, resistência à tração e alongamento atendem aos mínimos do grau
- Se normalização foi especificada: temperatura de tratamento térmico e método são indicados
- Se Charpy (S1/S2/S3) foi especificado: resultados de teste de impacto, temperatura e orientação de amostra são relatados
- Se SA-516 é necessário: certificação dupla (A516 + SA-516) é explicitamente indicada no certificado
- Número de calor é rastreável para marcações de material físico
Perguntas Frequentes
Qual é a diferença entre ASTM A516 Grade 70 e Grade 60?
O número do grau representa a resistência mínima à tração em ksi. Grau 70 tem UTS mínimo de 485 MPa (70 ksi) e YS mínimo de 260 MPa, versus UTS 415 MPa (60 ksi) e YS 220 MPa do grau 60. Grau 70 também tem conteúdo de carbono permitido mais alto na mesma espessura e é mais amplamente estocado globalmente.
ASTM A516 Grade 70 é sempre normalizado?
Não. A516 Gr70 é fornecido como laminado a quente para chapas até 40 mm (1½ in.) de espessura, a menos que a ordem de compra especifique normalização. Para chapas mais espessas que 40 mm, normalização é obrigatória. Quando normalização é especificada, a designação de material se torna A516 Gr70 Normalizado (ou carrega sufixo N em alguns usos comerciais).
Qual é o equivalente ASME de ASTM A516 Grade 70?
ASME SA-516 Grade 70 é o equivalente direto. É tecnicamente idêntico a ASTM A516 Gr70 e listado em ASME BPVC Section II Part A. Para qualquer vaso de pressão com selo de código ASME, a ordem de compra deve invocar SA-516, não A516. Material com certificação dupla em conformidade com A516 e SA-516 está disponível e é comumente usado.
ASTM A516 Grade 70 requer teste de impacto Charpy?
Teste Charpy não é automaticamente exigido por A516; deve ser invocado como requisito complementar S1, S2 ou S3 na ordem de compra. Porém, para conformidade ASME BPVC, teste de impacto pode ser obrigatório dependendo de temperatura de design e espessura de chapa, conforme ASME Sec VIII Div 1 Figure UCS-66.
Qual é o equivalente EN 10028-2 de A516 Grade 70?
P355GH é o equivalente EN 10028-2 mais próximo. Ambos têm resistência mínima ao escoamento em torno de 355 MPa e são destinados a aplicações de vasos de pressão. Porém, P355GH especifica limites P e S mais rigorosos (máximo 0.025), inclui propriedades mecânicas em temperatura elevada e é testado conforme procedimentos EN 10028-2. Eles não são diretamente intercambiáveis sem revisão técnica de substituição.
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