ASTM A350 Material: equivalentes, grados, especificación

La norma ASTM A350 (A350/A350M) es la especificación ASTM/ASME para materiales de carbono y baja aleación. piezas forjadas que requieren ensayos de resistencia a la entalladura para componentes de tuberías - más comúnmente utilizados para bridas de baja temperatura, accesorios y válvulas forjadas (el grado más utilizado en la industria es LF2Clase 1). Las piezas fabricadas conforme a la norma A350 se especifican para garantizar la tenacidad al impacto a baja temperatura, las condiciones especificadas de tratamiento térmico/entrega y los límites químicos controlados; estos requisitos y la matriz de ensayo se definen en la norma A350.

Ámbito de aplicación y uso previsto

La norma ASTM A350/A350M está redactada específicamente para piezas forjadas y piezas forjadas anilladas utilizados como componentes de tuberías que deben demostrar tenacidad de entalladura para servicio a baja temperatura. El objetivo es garantizar que la materia prima (la forja) tenga una práctica de fusión, una química y unas propiedades mecánicas y de impacto coherentes y adecuadas para la temperatura de diseño y las cargas mecánicas de los sistemas de tuberías a presión. Las normas ASME sobre tuberías y bridas, así como las especificaciones de pedidos de los fabricantes de válvulas y accesorios, suelen hacer referencia a esta norma.

Relación con ASME / notas de designación

En la práctica verá el material referenciado como ASTM A350 o ASME SA350 (la designación ASME refleja la especificación ASTM cuando se utiliza en el código de tuberías a presión). ASTM International publica y mantiene el documento; ASME publica designaciones SA correspondientes para los materiales utilizados en equipos a presión. Para la adquisición y el cumplimiento del código, muchos compradores indican ambas (por ejemplo, "ASTM A350 / ASME SA350, Grado LF2, Clase 1").

Grados y clases

A350 cubre múltiples grados (LF1, LF2, LF3, LF5, LF6, LF9, LF787, etc.) y cada grado puede producirse con diferentes especificaciones. clases en función de los requisitos de ensayo/tratamiento térmico (Clase 1, Clase 2, etc.). En la industria, el grado más comúnmente especificado es:

• LF2 (Clase 1) - La principal calidad de forja de acero al carbono para bajas temperaturas utilizada para bridas, accesorios y válvulas que requieren una buena tenacidad para los requisitos típicos de servicio a bajas temperaturas. LF2 se suministra frecuentemente normalizado o normalizado + templado y tiene límites definidos de carbono, Mn, Si y trazas de aleación.

Existen otros grados (LF1, LF3, LF5, LF6, LF9, LF787) para cubrir diferentes categorías químicas y mecánicas (por ejemplo, diferentes aleaciones, requisitos de desoxidación al vacío o variantes de baja aleación). El ensayo específico, los tratamientos térmicos aceptables y las temperaturas de ensayo de impacto pueden variar según el grado y el espesor del producto: confirme siempre el grado/clase en el pedido y revise las cláusulas estándar del grado que necesite.

Composición química - límites y equivalente de carbono

A continuación encontrará una tabla química práctica y concisa para ASTM A350 LF2 (límites típicos) extraído de la norma y de los datos comunes de laminación (utilícelo como referencia para el diseño y la adquisición; compruebe siempre la edición de control de la norma y el análisis térmico final de laminación). Los valores son máximos a menos que se indique lo contrario.

Carbono equivalente (CE) es limitado (fórmula típica de la CE utilizada en la orientación estándar):
CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 -. max CE en torno a 0,47 (en función del espesor; confirmar la cláusula específica). Estas restricciones químicas y límites CE existen para garantizar la soldabilidad y la tenacidad a baja temperatura y se mencionan explícitamente en el pliego de condiciones.

Nota: Muchos fabricantes publican químicas muy similares en las hojas de datos LF2; los máximos exactos y las concesiones para casos especiales (por ejemplo, aumentos de Nb por acuerdo) deben resolverse en la orden de compra.

Propiedades mecánicas y ensayos de tenacidad

La norma ASTM A350 exige unas propiedades mecánicas mínimas (límite elástico y tracción) y dureza de entalla (normalmente Charpy V-notch) a temperaturas especificadas en función del grado, la clase y el espesor del producto. Rangos mecánicos típicos para LF2 (indicativos):

• Límite elástico (Rp0,2): ~240-255 MPa (≈35 ksi) mínimo, dependiendo del tratamiento térmico y de la clase.

• Resistencia a la tracción (UTS): a menudo en el rango ≈ 480-655 MPa (≈70-95 ksi) según la clase y el tratamiento térmico.

• Pruebas de impacto (Charpy V-notch): valor mínimo especificado de KV ensayado a una temperatura determinada (por ejemplo, -18°C o -46°C; muchas piezas forjadas de Clase 1 LF2 requieren ensayos de impacto a -46°C o -45°C según el comprador).

Estos valores varían en función del grado, la clase y el espesor. La norma proporciona las tablas detalladas que combinan el espesor del producto, el grado/clase y los valores requeridos de temperatura y energía de la prueba Charpy. Consulte siempre las tablas de cláusulas de la edición de control de la norma ASTM A350 cuando redacte una especificación o revise un MTC.

Tratamiento térmico y condiciones de suministro

Entre las condiciones de entrega habituales permitidas por el A350 se incluyen:

• Normalizado (N) - común en las piezas forjadas LF2 para estabilizar la estructura del grano y proporcionar tenacidad a baja temperatura.

• Normalizado y templado (NT) - en algunos casos se utilizan para adaptar las propiedades mecánicas.

• Templado y revenido (Q+T) - para algunos grados de baja aleación (no la variante habitual de carbono LF2, a menos que se especifique).

• Como forjado u otras condiciones pueden permitirse mediante acuerdo, pero el comprador debe asegurarse de que se alcanza la tenacidad requerida.

La norma también identifica las prácticas de fundición (a cielo abierto, con oxígeno básico, en horno eléctrico o por inducción al vacío) y menciona la desoxidación con carbono al vacío para determinadas calidades con el fin de controlar el contenido de silicio e inclusiones. Los ciclos de tratamiento térmico (temperaturas y medios de enfriamiento) se recogen en la norma y en las fichas prácticas de las fábricas.

Aplicaciones e industrias típicas

Las piezas forjadas ASTM A350 se utilizan cuando tenacidad al impacto a baja temperatura es esencial. Las aplicaciones típicas incluyen:

• Bridas, racores forjados y cuerpos de válvulas para gas natural y petróleo crudo transmisión a bajas temperaturas.

• Sistemas de tuberías criogénicas o subambientales (cuando se especifique para la temperatura de prueba adecuada).

• Industrias petrolíferas, petroquímicas y de procesos en las que las conexiones embridadas y los cuerpos de válvulas requieren formas forjadas con tenacidad verificada.

Equivalencias y cautela con las declaraciones "equivalentes

No existe un único equivalente mundial directo, pero sí hay casi equivalentes en función de la química y los ensayos requeridos. Los documentos que comparan las normas asignan el LF2 a un puñado de grados EN/DIN por aplicación, pero estas asignaciones son aproximadas y deben validarse para la temperatura de impacto, el espesor y las condiciones de soldadura requeridos. Comparaciones típicas que aparecen en las tablas de referencias cruzadas de ingeniería:

• LF2 ≈ algunos aceros EN de baja temperatura para recipientes a presión (por ejemplo P355NL1 / P355NL2 o variantes P355 para servicio a baja temperatura) - pero la microestructura, los requisitos de la prueba Charpy y las restricciones de soldadura difieren y deben validarse.

Orientación importante: Nunca especifique un "equivalente" sin comprobar los tres ejes: (1) química/CE, (2) temperatura(s) de ensayo mecánico y de tenacidad para el espesor dado, y (3) la ruta de fabricación (forjado vs laminado vs fundido). En caso de duda, compre según la norma A350 (o exija al fabricante un certificado con todas las referencias de las cláusulas A350).

Inspección, pruebas y papeleo de la fábrica

Para mayor claridad en materia de códigos y adquisiciones, los documentos y ensayos típicos que los compradores exigen con las piezas forjadas del A350 incluyen:

• Certificado de ensayo en fábrica (MTC)Número térmico, análisis del producto y análisis térmico, registro del tratamiento térmico.

• Resultados del ensayo de impacto Charpy V-NotchOrientación de la muestra, temperatura y valores de energía por norma.

• Ensayos de tracción/durezacuando lo exija la norma o el comprador.

• Análisis químico del calor y el productolímites de confirmación y cálculo del equivalente de carbono.

• Examen no destructivo (END)radiografía o UT si lo exige el comprador o el código (el propio A350 se centra en la química y la tenacidad de la forja más que en la radiografía obligatoria).

• Trazabilidad y falsificación de registrosPrácticas de fusión (EAF/BOF/VIM) y formación de registros.

Notas sobre fabricación y soldadura

• Soldabilidad: LF2 es un acero de bajo contenido en carbono y baja aleación con límites CE para mantener una soldabilidad razonable. El tratamiento térmico de precalentamiento/post-soldadura y el PWHT deben seguir el procedimiento de soldadura y la evaluación de CE/soldeabilidad.

• Maquinabilidad: típico de los aceros al carbono forjados; la elección de las herramientas y los avances deben reflejar el grado y el tratamiento térmico.

• Ciclos térmicos: evitar un sobrecalentamiento local excesivo durante la fabricación - la tenacidad puede degradarse por una exposición local inadecuada al calor.

• Recubrimientos y protección contra la corrosión: A350 no es una aleación resistente a la corrosión; elija revestimientos (epoxi, zinc, galvanizado según acuerdo) o mejoras de material para servicios corrosivos.

Lista de selección para compradores

Cuando cree una orden de compra o una nota de dibujo, especifíquelo:

• Designación completa del material: "ASTM A350/A350M - Grado LF2, Clase 1, normalizado" (o el grado/clase/entrega que necesite).

• Temperatura de ensayo Charpy y energía mínima (por espesor).

• Método de fusión requerido (por ejemplo, desoxidado al vacío una sola vez frente a VIM si es necesario).

• Requisito de registro de tratamiento térmico y campos de datos MTC.

• Cualquier NDE adicional o tolerancias dimensionales, acabado de la cara de la brida y clase de presión.

• Garantías y necesidades de trazabilidad (por ejemplo, calor de laminación trazable a MTC).

Tablas prácticas

Cuadro A - Resumen de los grados comunes (abreviado)

Tabla B - Ejemplo mecánico (sólo indicativo; valores finales según cláusula A350 y PO)

(Estas cifras deben verificarse en la cláusula de control y en las tablas de espesores del producto de la norma).

Preguntas frecuentes

1) ¿Cuál es la principal diferencia entre ASTM A350 LF2 y A105?
El A105 es un grado de forja de acero al carbono general para tuberías a temperatura ambiente/alta; el A350 LF2 está formulado y probado para tenacidad a baja temperatura (servicio sub-ambiental) y requiere verificación de impacto Charpy a temperaturas más bajas. Para servicio criogénico o a baja temperatura, prefiera siempre A350 LF2 y la temperatura de ensayo correcta.

2) ¿Puedo sustituir LF2 por un acero EN como P355NL1?
Sólo con revisión técnica. Algunos grados EN son similares en su aplicación, pero debe confirmar la química, la temperatura Charpy especificada y las pruebas requeridas en todos los espesores antes de aceptar un "equivalente". No asuma la intercambiabilidad sin una evaluación de equivalencia documentada.

3) ¿Qué temperatura Charpy debo exigir?
Solicite la temperatura de prueba Charpy V-notch que coincida con su temperatura de servicio más baja prevista más un margen de ingeniería. Las temperaturas de compra habituales para las piezas forjadas LF2 son de -18 °C a -46 °C en función del diseño; especifique la temperatura deseada en el pedido.

4) ¿Es soldable el LF2?
Sí - LF2 está diseñado con límites CE para una soldabilidad razonable, pero debe seguirse el precalentamiento y la cualificación del procedimiento adecuados según el código de soldadura. Un CE superior o una aleación añadida pueden requerir controles especiales.

5) ¿Cómo se suministra el LF2 (tratamiento térmico)?
Comúnmente normalizado o normalizado y templadoEn las variantes de baja aleación se utiliza el temple y revenido cuando se requiere una mayor resistencia. Indique el estado deseado en el pedido y asegúrese de que se cumplen los requisitos de impacto en ese estado de entrega.

6) ¿Necesito pruebas Charpy de laminación para cada forja?
La norma exige un muestreo Charpy representativo por lote y espesor; muchos compradores exigen resultados Charpy para cada lote de calor y producto para garantizar la trazabilidad de los datos de tenacidad. Especifique los criterios de aceptación en el contrato.

7) ¿Qué documentación debe aportar el proveedor?
Como mínimo: MTC con análisis térmico y del producto, informes de ensayos Charpy (con orientación de la entalla, detalles de muestreo y temperatura) y registros de tratamiento térmico. El comprador podrá exigir un lenguaje de certificación o NDE adicional.

8) ¿Son adecuadas las piezas forjadas LF2 para el servicio criogénico de GNL?
El LF2 puede utilizarse para servicio subambiental si la temperatura de ensayo Charpy especificada cumple la temperatura de diseño; para criogenia extrema (por ejemplo, GNL a -162°C) suelen ser necesarios aceros criogénicos especializados y procedimientos validados; consulte a los metalúrgicos/requisitos del código.

9) ¿Qué significa "Clase 1"?
La clase 1 suele identificar la matriz de producto/ensayo y los criterios de aceptación requeridos en A350 para un grado específico; la clase 1 es la construcción más utilizada para las piezas forjadas LF2 típicas. Consulte las tablas estándar para obtener las definiciones exactas por grado/clase.

10) ¿Dónde debo colocar los requisitos del A350 en los planos?
En las notas sobre el material y en "Material y tratamiento térmico", incluya la designación exacta (ASTM A350/A350M - Grado LF2 - Clase 1 - Condición de entrega), la temperatura de ensayo Charpy y la documentación requerida (MTC, informes Charpy, NDE). Indique cualquier requisito especial de revestimiento, PWHT o soldadura.

Redacción práctica de la contratación

" Material: ASTM A350/A350M - Grado LF2 - Clase 1. Condición de entrega: normalizado. Composición química y análisis producto/calor conformes a las cláusulas X-Y de A350. Las probetas Charpy V-notch se ensayarán a -46°C con una energía mínima de [X J] según A350, muestreo según cláusula Z. Certificado de ensayo de laminación: EN 10204/3.1b (o el formato exigido por el comprador) con trazabilidad del número de colada y registro del tratamiento térmico".

Este tipo de cláusula concisa evita la ambigüedad en la realización del pedido y reduce el riesgo de suministro fuera de especificación.

Limitaciones y consejos prácticos finales

• Actualización de normas: Las normas se revisan periódicamente: indique siempre la edición (año) de la norma en su pedido (por ejemplo, "ASTM A350/A350M - edición 20XX").

• No confíe únicamente en la "equivalencia": confirmar las pruebas, el tratamiento CE y la entrega antes de aceptar una norma que no sea A350.

• Margen de diseño: especificar ensayos Charpy por debajo de la temperatura de servicio prevista y exigir informes de ensayo documentados: esa es la principal ventaja de seguridad del A350.

Referencias oficiales

• ASTM A350/A350M - Standard Specification for Carbon and Low-Alloy Steel Forgings, Requiring Notch Toughness Testing for Piping Components (ASTM)
• ASTM A350/A350M - Texto completo (ejemplo de copia en PDF de la norma A350, revisión de 2023)
• ASTM A350 / ASME SA350 - Especificación (adquisición y comparación PDF)
• Comparación de materiales EN / DIN / ASTM (útiles tablas de referencias cruzadas para equivalencias)
• A350 Grado LF2 - Datos técnicos y resumen químico/mecánico típico (metaldata.info)