ASTM A350 Materiale: equivalenti, gradi, specifiche

ASTM A350 (A350/A350M) è la specifica ASTM/ASME per il carbonio e le basse leghe. forgiati che richiedono prove di resistenza all'intaglio per i componenti delle tubazioni - più comunemente utilizzati per flange, raccordi e valvole forgiate a bassa temperatura (il grado più utilizzato nell'industria è il seguente: "Il grado di resistenza all'intaglio"). LF2Classe 1). Le parti prodotte in base all'A350 sono specificate per garantire la tenacità all'impatto a bassa temperatura, le condizioni di trattamento termico/consegna specificate e i limiti chimici controllati; questi requisiti e la matrice di test sono definiti nello standard A350.

Ambito di applicazione e destinazione d'uso

L'ASTM A350/A350M è stato scritto specificamente per forgiati e forgiati laminati ad anello utilizzati come componenti di tubazioni che devono dimostrare la tenacità dell'intaglio per il servizio a bassa temperatura. L'intento è quello di garantire che la materia prima (la forgiatura) abbia una pratica di fusione, una chimica e proprietà meccaniche/di impatto coerenti e adeguate alla temperatura di progetto e ai carichi meccanici dei sistemi di tubazioni in pressione. Lo standard è comunemente citato negli standard ASME per le tubazioni e le flange e nelle specifiche d'ordine dei produttori di valvole e raccordi.

Relazione con ASME / note di designazione

In pratica si vedrà il materiale referenziato come ASTM A350 o ASME SA350 (la designazione ASME rispecchia la specifica ASTM quando viene utilizzata nel codice delle tubazioni in pressione). Il documento è pubblicato e gestito da ASTM International; ASME pubblica le corrispondenti designazioni SA per i materiali utilizzati nelle attrezzature a pressione. Per l'approvvigionamento e la conformità ai codici, molti acquirenti elencano entrambi (ad esempio, "ASTM A350 / ASME SA350, grado LF2, classe 1").

Gradi e classi

L'A350 copre molteplici voti (LF1, LF2, LF3, LF5, LF6, LF9, LF787, ecc.) e ogni grado può essere prodotto in base a diverse caratteristiche. classi a seconda dei requisiti di prova/trattamento termico (Classe 1, Classe 2, ecc.). Nell'industria il grado più comunemente specificato è:

• LF2 (Classe 1) - è il principale grado di acciaio al carbonio per forgiatura a bassa temperatura, utilizzato per flange, raccordi e valvole che richiedono una buona tenacità fino ai tipici requisiti di servizio a bassa temperatura. L'LF2 è spesso normalizzato o normalizzato + rinvenuto e ha limiti definiti per carbonio, Mn, Si e tracce di leghe.

Esistono altri gradi (LF1, LF3, LF5, LF6, LF9, LF787) per coprire diverse categorie chimiche e meccaniche (ad esempio, leghe diverse, requisiti di disossidazione sotto vuoto o varianti a bassa lega). I test specifici, i trattamenti termici accettabili e le temperature delle prove d'urto possono variare a seconda del grado e dello spessore del prodotto: confermare sempre il grado/la classe nell'ordine e rivedere le clausole standard per il grado richiesto.

Composizione chimica - limiti e carbonio equivalente

Di seguito è riportata una tabella di chimica concisa e pratica per ASTM A350 LF2 (limiti tipici) ricavati dalla norma e dai dati comuni della cartiera (usare questo come riferimento per la progettazione/approvvigionamento; verificare sempre l'edizione di controllo della norma e l'analisi termica finale della cartiera). I valori sono massimi se non diversamente indicato.

Carbonio equivalente (CE) è limitato (formula tipica del CE utilizzata nella guida standard):
CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 - max CE circa 0,47 (dipende dallo spessore; confermare la clausola specifica). Questi vincoli chimici e limiti CE esistono per garantire la saldabilità e la tenacità alle basse temperature e sono esplicitamente richiamati nella specifica.

Nota: molti produttori pubblicano schede tecniche LF2 con caratteristiche chimiche molto simili; i massimi esatti e le tolleranze per casi speciali (ad esempio, aumenti di Nb concordati) devono essere definiti nell'ordine di acquisto.

Proprietà meccaniche e test di tenacità

ASTM A350 richiede proprietà meccaniche minime (snervamento e trazione) e durezza dell'intaglio (solitamente Charpy V-notch) a temperature specifiche a seconda del grado, della classe e dello spessore del prodotto. Intervalli meccanici tipici per LF2 (indicativi):

• Resistenza allo snervamento (Rp0,2): ~240-255 MPa (≈35 ksi) minimo, a seconda del trattamento termico e della classe.

• Resistenza alla trazione (UTS): spesso nell'intervallo ≈ 480-655 MPa (≈70-95 ksi) a seconda della classe e del trattamento termico.

• Prova d'urto (Charpy V-notch): valore KV minimo specificato, testato a una determinata temperatura (ad esempio, -18°C o -46°C; molti forgiati LF2 di Classe 1 richiedono prove d'urto a -46°C o -45°C, a seconda dell'acquirente).

Questi valori variano a seconda del grado, della classe e dello spessore. Lo standard fornisce tabelle dettagliate che combinano lo spessore del prodotto, il grado/la classe e i valori di temperatura ed energia richiesti dalla prova Charpy. Per la stesura di una specifica o la revisione di un MTC, fare sempre riferimento alle tabelle delle clausole contenute nell'edizione di controllo della norma ASTM A350.

Trattamento termico e condizioni di fornitura

Le condizioni di consegna comuni consentite dall'A350 includono:

• Normalizzato (N) - comune per i forgiati LF2 per stabilizzare la struttura dei grani e garantire la tenacità alle basse temperature.

• Normalizzato e temperato (NT) - in alcuni casi utilizzati per personalizzare le proprietà meccaniche.

• Temprato e rinvenuto (Q+T) - per alcuni gradi a bassa lega (non la solita variante al carbonio LF2, a meno che non sia specificato).

• Come forgiato o altre condizioni possono essere consentite di comune accordo, ma l'acquirente deve garantire il raggiungimento della tenacità richiesta.

Lo standard identifica anche le pratiche di fusione (a cielo aperto, a ossigeno basico, in forno elettrico, a induzione sottovuoto) e indica la disossidazione del carbonio sottovuoto per alcuni gradi per controllare il contenuto di silicio e di inclusioni. I cicli di trattamento termico (temperature e mezzi di raffreddamento) sono trattati nella norma e nelle schede pratiche delle cartiere.

Applicazioni e settori tipici

I forgiati ASTM A350 sono utilizzati nei casi in cui tenacità all'impatto a bassa temperatura è essenziale. Le applicazioni tipiche includono:

• Flange, raccordi forgiati e corpi valvola per gas naturale e petrolio greggio trasmissione a basse temperature.

• Sistemi di tubazioni criogeniche o sub-ambientali (se specificato per la temperatura di prova appropriata).

• Industria petrolifera, petrolchimica e di processo, dove le connessioni flangiate e i corpi valvola richiedono forme forgiate con una tenacità verificata.

Equivalenti e cautela nei confronti delle richieste di "equivalenti".

Non esiste un singolo equivalente diretto globale "drop-in", ma esistono quasi-equivalenti a seconda della chimica e dei test richiesti. I documenti che mettono a confronto gli standard associano l'LF2 a una serie di gradi EN/DIN in base all'applicazione, ma queste corrispondenze sono approssimative e devono essere convalidate per la temperatura d'impatto, lo spessore e le condizioni di saldatura richieste. Confronti tipici che compaiono nelle tabelle di riferimento incrociato per l'ingegneria:

• LF2 ≈ alcuni acciai EN per recipienti a pressione a bassa temperatura (ad esempio, P355NL1 / P355NL2 o le varianti P355 per il servizio a bassa temperatura). ma la microstruttura, i requisiti della prova Charpy e le restrizioni di saldatura differiscono e devono essere convalidati.

Guida importante: Non specificare mai un "equivalente" senza verificare tutti e tre gli assi: (1) chimica/CE, (2) temperature di prova meccaniche e di tenacità per il dato spessore e (3) il processo di produzione (forgiato o laminato o fuso). In caso di dubbio, acquistate lo standard A350 attuale (o richiedete una certificazione del produttore con i riferimenti completi alle clausole A350).

Ispezione, collaudo e documentazione della cartiera

Per chiarezza sui codici e sugli appalti, i documenti e i test tipici richiesti dagli acquirenti per i forgiati A350 includono:

• Certificato di prova del mulino (MTC): numero di calore, analisi del prodotto e analisi del calore, registro dei trattamenti termici.

• Risultati della prova d'urto Charpy V-NotchOrientamento del campione, temperatura e valori energetici secondo lo standard.

• Prove di trazione/durezzaQuando richiesto dalla norma o dall'acquirente.

• Analisi chimica su calore e prodotto: conferma dei limiti e calcolo del carbonio equivalente.

• Esame non distruttivo (NDE)radiografia o UT se richiesto dall'acquirente o dal codice (la stessa A350 si concentra sulla chimica della forgiatura e sulla tenacità piuttosto che sulla radiografia obbligatoria).

• Tracciabilità e falsificazione dei registri: pratica di fusione (EAF/BOF/VIM) e registri di formazione.

Note sulla fabbricazione e sulla saldatura

• Saldabilità: L'LF2 è un acciaio a basso tenore di carbonio e a bassa lega con limiti CE per mantenere una ragionevole saldabilità. Il trattamento termico di preriscaldo/post-saldatura e il PWHT devono seguire la procedura di saldatura e la valutazione di CE/saldabilità.

• Lavorabilità: Tipico degli acciai al carbonio forgiati; la scelta degli utensili e degli avanzamenti deve riflettere il grado e il trattamento termico.

• Cicli termici: evitare un eccessivo surriscaldamento locale durante la fabbricazione - la tenacità può essere degradata da un'esposizione al calore locale impropria.

• Rivestimenti e protezione dalla corrosione: L'A350 non è una lega resistente alla corrosione; scegliere rivestimenti (epossidici, zinco, zincatura in accordo) o aggiornamenti del materiale per servizi corrosivi.

Lista di controllo per gli acquirenti

Quando si crea un ordine di acquisto o una nota di disegno, specificare:

• Designazione completa del materiale: "ASTM A350/A350M - Grado LF2, Classe 1, normalizzato" (o il grado/classe/consegna desiderati).

• Temperatura della prova Charpy ed energia minima (per spessore).

• Metodo di fusione richiesto (ad esempio, una volta disossidato sottovuoto o VIM, se necessario).

• Requisiti di registrazione del trattamento termico e campi dati MTC.

• Eventuali tolleranze dimensionali o NDE aggiuntive, finitura della faccia della flangia e classe di pressione.

• Garanzie ed esigenze di tracciabilità (ad esempio, calore del mulino riconducibile all'MTC).

Tabelle pratiche

Tabella A - Sintesi dei voti comuni (breve)

Tabella B - Esempio di meccanica (solo indicativa; valori finali per clausola A350 e PO)

(Questi numeri devono essere verificati nella clausola di controllo e nelle tabelle degli spessori dei prodotti della norma).

Domande frequenti

1) Qual è la principale differenza tra ASTM A350 LF2 e A105?
A105 è una qualità generale di acciaio al carbonio per forgiatura di tubazioni a temperature ambiente/elevate; A350 LF2 è formulato e testato per tenacità alle basse temperature (servizio sub-ambientale) e richiede la verifica d'impatto Charpy a temperature inferiori. Per il servizio criogenico o a bassa temperatura, preferire sempre l'A350 LF2 e la temperatura di prova corretta.

2) Posso sostituire l'LF2 con un acciaio EN come il P355NL1?
Solo con una revisione tecnica. Alcuni gradi EN sono simili nell'applicazione, ma è necessario confermare la chimica, la temperatura Charpy specificata e i test richiesti tra gli spessori prima di accettare un "equivalente". Non date per scontata l'intercambiabilità senza una valutazione documentata dell'equivalenza.

3) Quale temperatura Charpy devo richiedere?
Richiedete la temperatura del test Charpy V-notch che corrisponde alla temperatura di servizio più bassa prevista più un margine tecnico. Le temperature di acquisto tipiche per i forgiati LF2 sono comprese tra -18°C e -46°C a seconda del progetto; specificare la temperatura richiesta nell'ordine di acquisto.

4) L'LF2 è saldabile?
Sì - L'LF2 è progettato con limiti CE per una ragionevole saldabilità, ma è necessario seguire un preriscaldamento appropriato e la qualificazione della procedura secondo il codice di saldatura. CE più elevati o leghe aggiunte possono richiedere controlli speciali.

5) Come viene consegnato l'LF2 (trattamento termico)?
Comunemente normalizzato o normalizzato e temperatoLa tempra e il rinvenimento sono utilizzati per le varianti a bassa lega quando è richiesta una maggiore resistenza. Indicare nell'ordine la condizione desiderata e assicurarsi che i requisiti di impatto siano soddisfatti in tale condizione di fornitura.

6) È necessario eseguire prove Charpy per ogni forgiatura?
Lo standard richiede un campionamento Charpy rappresentativo per lotto e spessore; molti acquirenti richiedono risultati Charpy per ogni calore e lotto di prodotto per garantire dati di tenacità tracciabili. Specificare i criteri di accettazione nel contratto.

7) Quale documentazione deve fornire il fornitore?
Come minimo: MTC con analisi del calore e del prodotto, rapporti di prova Charpy (con orientamento dell'intaglio, dettagli del campionamento e temperatura) e registrazioni del trattamento termico. L'acquirente può richiedere ulteriori NDE o certificazioni.

8) I forgiati LF2 sono adatti al servizio criogenico LNG?
L'LF2 può essere utilizzato per servizi sub-ambientali se la temperatura di prova Charpy specificata soddisfa la temperatura di progetto; per la criogenia estrema (ad esempio, LNG a -162°C) sono solitamente necessari acciai criogenici speciali e procedure convalidate - consultare i metallurgisti/le prescrizioni del codice.

9) Cosa significa "Classe 1"?
La Classe 1 di solito identifica la matrice di prodotto/prova e i criteri di accettazione richiesti in A350 per un grado specifico; la Classe 1 è il costrutto più comunemente usato per i forgiati tipici LF2. Per le definizioni esatte per grado/classe, consultare le tabelle standard.

10) Dove devo inserire i requisiti dell'A350 nei disegni?
Nelle note sui materiali e alla voce "Materiale e trattamento termico" includere la designazione esatta (ASTM A350/A350M - Grado LF2 - Classe 1 - Condizione di consegna), la temperatura della prova Charpy e la documentazione richiesta (MTC, rapporti Charpy, NDE). Indicare eventuali requisiti speciali di rivestimento, PWHT o saldatura.

Formulazione pratica degli appalti

"Materiale: ASTM A350/A350M - Grado LF2 - Classe 1. Stato di fornitura: normalizzato. Composizione chimica e analisi prodotto/calore conformi alle clausole X-Y dell'A350. Campioni Charpy con intaglio a V da testare a -46°C con energia minima di [X J] secondo A350, campionamento secondo clausola Z. Certificato di prova del mulino: EN 10204/3.1b (o il formato richiesto dall'acquirente) con tracciabilità del numero di calore e registrazione del trattamento termico".

Questo tipo di clausola concisa evita l'ambiguità al momento dell'ordine e riduce il rischio di forniture fuori specifica.

Limitazioni e consigli pratici di chiusura

• Aggiornamento degli standard: Gli standard vengono rivisti periodicamente; nell'ordine di acquisto fare sempre riferimento all'edizione (anno) dello standard (ad esempio, "ASTM A350/A350M - edizione 20XX").

• Non basatevi solo sull'"equivalente": confermare i test, il trattamento CE e la consegna prima di accettare uno standard non-A350.

• Margine di progettazione: specificare i test Charpy al di sotto della temperatura di servizio prevista e richiedere rapporti di prova documentati: questo è il principale vantaggio dell'A350 in termini di sicurezza.

Riferimenti ufficiali

• ASTM A350/A350M - Specifiche standard per fucinati in acciaio al carbonio e basso legato, con obbligo di prova di durezza a intaglio per componenti di tubazioni (ASTM)
• ASTM A350/A350M - Testo completo (esempio di copia PDF dello standard A350, revisione 2023)
• ASTM A350 / ASME SA350 - Specifiche (PDF di confronto)
• Confronto tra materiali EN / DIN / ASTM (utili tabelle di riferimento incrociato per le equivalenze)
• A350 Grado LF2 - Dati tecnici e sintesi chimica/meccanica tipica (metaldata.info)