ASTM A105 explicada: Limites de aço carbono forjado e aplicações de válvulas

ASTM A105 aparece em inúmeros desenhos de válvulas e flanges, mas continua sendo um dos tipos de aço carbono mais frequentemente mal aplicados que vemos nas novas consultas. Não é uma especificação de tubo, não é uma classe de fundição, e a letra N que às vezes a segue altera o comportamento da peça acabada em serviço. Tendo usinado e testado a pressão muitos corpos de válvulas A105 ao longo dos anos, notamos que a maioria dos problemas remonta a uma simples incompatibilidade entre o que o desenho diz e o que a linha realmente exige.

Este guia aborda as especificações da mesma forma que as discutimos com engenheiros e compradores, desde os limites químicos até a questão prática de queo um forjamento é a escolha certa e quando uma fundição faz mais sentido.

O que a ASTM A105 realmente cobre

ASTM A105/A105M é intitulada Especificação padrão para peças forjadas de aço carbono para aplicações de tubulação . Cada palavra nesse título é importante. Abrange componentes forjados, não tubos e nem peças fundidas. As formas típicas de produtos incluem flanges, acessórios forjados, tês, cotovelos, acoplamentos, uniões e corpos de válvulas forjados, todos produzidos aquecendo um tarugo sólido e moldando-o sob pressão, em vez de despejá-lo em um molde.

Essa rota de produção é a razão pela qual o A105 se comporta dessa maneira. O forjamento trabalha o metal, refina o grão e fecha a porosidade interna, o que dá ao componente acabado uma estrutura densa e uniforme que usina de forma limpa e mantém uma boa vedação. É também por isso que o A105 é popular para corpos de válvulas menores e de alta pressão, onde a espessura e a integridade da parede são mais importantes do que a complexidade do formato.

Em termos de pressão-temperatura, os componentes A105 são comumente aplicados de cerca de -29 °C até 425 °C, dependendo do padrão vigente e da classe de classificação usada. Vá além desse envelope em qualquer direção e você verá uma nota diferente.

Composição Química da ASTM A105

A especificação mantém a química deliberadamente simples, mas os limites são suficientemente rígidos para que um forjamento genuíno e uma imitação de corte em placa não sejam intercambiáveis.

Vale a pena destacar dois detalhes nas letras miúdas. Os elementos residuais são limitados individualmente and como uma soma, que protege a soldabilidade e a tenacidade da contaminação por sucata. Separadamente, para cada redução de 0,01% de carbono abaixo do máximo de 0,35%, é permitido um aumento de manganês de 0,06%, até um máximo de 1,35%. Essa tolerância permite que uma fresa equilibre resistência e temperabilidade sem quebrar o teto de carbono.

Propriedades mecânicas e o que elas significam em serviço

O teto de dureza é o número que observamos mais de perto no chão de fábrica. Não existe para dificultar a vida do maquinista; é uma proteção prática contra peças forjadas que esfriaram muito rapidamente e se tornaram quebradiças. Quando um cliente especifica um limite de dureza mais baixo para serviços úmidos ou levemente ácidos, isso é um sinal para controlar a rota do tratamento térmico, em vez de simplesmente testar com mais intensidade.

A105 ou A105N: A questão do tratamento térmico

O A105 liso pode ser fornecido na condição de forjado ou após tratamento térmico, dependendo do pedido do pedido de compra. O sufixo N elimina essa escolha: A105N exige que as peças forjadas sejam normalizadas, o que significa que são aquecidas acima da temperatura crítica e resfriadas em ar parado.

Os valores de resistência permanecem essencialmente os mesmos, portanto a diferença não está na resistência da peça, mas na consistência com que ela se comporta. A normalização refina a estrutura do grão, uniformiza a dureza em uma seção espessa e melhora a tenacidade, especialmente em temperaturas mais baixas. Em nossa experiência, a designação N é mantida quando o componente sofre carga de impacto, quando a seção é pesada, quando o teste de impacto em baixa temperatura é especificado ou quando a peça será soldada em uma linha crítica. Para um corpo de válvula de água simples e de serviço quente, o padrão A105 costuma ser perfeitamente adequado e economiza uma etapa do processo.

Onde os componentes A105 são usados

A especificação é adequada para tubulações de aço carbono que transportam meios não agressivos em temperaturas moderadas, o que cobre uma quantidade surpreendente de terreno industrial:

• Coleta, processamento, manifolds e skids de cabeça de poço de petróleo e gás
• Geração de energia, incluindo sistemas de vapor e água de alimentação
• Plantas químicas e petroquímicas em linhas de aço carbono sem corrosão agressiva
• Distribuição de água, estações elevatórias e redes de proteção contra incêndios
• Tubulação industrial geral onde um componente forjado e soldável é preferível a um componente fundido

A105 é um aço carbono, por isso corrói como um. Em ambientes costeiros, marinhos ou químicos, é necessário um revestimento, um forro ou substituição por um aço inoxidável, em vez de especificações otimistas.

A105 forjado versus aço carbono fundido para corpos de válvulas

Esta é a comparação que surge com mais frequência na seleção de válvulas. Os corpos forjados A105 são normalmente a melhor resposta para tamanhos menores e pressões mais altas: a estrutura trabalhada proporciona espessura de parede consistente, boa tenacidade e superfícies de vedação confiáveis, e o corpo pode ser compacto. As desvantagens são o tamanho máximo e o custo de usinagem mais alto, uma vez que um forjamento está mais próximo de um bloco de material do que de uma forma acabada.

O aço carbono fundido, como o A216 WCB, assume o controle à medida que os diâmetros aumentam. A fundição lida com geometrias internas complexas, reduz o desperdício de material e reduz consideravelmente o custo por unidade em tamanhos maiores. Se a sua linha for um ponto de isolamento DN300 em uma rede de água, uma válvula gaveta de aço fundido é a escolha econômica sensata.

Válvula de gaveta com flange de aço fundido Z41H-16C Para pontos de isolamento maiores, como redes de água DN300, esta válvula gaveta de aço fundido oferece serviço PN16–64 e atuação manual, com engrenagens, elétrica ou pneumática. Ver Produto →

A regra prática que oferecemos aos clientes é simples: combinar a construção da carroceria com o tamanho, classe de pressão e consequência da falha, não com o hábito. Uma especificação copiada de um projeto antigo é uma fonte comum de gastos excessivos ou de subproteção.

Válvula borboleta com flange de aço fundido D343H-16C Válvula borboleta excêntrica de três vias em aço fundido com vedação elástica ou metálica, operação de 90 graus e atuação pneumática ou elétrica para regulação e isolamento de meios industriais. Ver Produto →

Onde o meio se torna corrosivo, nenhuma das opções de aço carbono sobrevive indefinidamente, e um tipo de aço inoxidável forjado, como A182 F304 ou F316, torna-se o ponto de partida.

Válvula de gaveta flangeada de aço inoxidável Z41W-16P Para serviços de água flangeados onde a construção em aço inoxidável é preferida, esta válvula gaveta 304 cobre DN15–600 e oferece design de cunha flexível com materiais selecionáveis. Ver Produto →

Como o A105 se posiciona entre as séries vizinhas

Confundir A105 com A106 é provavelmente o erro mais comum que vemos em desenhos, e geralmente surge tarde, quando um acessório já foi solicitado no documento errado. Para uma análise mais detalhada da família de inoxidáveis forjados, nossos engenheiros escreveram um artigo separado em Classes de material A182 e seleção de válvula .

Verificando a qualidade antes de comprar

Um certificado só é útil se puder ser vinculado ao metal da caixa. Insista em um relatório de teste de moinho EN 10204 3.1 e, em seguida, verifique se o número de calor no relatório corresponde à marcação no próprio componente, não apenas na etiqueta na caixa. Confirme o equivalente de carbono onde a soldagem estará envolvida, revise o resultado da dureza em relação à especificação e aos requisitos do seu próprio projeto e pergunte se um exame não destrutivo, como testes ultrassônicos ou de partículas magnéticas, foi realizado no forjamento.

As verificações dimensionais também são importantes: face do flange, modelo de perfuração, comprimento entre faces e formato da rosca, todos causam retrabalho caro quando estão errados. Nosso próprio processo de qualidade vai desde a entrada de produtos químicos até os testes hidrostáticos, e os documentos de apoio estão disponíveis para revisão em nosso seção de certificação .

Erros comuns de compra

• Tratar A105 como um tipo de tubo e solicitar tubos de acordo com ele
• Ignorando o sufixo N quando testes de impacto ou serviço em baixa temperatura são especificados
• Aceitar um relatório de teste fotocopiado sem número de calor rastreável à peça
• Comprar sósias cortadas em chapa ou fundidas onde era necessário um forjamento genuíno
• Especificando impactos de baixas temperaturas em linhas de serviço quente e pagando por testes que ninguém precisa

Perguntas frequentes

ASTM A105 é igual a A106?

O nº A106 cobre tubos de aço carbono sem costura, enquanto o A105 cobre componentes de tubulações forjadas, como flanges, conexões e corpos de válvulas.

O A105 pode ser soldado?

Sim. Ele solda facilmente com pré-aquecimento adequado, consumíveis com baixo teor de hidrogênio e um procedimento qualificado. O controle do equivalente de carbono e qualquer requisito de tratamento térmico pós-soldagem mantém a zona afetada pelo calor saudável.

O A105 é adequado para serviços em baixas temperaturas?

Seu limite inferior habitual é em torno de -29 °C. Abaixo disso, o A350 LF2 ou um forjamento A105N testado contra impacto é a escolha mais defensável.

O A105N custa mais?

Geralmente um pouco, porque a normalização acrescenta um ciclo de forno e tempo de teste. O prêmio é pequeno quando comparado ao custo de uma falha relacionada à resistência.

ASTM A105 é uma classe confiável e bem compreendida, e é exatamente por isso que é especificada de forma tão casual. Leia o título da especificação com atenção, decida se o N é realmente necessário, combine a construção da carroceria com a tarefa e verifique a documentação em relação às peças. Faça essas quatro coisas e o material fará seu trabalho silenciosamente por décadas, que é exatamente o que um bom componente de aço carbono deve fazer.